本發(fā)明涉及金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及了一種在金屬材料表面沉積氧化鉻薄膜的方法。
背景技術(shù):
金屬材料通常都由100% 金屬成分制成,此類金屬材料制成的產(chǎn)品在市場(chǎng)上得到了廣泛的應(yīng)用和推廣,但是卻很容易受到外界因素的影響而發(fā)生銹蝕,摩擦和磨損也是壽命受限的原因之一,因此在某些特定的環(huán)境中往往無(wú)法達(dá)到人們的使用需求。
表面改性技術(shù)可提高金屬材料表面的性能,防止或延緩金屬材料失效,延長(zhǎng)金屬材料及其與之匹配使用的設(shè)備的使用壽命,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。眾所周知,陶瓷材料硬度高,耐磨性、耐蝕性和耐高溫氧化性能好,在金屬材料的表面沉積陶瓷薄膜,可結(jié)合陶瓷上述優(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制品。近年來(lái)電沉積法已廣泛應(yīng)用于制備各種功能陶瓷/ 金屬?gòu)?fù)合材料。但是直接在金屬材料表面沉積陶瓷薄膜,容易存在金屬表面與薄膜界面結(jié)合力弱、容易剝落失效的弊端,導(dǎo)致使用壽命降低,而且金屬材料的耐高溫和抗氧化性能還有待提高。
因此,為了解決上述存在的技術(shù)缺陷,本發(fā)明特提供了一種新的技術(shù)方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供了一種在金屬材料表面沉積氧化鉻薄膜的方法,能夠克服現(xiàn)有技術(shù)金屬表面與薄膜界面結(jié)合強(qiáng)度低、薄膜容易剝落失效以及耐高溫抗氧化性能差等弊端。
本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)缺陷所提出的技術(shù)方案是:
一種在金屬材料表面沉積氧化鉻薄膜的方法,包括如下步驟:
a:將金屬材料等待沉積薄膜的表面進(jìn)行拋光、清洗以及去應(yīng)力退火等預(yù)處理;
b:在金屬材料除了預(yù)處理過(guò)的表面的其余面涂覆蠟劑進(jìn)行絕緣處理;
c:在金屬材料預(yù)處理過(guò)的表面進(jìn)行電鍍處理,形成鋅過(guò)渡層;
d:電鍍后,將絕緣面涂覆的蠟劑進(jìn)行熔化回收再利用;
e:將電鍍有鋅過(guò)渡層的金屬材料實(shí)施共濺射處理,利用氧化鉻靶在鋅過(guò)渡層上沉積氧化鉻薄膜;
f:將沉積有氧化鉻薄膜的金屬材料置于烘箱內(nèi)焙燒4-6h,焙燒溫度為1600-2000℃,保溫4-6h后冷卻到室溫,即得。
進(jìn)一步地,步驟b所述絕緣處理的具體操作如下:將金屬材料在60-80℃的溫度下預(yù)熱5-20min,再將蠟劑熔化并將其涂覆在除了預(yù)處理過(guò)的表面的其余面進(jìn)行覆蓋式絕緣。
進(jìn)一步地,步驟b所述絕緣處理后要用沾有汽油的棉球反復(fù)擦拭金屬材料待鍍的表面。
進(jìn)一步地,步驟c所述電鍍處理的具體操作如下:將至少一種以上的鋅酸鹽混合,在溫度為25-40℃條件下電鍍15-45min。
進(jìn)一步地,步驟e所述共濺射處理的具體操作如下:將氧化鉻置于靶位,在混合氣氛中控制壓強(qiáng)為15-20Pa,濺射溫度為420-540℃,濺射功率為80-100W,濺射時(shí)間為1-2h,然后冷卻至室溫取出。
進(jìn)一步地,步驟e所述共濺射處理中的混合氣氛為至少一種惰性氣體混合氧氣形成的氛圍。
進(jìn)一步地,所述金屬材料為鋁合金、銅合金、鋅合金等各種合金材料。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明金屬材料在電沉積陶瓷薄膜前,采用電鍍鋅的方式在金屬表面形成鋅過(guò)渡層打底,有效的提高金屬材料與陶瓷薄膜的結(jié)合力,克服現(xiàn)有技術(shù)薄膜易剝落失效等弊端,且氧化鉻薄膜能夠顯著增強(qiáng)金屬材料的耐高溫、抗氧化性能,而且工藝簡(jiǎn)單,綠色環(huán)保,產(chǎn)業(yè)化成本低,利于提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
一種在鋁合金表面沉積氧化鉻薄膜的方法,包括如下步驟:
a:將鋁合金等待沉積薄膜的表面進(jìn)行拋光、清洗以及去應(yīng)力退火等預(yù)處理;
b:在鋁合金除了預(yù)處理過(guò)的表面的其余面涂覆蠟劑進(jìn)行絕緣處理,將鋁合金在80℃的溫度下預(yù)熱15min,再將蠟劑熔化并將其涂覆在除了預(yù)處理過(guò)的表面的其余面進(jìn)行覆蓋式絕緣,絕緣處理中要用沾有汽油的棉球反復(fù)擦拭鋁合金待鍍的表面;
c:在鋁合金預(yù)處理過(guò)的表面進(jìn)行電鍍處理,將至少一種以上的鋅酸鹽混合,在溫度為25℃條件下電鍍45min,形成鋅過(guò)渡層;
d:電鍍后,將絕緣面涂覆的蠟劑進(jìn)行熔化回收再利用;
e:將電鍍有鋅過(guò)渡層的鋁合金實(shí)施共濺射處理,利用氧化鉻靶在鋅過(guò)渡層上沉積氧化鉻薄膜,將氧化鉻置于靶位,在混合氣氛中控制壓強(qiáng)為15-20Pa,濺射溫度為420℃,濺射功率為100W,濺射時(shí)間為2h,然后冷卻至室溫取出,特別強(qiáng)調(diào),混合氣氛為至少一種惰性氣體混合氧氣形成的氛圍,可為氬氣混合氧氣;
f:將沉積有氧化鉻薄膜的鋁合金置于烘箱內(nèi)焙燒4h,焙燒溫度為2000℃,保溫6h后冷卻到室溫,即得。
實(shí)施例2
一種在銅合金表面沉積氧化鉻薄膜的方法,包括如下步驟:
a:將銅合金等待沉積薄膜的表面進(jìn)行拋光、清洗以及去應(yīng)力退火等預(yù)處理;
b:在銅合金除了預(yù)處理過(guò)的表面的其余面涂覆蠟劑進(jìn)行絕緣處理,將銅合金在65℃的溫度下預(yù)熱10min,再將蠟劑熔化并將其涂覆在除了預(yù)處理過(guò)的表面的其余面進(jìn)行覆蓋式絕緣,絕緣處理中要用沾有汽油的棉球反復(fù)擦拭鋁合金待鍍的表面;
c:在銅合金預(yù)處理過(guò)的表面進(jìn)行電鍍處理,將至少一種以上的鋅酸鹽混合,在溫度為30℃條件下電鍍35min,形成鋅過(guò)渡層;
d:電鍍后,將絕緣面涂覆的蠟劑進(jìn)行熔化回收再利用;
e:將電鍍有鋅過(guò)渡層的銅合金實(shí)施共濺射處理,利用氧化鉻靶在鋅過(guò)渡層上沉積氧化鉻薄膜,將氧化鉻置于靶位,在混合氣氛中控制壓強(qiáng)為20Pa,濺射溫度為480℃,濺射功率為100W,濺射時(shí)間為1.5h,然后冷卻至室溫取出,特別強(qiáng)調(diào),混合氣氛為至少一種惰性氣體混合氧氣形成的氛圍,可為氦氣混合氧氣;
f:將沉積有氧化鉻薄膜的銅合金置于烘箱內(nèi)焙燒5h,焙燒溫度為1600℃,保溫5h后冷卻到室溫,即得。
實(shí)施例3
一種在鋅合金表面沉積氧化鉻薄膜的方法,包括如下步驟:
a:將鋅合金等待沉積薄膜的表面進(jìn)行拋光、清洗以及去應(yīng)力退火等預(yù)處理;
b:在鋅合金除了預(yù)處理過(guò)的表面的其余面涂覆蠟劑進(jìn)行絕緣處理,將鋅合金在60℃的溫度下預(yù)熱15min,再將蠟劑熔化并將其涂覆在除了預(yù)處理過(guò)的表面的其余面進(jìn)行覆蓋式絕緣,絕緣處理中要用沾有汽油的棉球反復(fù)擦拭鋁合金待鍍的表面;
c:在鋅合金預(yù)處理過(guò)的表面進(jìn)行電鍍處理,將至少一種以上的鋅酸鹽混合,在溫度為40℃條件下電鍍25min,形成鋅過(guò)渡層;
d:電鍍后,將絕緣面涂覆的蠟劑進(jìn)行熔化回收再利用;
e:將電鍍有鋅過(guò)渡層的鋅合金實(shí)施共濺射處理,利用氧化鉻靶在鋅過(guò)渡層上沉積氧化鉻薄膜,將氧化鉻置于靶位,在混合氣氛中控制壓強(qiáng)為20Pa,濺射溫度為540℃,濺射功率為80W,濺射時(shí)間為1h,然后冷卻至室溫取出,特別強(qiáng)調(diào),混合氣氛為至少一種惰性氣體混合氧氣形成的氛圍,可為氖氣混合氧氣;
f:將沉積有氧化鉻薄膜的鋅合金置于烘箱內(nèi)焙燒6h,焙燒溫度為1600℃,保溫4h后冷卻到室溫,即得。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明金屬材料在電沉積陶瓷薄膜前,采用電鍍鋅的方式在金屬表面形成鋅過(guò)渡層打底,有效的提高金屬材料與陶瓷薄膜的結(jié)合力,克服現(xiàn)有技術(shù)薄膜易剝落失效等弊端,且氧化鉻薄膜能夠顯著增強(qiáng)金屬材料的耐高溫、抗氧化性能,而且工藝簡(jiǎn)單,綠色環(huán)保,產(chǎn)業(yè)化成本低,利于提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō),本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。