專利名稱：：納米陶瓷材料與金屬合金在金屬表面復(fù)合化學(xué)沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種納米陶瓷材料與金屬合金在金屬表面復(fù)合化學(xué)沉積方法，用于金屬工件表面，改善金屬工件表面的硬度、耐磨、自潤(rùn)滑、防腐蝕、耐熱效果，提高了金屬工件的使用壽命，屬于金屬表面復(fù)合沉積鍍層
技術(shù)領(lǐng)域：
。技術(shù)背景目前金屬表面復(fù)合沉積鍍層的方法為1.PVD(物理氣相沉積)方法在真空狀態(tài)下，利用物理方法，將沉積物材料汽化為原子、分子或離子化為離子，直接沉積到基體表面的方法，又可以分為蒸鍍、濺射和離子鍍；2.CVD(化學(xué)氣相沉積)方法利用氣相物質(zhì)在工件表面的化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)薄膜的工藝方法，分為熱分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)輸送反應(yīng)、化學(xué)合成反應(yīng)等；3.PCVD(等離子化學(xué)氣相沉積)方法是將低氣壓氣體放電等離子體應(yīng)用于化學(xué)氣相沉積中的一項(xiàng)新技術(shù)，是用輝光放電產(chǎn)生的等離子體激活氣體分子，使化學(xué)氣相的化學(xué)反應(yīng)在低的溫度下進(jìn)行，因而也稱等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，這是一種高頻輝光放電物理過(guò)程與化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合的技術(shù)。4.電化學(xué)納米陶瓷材料沉積均鍍及附著力性能差，尚未獲得工業(yè)上的應(yīng)用。使用這些方法的缺點(diǎn)-1.需要真空室，要保持真空狀態(tài)以避免其它氣體雜質(zhì)的污染，設(shè)備投資成本高;2.要有高能熱源(蒸鍍)或者髙能粒子的發(fā)生器(濺射和離子鍍)，需要髙電壓激發(fā)，能耗商；3.繞鍍能力差，一般基片的正面鍍層質(zhì)量遠(yuǎn)好于背面的鍍層4.鍍層與基片的結(jié)合屬于物理吸附，鍵能較低，附著力較差；5.為提高膜料的氣體分壓，提高其氣體沉積自由能差以提離沉積速度等，一般把真空室加熱到數(shù)百度，這不但要消耗大量能源，也會(huì)對(duì)基片的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生改變，造成基片硬度降低或柔韌性下降等。6.加工工藝復(fù)雜且不穩(wěn)定，正品率較低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種提高材料的耐磨、減磨及抗腐蝕性能的納米陶甍材料與金屬合金在金屬表面復(fù)合化學(xué)沉積方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種納米陶瓷材料與金屬合金在金屬表面復(fù)合化學(xué)沉積方法，其特征在于，將納米鍍液加熱至70'C—100'C，將金屬工件浸入納米鍍液10—20分鐘即可。所述的納米鍍液由以下重量百分比原料組成去離子水30-50、平平加3-5、有機(jī)硅0.1-0.5、防腐劑0.1-0.3、納米陶瓷材料20-30、納米金屬鎢或納米金屬鉬2~6、納米金屬鉻或納米金屬鎳2~6、陽(yáng)離子分散劑5—10、聚乙烯基吡咯烷酮10—25;其生產(chǎn)工藝為步驟l.將各種成分按重量百分配比用計(jì)量器具進(jìn)行精確稱量；步驟2.把去離子水、平平加、陽(yáng)離子分散劑、聚乙烯基吡咯烷酮一起加入到燒杯里，升溫至40-50r用玻璃棒不斷攪拌，至徹底溶解，再冷卻20-30'C，并把其加入到進(jìn)口的"快手"分散機(jī)，用剩余的去離子水將燒杯淸洗兩邊，把淸洗水倒入進(jìn)口的"快手"分散機(jī)中，再把有機(jī)硅、防腐劑加入到分散劑內(nèi)；步驟3.將進(jìn)口的"快手"分散機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到1000-1500轉(zhuǎn)攪拌10-30分鐘后,加入納米陶瓷材料和納米金屬材料以及與納米金屬材料同等重量的玻璃珠，并將轉(zhuǎn)速調(diào)1600-2200轉(zhuǎn)，分散4-8小時(shí)后用400目不銹鋼沙網(wǎng)過(guò)濾，即可得到納米材料的分散鍍液。所述的納米陶瓷材料為立方結(jié)構(gòu)03O-5Onm的納米碳化硅、納米氮化鈦、納米三氧化二鋁、納米金剛石、納米石墨、納米氮化硼、納米聚四氟乙烯的其中一種，所述防腐劑為L(zhǎng)FM。金屬材料，其特點(diǎn)是加工性好、可塑性好、成本相對(duì)較低等，但是耐磨損性、耐蝕性總是不盡如人意，并且在相互傳動(dòng)中產(chǎn)生較大的噪音，而陶瓷材料的耐磨性、耐蝕性、自潤(rùn)滑性遠(yuǎn)高于金屬材料，但是陶瓷材料的韌性和可塑性很差，本發(fā)明取上述兩類材料之所長(zhǎng)、避兩者之所短，就能達(dá)到同時(shí)兼得的效果，本發(fā)明應(yīng)用納米陶瓷材料和硬質(zhì)金屬合金在金屬表面的共沉積技術(shù)，可以使金屬工件的壽命提高3-—15倍，這不但可以為國(guó)家節(jié)約大量寶貴的金屬材料，而且由于減少了金屬材料的冶煉，可以節(jié)約大量的能源，大量的減少向自然環(huán)境排放的廢水、廢氣、廢渣等，具有無(wú)與倫比的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。鍍液中的納米陶瓷及金屬材料表面吸附了分散劑和聚乙烯基吡咯烷翻，分散劑共聚基團(tuán)中帶有季氨鹽陽(yáng)離子，受金屬表面的活潑電子吸引使納米陶瓷及金屬材料遷移至金屬表面，并趨近基材金屬原子核，此時(shí)活潑電子會(huì)在納米陶瓷和基材金屬表面形成共用電子云，從而形成穩(wěn)定的金屬鍵，聚乙烯基吡咯垸酮中含有高極性基團(tuán)，對(duì)基材金屬有非常好的吸附能力，鍍液中的納米陶瓷與基材金屬表面會(huì)形成化學(xué)鍵和電負(fù)性物理吸附的混合鍵。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.配方簡(jiǎn)單易行且質(zhì)量穩(wěn)定可靠；2.加工工藝簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)容易控制，正品率高；3.配方及工藝均不需要高溫，能耗成本低；4.采用浸鍍方法，不存在死角，鍍層均勻；5.鍍層與工件是化學(xué)鍵結(jié)合，鍍層的附著力好；6.加工溫度低，不影響工件的質(zhì)量。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)施例所用的生產(chǎn)設(shè)備計(jì)量器具1000克托盤天平、1000毫升量筒、1000瓦電爐、燒杯。進(jìn)口的"快手"分散機(jī)0-5000轉(zhuǎn)可調(diào),00.5-1.5mm的玻璃珠，400目不銹鋼沙網(wǎng)。這些生產(chǎn)設(shè)備均為外購(gòu)實(shí)施例l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例3納米三氧化二鋁鍍液配方成分規(guī)格比例用途來(lái)源去離子水40%溶劑平平加2.8%分散劑上海助劑廠有機(jī)硅0.25%消泡劑上海助劑廠LFM0.25%防腐劑上海開(kāi)林化工納米三氧化二鋁立方結(jié)構(gòu)030-50nm27%固體份合肥開(kāi)爾納米納米金屬鎢030-50nm4.5%固體份江油核寶納米材料公司納米金屬鉻030-50nm2.9%固體份江油核寶納米材料公司陽(yáng)離子分散劑TEG0PREN69507%分散劑上海恒臣實(shí)業(yè)公司聚乙烯基吡咯烷酮粉末15.3%界面增強(qiáng)劑上海維酮實(shí)業(yè)公司實(shí)施例4納米金剛石液配方成分規(guī)格比例用途來(lái)源去離子水41%溶劑平平加3%分散劑上海助劑廠有機(jī)硅0.2%消泡劑上海助劑廠LFM0.2%防腐劑上海開(kāi)林化工納米碳化硅立方結(jié)構(gòu)03O-5Onm26%固體份合肥開(kāi)爾納米納米金屬轉(zhuǎn)030-50nm4.5%固體份江油核寶納米材料公司納米金屬鉻03O-5Onm3.5%固體份江油核寶納米材料公司陽(yáng)離子分散劑TEGOPREN69507.2%分散劑上海恒臣實(shí)業(yè)公司聚乙烯基吡咯垸酮粉末14.4%界面增強(qiáng)劑上海維酮實(shí)業(yè)公司實(shí)施例5納米石墨鍍液配方<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例6納米氮化硼鍍液配方<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例7納米聚四氟乙烯鍍液配方<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>其生產(chǎn)工藝為步驟l.將各種成分按重量百分配比用計(jì)量器具進(jìn)行精確稱量；步驟2.把去離子水、平平加、陽(yáng)離子分散劑、聚乙烯基吡咯垸酮一起加入到燒杯里，升溫至40-50'C用玻璃棒不斷攪拌，至徹底溶解，再冷卻20-30'C，并把其加入到進(jìn)口的"快手"分散機(jī)，用剩余的去離子水將燒杯淸洗兩邊，把淸洗水倒入進(jìn)口的"快手"分散機(jī)中，再把有機(jī)硅、LFM加入到分散劑內(nèi)；步驟3.將進(jìn)口的"快手"分散機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到1000-1500轉(zhuǎn)攪拌10-30分鐘后,加入納米陶瓷材料和納米金屬材料以及與納米材料同等重量的玻璃珠，并將轉(zhuǎn)速調(diào)到1600-2200轉(zhuǎn)，分散4-8小時(shí)后用400目不銹鋼沙網(wǎng)過(guò)濾，即可得到納米材料的分散鍍液。本發(fā)明與傳統(tǒng)產(chǎn)品性能對(duì)比表:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.一種納米陶瓷材料與金屬合金在金屬表面復(fù)合化學(xué)沉積方法，其特征在于，將納米鍍液加熱至70℃-100℃，將金屬工件浸入納米鍍液10-20分鐘即可。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷材料與金屬合金在金屬表面復(fù)合化學(xué)沉積方法，其特征在于，所述的納米鍍液由以下重量百分比原料組成去離子水30-50、平平加3-5、有機(jī)硅0.1-0.5、防腐劑0.1-0.3、納米陶瓷材料20-30、納米金屬鎢或納米金屬鉬2—6、納米金屬鉻或納米金屬鎳2—6、陽(yáng)離子分散劑5—10、聚乙烯基吡咯烷酮10~"25;其生產(chǎn)工藝為步驟l.將各種成分按重量百分配比用計(jì)量器具進(jìn)行精確稱量；步驟2.把去離子水、平平加、陽(yáng)離子分散劑、聚乙烯基吡咯烷酮一起加入到燒杯里，升溫至40-50'C用玻璃棒不斷攪拌，侄徹底溶解，再冷卻20-30'C,并把其加入到進(jìn)口的"快手"分散機(jī)，用剩余的去離子水將燒杯淸洗兩邊，把清洗水倒入進(jìn)口的"快手"分散機(jī)中，再把有機(jī)硅、防腐劑加入到分散劑內(nèi)；步驟3.將進(jìn)口的"快手"分散機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到1000-1500轉(zhuǎn)攪拌10-30分鐘后,加入納米陶瓷材料和納米金屬材料以及與納米材料同等重量的玻璃珠，并將轉(zhuǎn)速調(diào)到1600-2200轉(zhuǎn)，分散4-8小時(shí)后用400目不銹鋼沙網(wǎng)過(guò)濾，即可得到納米材料的分散鍍液。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米陶瓷材料與金屬合金在金屬表面復(fù)合化學(xué)沉積方法，其特征在于，所述的納米陶瓷材料為立方結(jié)構(gòu)03O-5Orai的納米碳化硅、納米氮化鈦、納米三氧化二鋁、納米金剛石、納米石墨、納米氮化硼、納米聚四氟乙烯的其中一種。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米陶瓷材料與金屬合金在金屬表面復(fù)合化學(xué)沉積方法，其特征在于，所述防腐劑為L(zhǎng)FM。全文摘要本發(fā)明涉及一種納米陶瓷材料與金屬合金在金屬表面復(fù)合化學(xué)沉積方法，其特征在于，將納米鍍液加熱，將金屬工件浸入納米鍍液即可。所述的納米鍍液的制作工藝為把去離子水、平平加、陽(yáng)離子分散劑、聚乙烯基吡咯烷酮一起加入到燒杯里，加溫并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后加入到分散機(jī)中，再把有機(jī)硅、LFM加入到分散劑內(nèi)；攪拌后，加入納米陶瓷材料和納米金屬材料以及與納米材料同等重量的玻璃珠，并將轉(zhuǎn)速調(diào)到1600-2200轉(zhuǎn)，分散4-8小時(shí)后用400目不銹鋼沙網(wǎng)過(guò)濾，即可得到納米材料的分散鍍液。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，正品率高，能耗成本低，采用浸鍍方法，不存在死角，鍍層均勻，鍍層的附著力好。文檔編號(hào)C23C18/00GK101161860SQ20061011707公開(kāi)日2008年4月16日申請(qǐng)日期2006年10月12日優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日發(fā)明者峰王申請(qǐng)人:上海路豐助劑有限公司