[发明专利]一种在钢铁件上用电泳沉积法制备氧化硅陶瓷涂层的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属表面处理领域，涉及用电泳沉积技术制备氧化硅陶瓷涂层方法，特别涉及一种在钢铁件上电泳沉积法制备氧化硅陶瓷涂层的方法。

背景技术

表面改性技术可提高金属材料表面性能，防止或延缓工件失效，延长工件与设备的使用寿命，具有巨大的经济效益。陶瓷材料硬度高，耐磨性、耐蚀性和耐高温氧化性能好，在金属表面上制备陶瓷涂层，可结合陶瓷材料上述优点和金属材料高塑韧性的优点，获得综合性能良好的工件。目前，钢基陶瓷涂层制备工艺有粉末冶金法、等离子喷涂、激光熔覆，气相沉积、搪瓷涂覆技术、溶胶-凝胶法和燃烧合成法等。本发明氧化硅溶胶电沉积法技术具有以下优点：1、电泳沉积技术是一种温和的表面涂覆方法，可避免高温过程引起的相变和脆裂，有利于增强基底金属与陶瓷涂层之间的结合力；2、工艺易实现，设备较简单，沉积工艺易控制，受工件形状和尺寸限制小，涂膜均匀；3、此方法结合了两种工艺的特点，既弥补了溶胶-凝胶法中粒子仅靠毛细作用和吸附力沉积的不足，为沉积提供了较大的驱动力，加快了沉积速率，也克服了普通电沉积时颗粒大，膜材料不够致密等特点；4、电泳沉积过程是非直线过程，可以在形状复杂和表面多孔的金属材料表面制备均匀的功能陶瓷沉积层。近年来电沉积法已广泛应用于制备各种功能陶瓷/金属复合材料。但是直接在碳钢、不锈钢和低合金钢基材制备陶瓷涂层，存在膜/基结合力弱、容易剥离的工艺困难，一般需要适当预处理，制备过渡层。

发明内容

本发明的目的，是提供一种在钢铁件上用电泳沉积法制备氧化硅陶瓷涂层的方法，本发明通过磷化、镀暗镍、化学复合镀镍或复合电镀镍为中间过渡层和溶胶电泳沉积技术相结合在钢材表面制备氧化硅陶瓷涂层，改善膜与基体结合方式，提高陶瓷涂层和基体结合强度。

采用的技术方案是：

一种在钢铁件上用电泳沉积法制备氧化硅陶瓷涂层的方法，包括下述工艺步骤：

1）、预处理：将工件作为陶瓷涂层或复合陶瓷涂层基体，工件可以为钢铁、铜、锌、镍、锡及它们的合金，将基体预处理，预处理过程为：依次用粗砂纸、1000^#、1500^#和2000^#金相砂纸逐级打磨、水洗、化学除油、热水洗、冷水洗、电化学除油、热水洗、冷水洗、酸洗、两道冷水洗、磷化或电镀镍或复合镀镍或电镀锌、铜等其它可做中间层的金属，为已知技术；

2）、制备中间过渡层：采用硫酸镍为主盐，氯化镍为阳极活化剂，硼酸为缓冲剂，氧化铝、氧化硅、氧化钛或碳化硅等粉体作为镀镍层增强相，将预处理后的工件进行电镀暗镍或复合镀镍，具体工艺为：在温度为40~70℃，镀液pH值为3.2~5.4下，将硫酸镍250~300g·L^-1，氯化镍30~50g·L^-1、硼酸35~40g·L^-1混合，施镀时间为5~30 min；

3）、制备陶瓷涂层：将电镀暗镍或复合镀镍后的工件浸入氧化硅溶胶或加有改善氧化硅分散性能添加剂的复合氧化硅溶胶中，采用电泳沉积法制备陶瓷涂层，电泳电压1~100V，电泳时间1秒~180分钟，然后在40~300℃的烘箱里烘干1~24小时，电泳可重复1~10次；

4）、焙烧：在大气环境下，焙烧温度为200℃~1200℃，保温时间0~24小时，即得。

上述氧化硅溶胶或加有改善氧化硅分散性能添加剂的复合氧化硅溶胶为市售的粒径为10~20nm范围或8~100nm范围内的溶胶，或在实验室里自行制备，为已知技术。

本发明的有益效果在于：

本发明以中间过渡层，将金属进行磷化或在金属上镀暗镍或镍基陶瓷粉体复合电镀或复合化学镀为中间过渡层，采用溶胶电泳沉积技术在上述金属表面制备氧化硅陶瓷涂层，解决了增强金属与陶瓷涂层膜结合力低的技术难题。本发明所提供的复合处理方法工艺简便，无需昂贵复杂的设备，且所制备的氧化硅陶瓷涂层致密性良好，成分均匀。本工艺可用在上述金属表面上制备抗高温氧化且耐磨的涂层，可替代污染严重的电镀硬铬工艺，该工艺易实现工业化，不受工作形状的限制。

具体实施方式

一种在钢铁件上用电泳沉积法制备氧化硅陶瓷涂层的方法，包括下述工艺步骤：