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微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法.pdf

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氧化 沉积 复合 陶瓷膜 方法
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摘要
申请专利号:

CN200710053786.3

申请日:

2007.11.05

公开号:

CN101230474A

公开日:

2008.07.30

当前法律状态:

撤回

?#34892;?#24615;:

无权

法?#19978;?#24773;: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C25D 11/02公开日:20080730|||发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C25D 11/02公开日:20080730|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: C25D11/02; C25D9/06; C25D15/00 主分类号: C25D11/02
申请人: 南昌航空大学
发明人: 邵志松; 赵 晴; 周 雅; 刘炳根
地址: 330063江西省南昌市红谷滩新区丰和南大道696号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 南昌洪达专利事务所 代理人: 刘凌峰
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法律状态
申请(专利)号:

CN200710053786.3

授权公告号:

|||||||||

法律状态公告日:

2010.08.04|||2010.08.04|||2008.09.24|||2008.07.30

法律状态类型:

发明专利申请公布后的视为撤回|||发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法,其特征是方法步骤为:(1)工件做阳极;(2)在正常微弧氧化电解液加入其它物质微粒;(3)进行微弧氧化的同时实现复合沉积。本发明的积极效果是:该方法改变了阳极氧化膜不能进行复合沉积的历史,通过这种技术可以向电解液中添加各种微粒而改变材料表面性质,增加耐磨性,耐蚀性和其它一些特殊性能,将扩大这些阀金属的使用范围。

权利要求书

权利要求书
1.  一种微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法,其特征是方法步骤为:
(1)配制微弧氧化复合电解液:根据各种阀门金属的性质配制出能够进行微弧氧化的电解液,然后在这些电解液中添加入各种不溶性的物质微粒,微粒粉末粒径小于5um,含量控制在2-100g/L;
(2)微弧氧化复合沉积的实现:工件作为阳极,阴极用不锈钢板等不溶金属板,阴极和阳极面积比1∶1-5,采用直流或直流脉冲通电方式,通过调整电流密度控制氧化膜表面孔径大小,要求孔径大小不小于所加微粒的粒径,根据电解液体系和氧化时间不一样,终止电压在150-800V之间,在氧化时,要求对电解液不断搅拌,悬浮的颗粒会吸附在膜层表面的微孔,然后被周围的微孔喷发物掩埋而沉积在氧化膜中。

2.  根据权利要求1所述的微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法,其特征是不溶性的物质微粒有金刚石粉末、二氧化钛粉末,三氧化铬粉末,碳化硅粉末等。

说明书

说明书微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法
技术领域
本发明涉及一种微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法。
背景技术
微弧氧化概念的提出?#21152;?#19978;世纪50年代,70年代后期逐步引起国外学术界的研究兴趣,90年代开始成为国内外学者的研究热点。微弧氧化技术是在阳极氧化技术的基础上发展起来的,但两者的膜层的形成机理有很大不同,并由?#35828;?#33268;它们的制备工艺和膜层性能的区别。微弧氧化技术在制备中使用较高的电压,完全超出了阳极氧化的范围,将制备电压区域由Faraday区引入到高压放电区域。在微弧氧化过程中,化学氧化、电化学氧化和等离子氧化作用同时存在,陶瓷氧化膜的形成过程非常复杂,得到的膜层硬度高,绝缘性好。
复合镀层是通过金属电沉积或共沉积的方法,将一种或数种不溶性的固体颗粒、?#23435;?#22343;匀地?#24615;?#21040;金属镀层中所形成的特殊镀层。复合镀层的制备方法主要有化学复合镀和复合电沉积法。在研究复合电镀共沉积过程中,人们曾提出3种共沉积机理,即机械共沉积、电泳共沉积和吸附共沉积。目前较为公认的是由N。Guglielmi在1972年提出的两段吸附理论。复合电沉积和其它新技术、新工艺一样,实践?#23545;?#22320;走在理论的前面,其机理的研究正在不断的发展之中。
化学复合镀和复合电沉积法膜层生长都是从基体向电解液方向生长,普通的阳极氧化膜生长是由基体外表面向内?#21487;?#38271;,虽然膜内有一定的孔隙,但是由于十分的小,外加的微粒无法沉积在膜内,即使?#34892;?#24494;粒进入微孔,也无法进入膜的内部。在查阅资?#29616;?#27809;有发现阳极化膜层进行复合电沉积的报道,也没有发现利用微弧氧化法进行复合沉积的相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法,该方法将可以进行微弧氧化的金属作为阳极,在电解液中添加微粒进行微弧氧化得到复合陶瓷涂层。
本发明是这样来实现的,其方法步骤为:(1)配制微弧氧化复合电解液:微弧氧化复合电解液的配置与一般的电镀相似,根据各种阀金属(铝、镁、钛等)的性质配制出能够进行微弧氧化的电解液,如铝合金的硅酸盐体系电解液,钛合金的磷酸盐体系电解液。然后在这些电解液中添加入各种不溶性的物质微粒,如金刚石粉末、二氧化钛粉末,三氧化铬粉末等,这些微粒要求在电解液中分散性好,不发生团聚。粉末粒径一般小于5um,含量控制在2-100g/L,含量太少,膜层里物质含量太少,发挥不出复合膜的性能,含量太多,有可能改变电解液性质,对微弧氧化过程不利。(2)微弧氧化复合沉积的实现。工件作为阳极,阴极用不锈钢板等不溶性金属板,阴极和阳极面积比1∶1-5,采用直流或直流脉冲通电方式,通过调整电流密度控制氧化膜表面孔径大小,要求孔径大小不小于所加微粒的粒径。在氧化时,阳极工件表面会出现微小的不断游动的弧光,电压会不断上升,根据电解液体系和氧化时间不一样,终止电压在150-800V之间。在氧化时,要求对电解液适度的不断搅拌,搅拌强度不要过高,只要使微粒不发生沉降就行。这些悬浮的颗粒会吸附在膜层表面的微孔,然后被周围的微孔喷发物掩埋而沉积在氧化膜中。
本发明的工作原理:金属表面发生微弧氧化产生弧光放电时等离子通道(微孔)会不断生成?#21482;?#19981;断被附近等离子冷凝物填充,行成多孔结构。等离子强度由电压和电流决定,因?#35828;?#31163;子放电后在氧化膜表面形成的孔径大小可以通过电压或电流密度控制。通过在氧化槽液中直接添加微粒或通过?#21512;嚳从?#22312;槽液中制得各种微粒,当微粒大小接近或小于微弧氧化行的孔径时,再辅助搅拌,电迁移和对流等技术手段,使这些到达阳极工件表面的微粒吸附在孔内。这些微粒在工件发生微弧氧化时就被周围的等离子体喷发而形成的冷凝物掩埋在膜层中,结果与形成的陶瓷相复合沉积在一起,得到的复合膜层结合力十分优良,在磨损时不会出现脱落现象。
本发明的积极效果是:该方法改变了阳极氧化膜不能进行复合沉积的历史。通过这种技术可以向电解液中添加各种微粒而改变材料表面性质,将扩大这些阀金属的使用范围。如电解液中添加颜料改变陶瓷膜的颜色;添加硬质材料如金刚石微粉改变材料表面硬度和耐磨性;通过添加一些活性金属制备出阳极性膜层提高耐腐蚀性。
具体实施方式
本发明的方法步骤为:(1)配制微弧氧化复合电解液。微弧氧化复合电解液的配置与一般的电镀相似,根据各种阀门金属(铝、镁、钛等)的性质配制出能够进行微弧氧化的电解液,如铝合金的硅酸盐体系电解液,钛合金的磷酸盐体系电解液。然后在这些电解液中添加入各种不溶性的物质微粒,如金刚石粉末、二氧化钛粉末,三氧化铬粉末等,这些微粒要求在电解液中分散性好,不发生团聚。粉末粒径一般小于5um,含量控制在2-100g/L,含量太少,膜层里物质含量太少,其不到复合膜的性能,含量太多,有可能改变电解液性质,对微弧氧化过程不利。(2)微弧氧化复合沉积的实现。工件作为阳极,阴极用不锈钢板,阴极和阳极面积比1∶1-5,采用直流或直流脉冲通电方式,通过调整电流密度控制氧化膜表面孔径大小,要求孔径大小不小于所加微粒的粒径。在氧化时,阳极工件表面会出现微小的不断游动的弧光,电压会不断上升,根据电解液体系和氧化时间不一样,终止电压在150-800V之间。在氧化时,要求对电解液不断搅拌,搅拌强度不要过高,只要使微粒不发生沉降就行。这些悬浮的颗粒会吸附在膜层表面的微孔,然后被周围的微孔喷发物掩埋而沉积在氧化膜中。
如铝合金表面沉积金刚石粉末复合陶瓷膜,配置氧化电解液:硅酸钠20-60g/L,酒石酸10-50g/L,电解液中添加10-20g/L的金刚石粉末,通过搅拌和超声震动,将这些微粒均匀分散在电解液中。采用氧化电流电流密度8-15A/dm2,氧化时间15-30?#31181;櫻?#23601;可以得到含有金刚石微粒的高耐磨性氧化膜层。
钛合金表面沉积羟基磷灰石复合膜,配制电解液:醋酸钙20-160g/L,次亚磷酸钙5-50g/L,在电解液中加入纳米羟基磷灰石微粉,通过搅拌和超声震动,将这些微粒均匀分散在电解液中。采用氧化电流电流密度8-15A/dm2,氧化时间15-30?#31181;櫻?#23601;可以得到含有羟基磷灰石的具有生物活性的功能陶瓷膜层。

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