專利名稱：陶瓷材料的表面氟化防護法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種表面處理方法，尤其涉及一種陶瓷材料工件的表面氟化防護法。
背景技術：
隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)今在各種產(chǎn)品的設計上都朝向質量輕、重環(huán)保的目標邁進，因此，對于產(chǎn)品材料的開發(fā)及特性選擇上，需要作相當程度的考慮。其中又以陶瓷材料的應用范圍最為廣泛，目前為了提升陶瓷表面性質的解決方法，大多是采用其它材料貼覆于陶瓷表面的方式，通過外加的陶瓷材料對陶瓷的結構強度與表面性質進行補強，或采用噴涂烤漆方式，斷絕陶瓷表面與外界空氣接觸，而達到抗氧化的目的。然而，這種復合式陶瓷材料的結合方式，在制作上時常會因為陶瓷材料與陶瓷材料之間存在有氣泡，使陶瓷材料與陶瓷材料之間產(chǎn)生結合強度不足的問題。同時制作完成后的復合式陶瓷材料也存在耐熱性不夠、密著性不良的問題，導致表面覆有復合式陶瓷層的陶瓷對于抵抗磨耗的性質也不佳，導致陶瓷材料容易從陶瓷材料上剝離的問題。噴涂烤漆法也有上述問題，然其繁雜工藝上將造成環(huán)境污染。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提出一種陶瓷材料的表面氟化防護法，借以改良現(xiàn)有技術陶瓷不易以陽極處理方式進行表面處理，以及現(xiàn)有技術陶瓷的表面外覆一陶瓷層的作法，其陶瓷層容易與陶瓷表面相分離，導致現(xiàn)有技術陶瓷表面的耐熱性及耐磨耗性并不理想等問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所公開的陶瓷材料的表面氟化防護法，首先是將陶瓷材料工件置入可氣密腔體內 ，并進行抽真空降低腔體內的氧含量；接著，通入包含有氟的混合氣體至腔體內，陶瓷材料工件表面與氟進行反應，于是工件的表面生成并覆蓋有一氟化物保護層利用超聲波工藝取出陶瓷表面雜質。。其中，該陶瓷材料工件的材質為陶瓷或是鋁合金，且生成的該氟化物保護層的材質分別為氟化鎂及氟化鋁。其中，通入包含有該氟的該混合氣體至該腔體內的步驟是于一室溫環(huán)境中進行。其中，于該腔體進行抽真空降低氧含量處理的步驟后，還包含有加熱該陶瓷材料工件的步驟。其中，該陶瓷材料工件的加熱范圍為室溫至約攝氏300度之間。其中，該混合氣體包含有該氟及一氬。其中，該混合氣體包含有體積百分含量為90%的該氬及體積百分含量為10%的報j。其中，該混合氣體包含有該氟及一氮。其中，該混合氣體包含有體積百分含量為90%的該氮及體積百分含量為10%的報j。
本發(fā)明的陶瓷材料的表面氟化防護法，通過氣氛控制工藝而于陶瓷工件表面覆蓋生成致密的氟化物保護層，借以保護工件本身不受酸或堿的腐蝕，同時大幅提高工件的表面硬度及耐磨耗性質。就以鎂的氟化為例，其致密系數(shù)=氟化鎂的體積/鎂的體積=(氟化鎂的重量/氟化鎂的密度)/(鎂的重量/鎂的密度)=(62. 3018g/3. 18g/cm3)/(24. 305g/l. 738g/cm3) =1. 401，意味著鎂氟化之后體積會增加40%，此一氟化鎂保護層將布滿整個工件表面，在空氣中又幾乎不產(chǎn)生水解作用，可長時間且有效地保護陶瓷工件的表面。而且避免了不環(huán)保的噴涂烤漆工藝。以上的關于本發(fā)明內容的說明及以下的實施方式的說明是用以示范與解釋本發(fā)明的原理，并且提供本發(fā)明的權利要求更進一步的解釋。


圖1為本發(fā)明的操作示意圖；圖2為本發(fā)明的陶瓷工件表面覆蓋有氟化物的示意圖；其中，附圖標記100:陶瓷材料工件2OO:腔體210 :工作臺220:真空幫浦300 :氟
`
400 :氟化物保護層
具體實施例方式請參閱圖1本發(fā)明第一實施例的陶瓷材料的表面氟化方法，其步驟首先是將一陶瓷材料工件100置入一可氣密的腔體200內(步驟500)，其中陶瓷材料工件100可直接放置在工作臺210上，或者是將陶瓷材料工件100勾掛在一吊掛治具(圖中未示)上，再將陶瓷材料工件100連同吊掛治具一并放置于工作臺210上，并不以本實施例所揭示的擺放方式為限。其中，本發(fā)明所公開的陶瓷材料工件100的材質為陶瓷(Magnesium alloy)或是招合金(Aluminum alloy),但本領域技術人員，也可選用其它陶瓷材質的合金作為待表面氟化處理的工件，并不以本實施例為限。接著，連接于腔體200的真空幫浦(vacuum pump)對腔體200進行抽真空降低氧含量處理(步驟510)，以令腔體200內的環(huán)境壓力到達一預設的工作壓力。接著通入包含有氟300的混合氣體至腔體200內(步驟520)，此一混合氣體可為包含有氟300 (fluorine，F(xiàn))或是氬(arg0n，Ar)(圖中未示)的混合氣體，其混合比例為體積百分比(vol. % )為90的氬及體積百分比(vol. % )為10的氟；或者是，此一混合氣體可為包含有氟300或是氮(nitrogen, N)(圖中未示)的混合氣體，其混合比例為體積百分比(vol. % )為90的氮及體積百分比(vol. % )為10的氟，換句話講，該混合氣體包含有體積百分含量為90%的該氮及體積百分含量為10%的該氟。但并不限定于本實施例所揭示的氣體種類及混合比例。值得注意的是，本實施例的通入包含有氟300的混合氣體至腔體200內的步驟，其腔體200內部保持在一室溫環(huán)境(room temperature)進行作業(yè),也即腔體200內部的環(huán)境溫度約在攝氏25度(25 °C )中進行通氣步驟。請繼續(xù)參閱圖1及圖2，腔體200內充滿包含有氟300的混合氣體，并且維持一定的工作時間(約為數(shù)十分鐘)，讓陶瓷材料工件100與氟300進行反應，因此，于陶瓷材料工件100的表面生成并覆蓋有致密的氟化物保護層400(如圖2所示)。舉例而言，若陶瓷材料工件100的材質為陶瓷，其與氟300反應生成的保護層為氟化鎂(MgF2)，若陶瓷材料工件100的材質為鋁合金，其與氟300反應生成的保護層為氟化鋁(AlF3)。本發(fā)明另一實施例的陶瓷材料工件的表面氟化方法，其步驟首先是將一陶瓷材料工件100置入一可氣密的腔體200內(步驟500)，其中陶瓷材料工件100可直接放置在工作臺210上，或者是將陶瓷材料工件100勾掛在一吊掛治具(圖中未示)上，再將陶瓷材料工件100連同吊掛治具一并放置于工作臺210上，并不以本實施例所揭示的擺放方式為限。其中，本發(fā)明所公開的陶瓷材料工件100的材質為陶瓷或是鋁合金，但本領域技術人員，也可選用其它陶瓷材質的合金作為待表面氟化處理的工件，并不以本實施例為限。接著，連接于腔體200的真空幫浦對腔體200進行抽真空降低氧含量處理(步驟510)，以令腔體200內的環(huán)境壓力到達一預設的工作壓力。接著加熱陶瓷材料工件100至一預設溫度(步驟530)，其加熱陶瓷材料工件100的步驟可使用腔體200的加熱設備(圖中未示)，以對腔體200內的陶瓷材料工件100進行加熱。本實施例的陶瓷材料工件100的加熱范圍為室溫(25°C )至約攝氏300度(300°C )之間。請參閱圖1及圖2，接著通入包含有氟300的混合氣體至腔體200內(步驟520)，此一混合氣體可為包含有氟300或是氬(圖中未示)的混合氣體，其混合比例為體積百分比(vol. % )為90的氬及體積百分比(vol. % )為10的氟；或者是，此一混合氣體可為包含有氟300或是氮(圖中未示)的混合氣體，其混合比例為體積百分比(vol. % )為90的氮分子及體積百分比(vol. % )為10的氟，但并不限定于本實施例所揭示的氣體種類及混合比例。本實施例的通入包含有氟300的混合氣體至腔體200內的步驟，其腔體200內部保持在室溫至約攝氏300度 之間的環(huán)境溫度中進行通氣作業(yè)。請繼續(xù)參閱圖1及圖2，腔體200內充滿包含有氟300的混合氣體并且維持一定的工作時間(約為數(shù)十分鐘)，陶瓷材料工件100與氟300進行反應，并于陶瓷材料工件100的表面生成并覆蓋有致密的氟化物保護層400(如圖2所示)。舉例而言，若陶瓷材料工件100的材質為陶瓷，其與氟300反應生成的保護層為氟化鎂(MgF2)，若陶瓷材料工件100的材質為鋁合金，其與氟300反應生成的保護層為氟化鋁(AlF3)。值得注意的是，本實施例的陶瓷材料工件100的加熱范圍為室溫(25°C )至約攝氏300度(300°C )之間，借以增加氟300與陶瓷材料工件100表面的反應速率，進而增加氟化物保護層400的厚度。本發(fā)明所公開的陶瓷材料的表面氟化方法，是通過氣氛控制工藝而于陶瓷材料工件表面覆蓋生成致密的氟化物保護層，例如為氟化鎂或氟化鋁，以保護陶瓷材料工件本身不受酸或堿的腐蝕。本發(fā)明所生成的氟化物保護層屬陶瓷材質，因此，陶瓷材料工件的表面硬度及耐磨耗性質得以大幅提高。另外，本發(fā)明的氟化物保護層幾乎不會發(fā)生水解作用，因此，可長時間且有效的保護陶瓷材料工件的表面，延長陶瓷材料工件的使用壽命及維持良好的表面性質。
當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變 形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種陶瓷材料的表面氟化防護法，其特征在于，包括以下步驟 將一陶瓷材料工件置入一可氣密的腔體內； 對該腔體進行抽真空降低氧含量處理；以及 通入包含有一氟的一混合氣體至該腔體內，該陶瓷材料工件與該氟進行反應，并于該陶瓷材料工件的一表面生成并覆蓋有一氟化物保護層； 利用超聲波工藝取出陶瓷表面雜質。
2.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷材料的表面氟化防護法，其特征在于，該陶瓷材料工件的材質為陶瓷或是鋁合金，且生成的該氟化物保護層的材質分別為氟化鎂及氟化鋁。
3.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷材料的表面氟化防護法，其特征在于，通入包含有該氟的該混合氣體至該腔體內的步驟是于一室溫環(huán)境中進行。
4.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷材料的表面氟化防護法，其特征在于，于該腔體進行抽真空降低氧含量處理的步驟后，還包含有加熱該陶瓷材料工件的步驟。
5.根據(jù)權利要求4所述的陶瓷材料的表面氟化防護法，其特征在于，該陶瓷材料工件的加熱范圍為室溫至約攝氏300度之間。
6.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷材料的表面氟化防護法，其特征在于，該混合氣體包含有該氟及一IS。
7.根據(jù)權利要求6所述的陶瓷材料的表面氟化防護法，其特征在于，該混合氣體包含有體積百分含量為90%的該気及體積百分含量為10%的該氟。
8.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷材料的表面氟化防護法，其特征在于，該混合氣體包含有該氟及一氮。
9.根據(jù)權利要求8所述的陶瓷材料的表面氟化防護法，其特征在于，該混合氣體包含有體積百分含量為90%的該氮及體積百分含量為10%的該氟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陶瓷材料的表面氟化防護法，首先將陶瓷材料工件置入可氣密的腔體內，并進行抽真空降低腔體內的氧含量，接著通入包含有氟的混合氣體至腔體內，使得氟與陶瓷工件表面進行反應，于是在工件的表面生成了氟化物保護層，借以保護工件抗酸堿的侵蝕，同時提高工件的表面硬度及耐磨耗特性。
文檔編號C23C8/08GK103044074SQ20121059570
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者紀成友, 劉志龍 申請人:青島紅星化工廠