專利名稱：一種在鋼鐵件上用電泳沉積法制備氧化硅陶瓷涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面處理領(lǐng)域，涉及用電泳沉積技術(shù)制備氧化硅陶瓷涂層方法，特別涉及一種在鋼鐵件上電泳沉積法制備氧化硅陶瓷涂層的方法。
背景技術(shù)：
表面改性技術(shù)可提高金屬材料表面性能，防止或延緩工件失效，延長(zhǎng)工件與設(shè)備的使用壽命，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。陶瓷材料硬度高，耐磨性、耐蝕性和耐高溫氧化性能好，在金屬表面上制備陶瓷涂層，可結(jié)合陶瓷材料上述優(yōu)點(diǎn)和金屬材料高塑韌性的優(yōu)點(diǎn)，獲得綜合性能良好的工件。目前，鋼基陶瓷涂層制備工藝有粉末冶金法、等離子噴涂、激光熔覆， 氣相沉積、搪瓷涂覆技術(shù)、溶膠-凝膠法和燃燒合成法等。本發(fā)明氧化硅溶膠電沉積法技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)1、電泳沉積技術(shù)是一種溫和的表面涂覆方法，可避免高溫過程引起的相變和脆裂，有利于增強(qiáng)基底金屬與陶瓷涂層之間的結(jié)合力；2、工藝易實(shí)現(xiàn)，設(shè)備較簡(jiǎn)單，沉積工藝易控制，受工件形狀和尺寸限制小，涂膜均勻；3、此方法結(jié)合了兩種工藝的特點(diǎn)，既彌補(bǔ)了溶膠-凝膠法中粒子僅靠毛細(xì)作用和吸附力沉積的不足，為沉積提供了較大的驅(qū)動(dòng)力，加快了沉積速率，也克服了普通電沉積時(shí)顆粒大，膜材料不夠致密等特點(diǎn)；4、電泳沉積過程是非直線過程，可以在形狀復(fù)雜和表面多孔的金屬材料表面制備均勻的功能陶瓷沉積層。近年來電沉積法已廣泛應(yīng)用于制備各種功能陶瓷/金屬復(fù)合材料。但是直接在碳鋼、不銹鋼和低合金鋼基材制備陶瓷涂層，存在膜/基結(jié)合力弱、容易剝離的工藝?yán)щy，一般需要適當(dāng)預(yù)處理，制備過渡層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種在鋼鐵件上用電泳沉積法制備氧化硅陶瓷涂層的方法，本發(fā)明通過磷化、鍍暗鎳、化學(xué)復(fù)合鍍鎳或復(fù)合電鍍鎳為中間過渡層和溶膠電泳沉積技術(shù)相結(jié)合在鋼材表面制備氧化硅陶瓷涂層，改善膜與基體結(jié)合方式，提高陶瓷涂層和基體結(jié)合強(qiáng)度。采用的技術(shù)方案是
一種在鋼鐵件上用電泳沉積法制備氧化硅陶瓷涂層的方法，包括下述工藝步驟
1)、預(yù)處理將工件作為陶瓷涂層或復(fù)合陶瓷涂層基體，工件可以為鋼鐵、銅、鋅、鎳、錫及它們的合金，將基體預(yù)處理，預(yù)處理過程為依次用粗砂紙、1000#、1500#和2000#金相砂紙逐級(jí)打磨、水洗、化學(xué)除油、熱水洗、冷水洗、電化學(xué)除油、熱水洗、冷水洗、酸洗、兩道冷水洗、磷化或電鍍鎳或復(fù)合鍍鎳或電鍍鋅、銅等其它可做中間層的金屬，為已知技術(shù)；
2)、制備中間過渡層采用硫酸鎳為主鹽，氯化鎳為陽極活化劑，硼酸為緩沖劑，氧化鋁、氧化硅、氧化鈦或碳化硅等粉體作為鍍鎳層增強(qiáng)相，將預(yù)處理后的工件進(jìn)行電鍍暗鎳或復(fù)合鍍鎳，具體工藝為在溫度為4(T70°C，鍍液pH值為3. 2^5. 4下，將硫酸鎳250 300g L—1，氯化鎳30 50g L'硼酸35 40g I71混合，施鍍時(shí)間為5 30 min ；
3)、制備陶瓷涂層將電鍍暗鎳或復(fù)合鍍鎳后的工件浸入氧化硅溶膠或加有改善氧化硅分散性能添加劑的復(fù)合氧化硅溶膠中，采用電泳沉積法制備陶瓷涂層，電泳電壓f 100V，電泳時(shí)間I秒 180分鐘，然后在4(T300°C的烘箱里烘干1 24小時(shí)，電泳可重復(fù)1 10次；4)、焙燒在大氣環(huán)境下，焙燒溫度為200°C 1200°C，保溫時(shí)間(T24小時(shí)，即得。
上述氧化硅溶膠或加有改善氧化硅分散性能添加劑的復(fù)合氧化硅溶膠為市售的粒徑為l(T20nm范圍或8 IOOnm范圍內(nèi)的溶膠，或在實(shí)驗(yàn)室里自行制備，為已知技術(shù)。本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明以中間過渡層，將金屬進(jìn)行磷化或在金屬上鍍暗鎳或鎳基陶瓷粉體復(fù)合電鍍或復(fù)合化學(xué)鍍?yōu)橹虚g過渡層，采用溶膠電泳沉積技術(shù)在上述金屬表面制備氧化硅陶瓷涂層，解決了增強(qiáng)金屬與陶瓷涂層膜結(jié)合力低的技術(shù)難題。本發(fā)明所提供的復(fù)合處理方法工藝簡(jiǎn)便，無需昂貴復(fù)雜的設(shè)備，且所制備的氧化硅陶瓷涂層致密性良好，成分均勻。本工藝可用在上述金屬表面上制備抗高溫氧化且耐磨的涂層，可替代污染嚴(yán)重的電鍍硬鉻工藝，該工藝易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，不受工作形狀的限制。
具體實(shí)施例方式一種在鋼鐵件上用電泳沉積法制備氧化硅陶瓷涂層的方法，包括下述工藝步驟
1)、預(yù)處理將工件作為陶瓷涂層或復(fù)合陶瓷涂層基體，工件可以為鋼鐵、銅、鋅、鎳、錫及它們的合金，將基體預(yù)處理，預(yù)處理過程為依次用粗砂紙、1000#、1500#和2000#金相砂紙逐級(jí)打磨、水洗、化學(xué)除油、熱水洗、冷水洗、電化學(xué)除油、熱水洗、冷水洗、酸洗、兩道冷水洗、磷化或電鍍鎳或復(fù)合鍍鎳或電鍍鋅、銅等其它可做中間層的金屬，為已知技術(shù)；
2)、制備中間過渡層采用硫酸鎳為主鹽，氯化鎳為陽極活化劑，硼酸為緩沖劑，氧化鈦?zhàn)鳛殄冩噷釉鰪?qiáng)相，將預(yù)處理后的工件進(jìn)行電鍍暗鎳，具體工藝為在溫度為4(T70°C，鍍液pH值為3. 2 5. 4下，將硫酸鎳250 300g I71，氯化鎳30 50g L'硼酸35 40g I71混合，施鍍時(shí)間為5 30 min ；
3)、制備陶瓷涂層將電鍍暗鎳后的工件浸入氧化硅溶膠或加有改善氧化硅分散性能添加劑的復(fù)合氧化硅溶膠中，采用電泳沉積法制備陶瓷涂層，電泳電壓f 100V，電泳時(shí)間I秒 180分鐘，然后在4(T300°C的烘箱里烘干1 24小時(shí)，電泳可重復(fù)1 10次；
4)、焙燒在大氣環(huán)境下，焙燒溫度為200°C 1200°C，保溫時(shí)間(T24小時(shí)，即得。上述氧化硅溶膠或加有改善氧化硅分散性能添加劑的復(fù)合氧化硅溶膠為市售的粒徑為l(T20nm范圍或8 IOOnm范圍內(nèi)的溶膠，或在實(shí)驗(yàn)室里自行制備，為已知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種在鋼鐵件上用電泳沉積法制備氧化硅陶瓷涂層的方法，包括預(yù)處理、制備中間過渡層、制備陶瓷涂層和焙燒，其特征在于 制備中間過渡層將預(yù)處理后的工件進(jìn)行電鍍暗鎳或復(fù)合鍍鎳，具體工藝為在溫度為4(T70°C，鍍液pH值為3. 2 5. 4下，將硫酸鎳250 300g · L-1，氯化鎳30 50g · L-1、硼酸.35 40g · L-1混合，施鍍時(shí)間為5 30 min ； 制備陶瓷涂層將帶有中間過渡層的工件浸入氧化硅溶膠或加有改善氧化硅分散性能添加劑的復(fù)合氧化硅溶膠中，采用電泳沉積法制備陶瓷涂層，電泳電壓f 100V，電泳時(shí)間I秒 180分鐘，然后在4(T300°C的烘箱里烘干1 24小時(shí)，電泳可重復(fù)1 10次； 焙燒在大氣環(huán)境下，焙燒溫度為200°C 1200°C，保溫時(shí)間(Γ24小時(shí)，即得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電泳沉積法在鐵、銅、鋅、鎳、錫及它們的合金表面制備氧化硅陶瓷膜的方法，該方法采用上述金屬作為電泳氧化硅涂層基體，采用硫酸鎳為主鹽，氯化鎳為陽極活化劑，硼酸為緩沖劑，Al2O3為粉體，進(jìn)行電鍍暗鎳或復(fù)合鍍鎳或進(jìn)行磷化，將經(jīng)過鍍鎳或磷化的金屬基體放在已制備好的氧化硅溶膠中進(jìn)行電泳沉積，然后烘干，再燒結(jié)，從而得到氧化硅陶瓷涂層；本發(fā)明所提供的電泳沉積方法工藝簡(jiǎn)便，無需昂貴復(fù)雜的設(shè)備，且所制備的陶瓷涂層致密性優(yōu)于提拉成膜，性能良好，成分均勻。本工藝可用在金屬材料特別是普通鋼鐵及上述金屬表面做耐磨涂層及抗高溫氧化涂層，替代污染嚴(yán)重的電鍍硬鉻工藝，電泳氧化硅工藝清潔無污染易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
文檔編號(hào)C25D13/10GK102732936SQ201210181478
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者萬文露, 周琦 申請(qǐng)人:沈陽理工大學(xué)