專利名稱：一種陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷為基體的金屬涂層的制備方法，尤其涉及一種涂層間結(jié)合強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定、外觀性能優(yōu)良的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，屬于金屬涂層技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的門(mén)窗五金器件均由黃銅、不銹鋼或是鋁質(zhì)金屬制成，由于這些金屬材料價(jià)格的提升，導(dǎo)致門(mén)窗五金器件的制備成本也隨之上漲。因此 ，人們開(kāi)始考慮制造傳統(tǒng)的門(mén)窗五金器件的替代材料。陶瓷是一種不錯(cuò)的替代材料，陶瓷材料硬度高、耐熱、耐蝕、耐磨以及絕緣性能良好，且成本適中，制備工藝簡(jiǎn)便。但是，陶瓷制品的外觀性能較差，人們嘗試在其表面設(shè)置金屬涂層；陶瓷為非金屬材料，普通的電鍍工藝并不適合在其表層形成涂層，即便通過(guò)敏化處理后可實(shí)現(xiàn)金屬層的電鍍，但陶瓷基體表面光滑，金屬涂層與陶瓷基體的結(jié)合強(qiáng)度過(guò)低，容易在冷、熱循環(huán)作用下產(chǎn)生剝落，使用性能較低；人們還通過(guò)化學(xué)刻蝕的方式來(lái)增加陶瓷基體表面的粗糙度，以提高金屬涂層的結(jié)合強(qiáng)度，但是化學(xué)刻蝕是一種高溫過(guò)程，殘留物多，而清除殘留物花費(fèi)巨大，提高了金屬涂層的制備成本，并不適于實(shí)際生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述需求，本發(fā)明提供了一種陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，該制備方法工序安排合理，增設(shè)的中間層可有效提高金屬材料與陶瓷基體的結(jié)合強(qiáng)度，使得復(fù)合涂層在各種惡劣的環(huán)境中均能表現(xiàn)出良好的外觀性能。本發(fā)明是一種陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，該制備方法包括如下步驟a)粗化陶瓷基體，b)超聲波清洗，c)熱噴涂中間層，d)清洗烘干，e)涂覆表層金屬，f )打磨拋光。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的步驟a)中，陶瓷基體的粗化處理方式為噴砂處理，噴砂料為三氧化二鋁，其顆粒直徑為50-60um，噴砂壓力控制在0. 25-0. 35MPa，噴砂距離為15-20mm，噴砂角度為90°。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的步驟b)中，超聲波清洗可有效去除陶瓷基體表面殘余的三氧化二鋁，并且可起到調(diào)節(jié)陶瓷基體表面硅含量的作用，通過(guò)超聲波清洗后，陶瓷基體的硅含量控制在13%-15%。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的步驟c)中，中間層采用氧乙炔火焰噴涂工藝進(jìn)行制備，熱噴涂溫度控制在120°C _140°C。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的步驟e)中，表層金屬采用真空濺射鍍進(jìn)行制備，其工作條件為陰極電壓300-600V、電流密度4-60mA /cm*cm、Ar壓力為0. 13-1. 3Pa、功率密度1-36W/ cm*cm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速為5-30 r/min，濺射率控制在I. 24 (600eV)，濺射速率為970nm/mino在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的步驟f)中，使用砂帶對(duì)表層金屬進(jìn)行打磨拋光處理，砂帶帶速控制在20m/s以下。
本發(fā)明揭示了一種陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，該制備方法工序安排合理，實(shí)施簡(jiǎn)便，成本適中，制得的復(fù)合涂層性能穩(wěn)定，層間結(jié)合強(qiáng)度高，表層金屬可在冷、熱、潮濕、酸堿以及防塵等環(huán)境中保持良好的外觀性能，可有效替代金屬材料，節(jié)約生產(chǎn)資源。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
圖I是本發(fā)明實(shí)施例陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層制備方法的工序步驟圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。圖I是本發(fā)明實(shí)施例陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層制備方法的工序步驟圖；該制備 方法包括如下步驟a)粗化陶瓷基體，b)超聲波清洗，c)熱噴涂中間層，d)清洗烘干，e)涂覆表層金屬，f )打磨拋光。實(shí)施例I
本發(fā)明提及的陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法具體實(shí)施步驟如下
a)粗化陶瓷基體，陶瓷基體的粗化處理方式為噴砂處理，噴砂料選用三氧化二鋁顆粒，三氧化二鋁的顆粒直徑為50-60um，噴砂壓力控制在0. 25-0. 35MPa，噴砂距離為15_20mm，噴砂角度為90° ;粗化處理后，陶瓷基體表面的粗糙度值可增至12. 5um，有效提高中間層與陶瓷基體的粘接強(qiáng)度；
b)超聲波清洗，陶瓷基體粗化處理后，還需進(jìn)行超聲波清洗；該超聲波清洗可有效去除陶瓷基體表面殘余的三氧化二鋁，并且可起到調(diào)節(jié)陶瓷基體表面硅含量的作用；通過(guò)超聲波清洗后，陶瓷基體的硅含量控制在13%-15% ；
c)熱噴涂中間層，中間層采用氧乙炔火焰噴涂工藝進(jìn)行制備，所采用的熱噴涂材料為熱塑性塑料，該材料可以是PA、PP、ABS、PU或PE中的任意一種；本實(shí)施例選用的中間層材料為PA，該P(yáng)A材料為球狀粉末，顆粒度為150目，熱噴涂溫度控制在130°C，噴涂完畢后，可在陶瓷基體表面上形成厚度約為8um的薄膜；
d)清洗烘干，使用去離子水進(jìn)行沖洗，去除多余的塑料微粒，然后在50°C的烘箱內(nèi)進(jìn)行定型烘干處理后，備用；
e)涂覆表層金屬，表層金屬使用真空濺射鍍工藝成型于中間層上，該工藝在單室磁控濺射鍍膜機(jī)上完成；在本實(shí)施例中，表層金屬的材料選用Al，以Al作為靶材材料，涂覆中間層材料的陶瓷基體作為基材；磁控濺射的工作條件為陰極電壓300V、電流密度20mA /cm*cm、Ar壓力為0. 6Pa、功率密度IOW/ cm*cm,工作臺(tái)轉(zhuǎn)速為10 r/min,派射率控制在I. 24(600eV)，濺射速率為970nm/min ;通過(guò)上述工藝處理后，所制得的金屬涂層厚度約為15um ；
f)打磨拋光，使用砂帶對(duì)表層金屬進(jìn)行打磨拋光處理，砂帶帶速控制在20m/s以下。實(shí)施例2
本發(fā)明提及的陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法具體實(shí)施步驟如下
a)粗化陶瓷基體，陶瓷基體的粗化處理方式為噴砂處理，噴砂料選用三氧化二鋁顆粒，三氧化二鋁的顆粒直徑為50-60um，噴砂壓力控制在0. 25-0. 35MPa，噴砂距離為15_20mm，噴砂角度為90° ;粗化處理后，陶瓷基體表面的粗糙度值可增至12. 5um，有效提高中間層與陶瓷基體的粘接強(qiáng)度，同時(shí)，粗化處理還可提高陶瓷基體表面的硅含量，提高陶瓷基體的機(jī)械性能；
b)超聲波清洗，陶瓷基體粗化處理后，還需進(jìn)行超聲波清洗；該超聲波清洗可有效去除陶瓷基體表面殘余的三氧化二鋁，并且可起到調(diào)節(jié)陶瓷基體表面硅含量的作用；通過(guò)超聲波清洗后，陶瓷基體的硅含量控制在13%-15% ；
c)熱噴涂中間層，中間層采用氧乙炔火焰噴涂工藝進(jìn)行制備，所采用的熱噴涂材料為熱塑性塑料，該材料可以是PA、PP、ABS、PU或PE中的任意一種；本實(shí)施例選用的中間層材料為ABS，該ABS材料為球狀粉末，顆粒度為100目，熱噴涂溫度控制在120°C，噴涂完畢后，可在陶瓷基體表面上形成厚度約為6um的薄膜；
d)清洗烘干，使用去離子水進(jìn)行沖洗，去除多余的塑料微粒，然后在50°C的烘箱內(nèi)進(jìn)行定型烘干處理后，備用；
e)涂覆表層金屬，表層金屬使用真空濺射鍍工藝成型于中間層上，該工藝在單室磁控濺射鍍膜機(jī)上完成；在本實(shí)施例中，表層金屬的材料選用Cr，以Cr作為靶材材料，涂覆中間層材料的陶瓷基體作為基材；磁控濺射的工作條件為陰極電壓400V、電流密度25mA /cm*cm、Ar壓力為CL 6Pa、功率密度15W/ cm*cm,工作臺(tái)轉(zhuǎn)速為15 r/min,派射率控制在
I.3 (600eV)，濺射速率為2040nm/min ;通過(guò)上述工藝處理后，所制得的金屬涂層厚度約為20um ；
f)打磨拋光，使用砂帶對(duì)表層金屬進(jìn)行打磨拋光處理，砂帶帶速控制在20m/s以下。本發(fā)明揭示了一種陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，其特點(diǎn)是該制備方法工序安排合理，實(shí)施簡(jiǎn)便，成本適中，制得的復(fù)合涂層性能穩(wěn)定，層間結(jié)合強(qiáng)度高，表層金屬可在冷、熱、潮濕、酸堿以及防塵等環(huán)境中保持良好的外觀性能，可有效替代金屬材料，節(jié)約生產(chǎn)資源。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或 替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟a)粗化陶瓷基體，b)超聲波清洗，c)熱噴涂中間層，d)清洗烘干，e)涂覆表層金屬，f )打磨拋光。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述的步驟a)中，陶瓷基體的粗化處理方式為噴砂處理，噴砂料為三氧化二鋁，其顆粒直徑為50-60um,噴砂壓力控制在0. 25-0. 35MPa，噴砂距離為15_20mm，噴砂角度為90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述的步驟b)中，超聲波清洗可有效去除陶瓷基體表面殘余的三氧化二鋁，并且可起到調(diào)節(jié)陶瓷基體表面硅含量的作用，通過(guò)超聲波清洗后，陶瓷基體的硅含量控制在13%-15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述的步驟c)中，中間層采用氧乙炔火焰噴涂工藝進(jìn)行制備，熱噴涂溫度控制在120°C -140°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述的步驟e)中，表層金屬采用真空濺射鍍進(jìn)行制備，其工作條件為陰極電壓300-600V、電流密度4_60mA /cm*cm、Ar壓力為0. 13-1. 3Pa、功率密度1-36W/ cm*cm,工作臺(tái)轉(zhuǎn)速為5-30r/min，濺射率控制在I. 24 (600eV)，濺射速率為970nm/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述的步驟f)中，使用砂帶對(duì)表層金屬進(jìn)行打磨拋光處理，砂帶帶速控制在20m/s以下。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，該制備方法包括如下步驟a)粗化陶瓷基體，b)超聲波清洗，c)熱噴涂中間層，d)清洗烘干，e)涂覆表層金屬，f)打磨拋光。本發(fā)明揭示了一種陶瓷為基體的金屬?gòu)?fù)合涂層的制備方法，該制備方法工序安排合理，實(shí)施簡(jiǎn)便，成本適中，制得的復(fù)合涂層性能穩(wěn)定，層間結(jié)合強(qiáng)度高，表層金屬可在冷、熱、潮濕、酸堿以及防塵等環(huán)境中保持良好的外觀性能，可有效替代金屬材料，節(jié)約生產(chǎn)資源。
文檔編號(hào)C23C4/12GK102776511SQ20121028380
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者蔣澤鋒 申請(qǐng)人:昆山喬銳金屬制品有限公司