CN102776511A - 一种陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，该制备方法包括如下步骤：a）粗化陶瓷基体，b）超声波清洗，c）热喷涂中间层，d）清洗烘干，e）涂覆表层金属，f）打磨抛光。本发明揭示了一种陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，制得的复合涂层性能稳定，层间结合强度高，表层金属可在冷、热、潮湿、酸碱以及防尘等环境中保持良好的外观性能，可有效替代金属材料，节约生产资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷为基体的金属涂层的制备方法，尤其涉及一种涂层间结合强度高、性能稳定、外观性能优良的金属复合涂层的制备方法，属于金属涂层技术领域。
背景技术
传统的门窗五金器件均由黄铜、不锈钢或是铝质金属制成，由于这些金属材料价格的提升，导致门窗五金器件的制备成本也随之上涨。因此，人们开始考虑制造传统的门窗五金器件的替代材料。陶瓷是一种不错的替代材料，陶瓷材料硬度高、耐热、耐蚀、耐磨以及绝缘性能良好，且成本适中，制备工艺简便。但是，陶瓷制品的外观性能较差，人们尝试在其表面设置金属涂层；陶瓷为非金属材料，普通的电镀工艺并不适合在其表层形成涂层，即便通过敏化处理后可实现金属层的电镀，但陶瓷基体表面光滑，金属涂层与陶瓷基体的结合强度过低，容易在冷、热循环作用下产生剥落，使用性能较低；人们还通过化学刻蚀的方式来增加陶瓷基体表面的粗糙度，以提高金属涂层的结合强度，但是化学刻蚀是一种高温过程，残留物多，而清除残留物花费巨大，提高了金属涂层的制备成本，并不适于实际生产。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，该制备方法工序安排合理，增设的中间层可有效提高金属材料与陶瓷基体的结合强度，使得复合涂层在各种恶劣的环境中均能表现出良好的外观性能。
本发明是一种陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，该制备方法包括如下步骤：a）粗化陶瓷基体，b）超声波清洗，c）热喷涂中间层，d）清洗烘干，e）涂覆表层金属，f）打磨抛光。
在本发明一较佳实施例中，所述的步骤a）中，陶瓷基体的粗化处理方式为喷砂处理，喷砂料为三氧化二铝，其颗粒直径为50-60um，喷砂压力控制在0.25-0.35MPa，喷砂距离为15-20mm，喷砂角度为90°。
在本发明一较佳实施例中，所述的步骤b）中，超声波清洗可有效去除陶瓷基体表面残余的三氧化二铝，并且可起到调节陶瓷基体表面硅含量的作用，通过超声波清洗后，陶瓷基体的硅含量控制在13%-15%。
在本发明一较佳实施例中，所述的步骤c）中，中间层采用氧乙炔火焰喷涂工艺进行制备，热喷涂温度控制在120℃-140℃。
在本发明一较佳实施例中，所述的步骤e）中，表层金属采用真空溅射镀进行制备，其工作条件为：阴极电压300-600V、电流密度4-60mA /cm*cm、Ar压力为0.13-1.3Pa、功率密度1-36W/ cm*cm，工作台转速为5-30 r/min，溅射率控制在1.24（600eV），溅射速率为970nm/min。
在本发明一较佳实施例中，所述的步骤f）中，使用砂带对表层金属进行打磨抛光处理，砂带带速控制在20m/s以下。
本发明揭示了一种陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，制得的复合涂层性能稳定，层间结合强度高，表层金属可在冷、热、潮湿、酸碱以及防尘等环境中保持良好的外观性能，可有效替代金属材料，节约生产资源。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例陶瓷为基体的金属复合涂层制备方法的工序步骤图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
图1是本发明实施例陶瓷为基体的金属复合涂层制备方法的工序步骤图；该制备方法包括如下步骤：a）粗化陶瓷基体，b）超声波清洗，c）热喷涂中间层，d）清洗烘干，e）涂覆表层金属，f）打磨抛光。
实施例1
本发明提及的陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法具体实施步骤如下：
a）粗化陶瓷基体，陶瓷基体的粗化处理方式为喷砂处理，喷砂料选用三氧化二铝颗粒，三氧化二铝的颗粒直径为50-60um，喷砂压力控制在0.25-0.35MPa，喷砂距离为15-20mm，喷砂角度为90°；粗化处理后，陶瓷基体表面的粗糙度值可增至12.5um，有效提高中间层与陶瓷基体的粘接强度；
b）超声波清洗，陶瓷基体粗化处理后，还需进行超声波清洗；该超声波清洗可有效去除陶瓷基体表面残余的三氧化二铝，并且可起到调节陶瓷基体表面硅含量的作用；通过超声波清洗后，陶瓷基体的硅含量控制在13%-15%；
c）热喷涂中间层，中间层采用氧乙炔火焰喷涂工艺进行制备，所采用的热喷涂材料为热塑性塑料，该材料可以是PA、PP、ABS、PU或PE中的任意一种；本实施例选用的中间层材料为PA，该PA材料为球状粉末，颗粒度为150目，热喷涂温度控制在130℃，喷涂完毕后，可在陶瓷基体表面上形成厚度约为8um的薄膜；
d）清洗烘干，使用去离子水进行冲洗，去除多余的塑料微粒，然后在50℃的烘箱内进行定型烘干处理后，备用；
e）涂覆表层金属，表层金属使用真空溅射镀工艺成型于中间层上，该工艺在单室磁控溅射镀膜机上完成；在本实施例中，表层金属的材料选用Al，以Al作为靶材材料，涂覆中间层材料的陶瓷基体作为基材；磁控溅射的工作条件为：阴极电压300V、电流密度20mA /cm*cm、Ar压力为0.6Pa、功率密度10W/ cm*cm，工作台转速为10 r/min，溅射率控制在1.24（600eV），溅射速率为970nm/min；通过上述工艺处理后，所制得的金属涂层厚度约为15um；
f）打磨抛光，使用砂带对表层金属进行打磨抛光处理，砂带带速控制在20m/s以下。
实施例2
本发明提及的陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法具体实施步骤如下：
a）粗化陶瓷基体，陶瓷基体的粗化处理方式为喷砂处理，喷砂料选用三氧化二铝颗粒，三氧化二铝的颗粒直径为50-60um，喷砂压力控制在0.25-0.35MPa，喷砂距离为15-20mm，喷砂角度为90°；粗化处理后，陶瓷基体表面的粗糙度值可增至12.5um，有效提高中间层与陶瓷基体的粘接强度，同时，粗化处理还可提高陶瓷基体表面的硅含量，提高陶瓷基体的机械性能；
b）超声波清洗，陶瓷基体粗化处理后，还需进行超声波清洗；该超声波清洗可有效去除陶瓷基体表面残余的三氧化二铝，并且可起到调节陶瓷基体表面硅含量的作用；通过超声波清洗后，陶瓷基体的硅含量控制在13%-15%；
c）热喷涂中间层，中间层采用氧乙炔火焰喷涂工艺进行制备，所采用的热喷涂材料为热塑性塑料，该材料可以是PA、PP、ABS、PU或PE中的任意一种；本实施例选用的中间层材料为ABS，该ABS材料为球状粉末，颗粒度为100目，热喷涂温度控制在120℃，喷涂完毕后，可在陶瓷基体表面上形成厚度约为6um的薄膜；
d）清洗烘干，使用去离子水进行冲洗，去除多余的塑料微粒，然后在50℃的烘箱内进行定型烘干处理后，备用；
e）涂覆表层金属，表层金属使用真空溅射镀工艺成型于中间层上，该工艺在单室磁控溅射镀膜机上完成；在本实施例中，表层金属的材料选用Cr，以Cr作为靶材材料，涂覆中间层材料的陶瓷基体作为基材；磁控溅射的工作条件为：阴极电压400V、电流密度25mA /cm*cm、Ar压力为0.6Pa、功率密度15W/ cm*cm，工作台转速为15 r/min，溅射率控制在1.3（600eV），溅射速率为2040nm/min；通过上述工艺处理后，所制得的金属涂层厚度约为20um；
f）打磨抛光，使用砂带对表层金属进行打磨抛光处理，砂带带速控制在20m/s以下。
本发明揭示了一种陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法 ,其特点是：该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，制得的复合涂层性能稳定，层间结合强度高，表层金属可在冷、热、潮湿、酸碱以及防尘等环境中保持良好的外观性能，可有效替代金属材料，节约生产资源。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：a）粗化陶瓷基体，b）超声波清洗，c）热喷涂中间层，d）清洗烘干，e）涂覆表层金属，f）打磨抛光。
2.根据权利要求1所述的陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤a）中，陶瓷基体的粗化处理方式为喷砂处理，喷砂料为三氧化二铝，其颗粒直径为50-60um，喷砂压力控制在0.25-0.35MPa，喷砂距离为15-20mm，喷砂角度为90°。
3.根据权利要求2所述的陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤b）中，超声波清洗可有效去除陶瓷基体表面残余的三氧化二铝，并且可起到调节陶瓷基体表面硅含量的作用，通过超声波清洗后，陶瓷基体的硅含量控制在13%-15%。
4.根据权利要求3所述的陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤c）中，中间层采用氧乙炔火焰喷涂工艺进行制备，热喷涂温度控制在120℃-140℃。
5.根据权利要求1所述的陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤e）中，表层金属采用真空溅射镀进行制备，其工作条件为：阴极电压300-600V、电流密度4-60mA /cm*cm、Ar压力为0.13-1.3Pa、功率密度1-36W/ cm*cm，工作台转速为5-30 r/min，溅射率控制在1.24（600eV），溅射速率为970nm/min。
6.根据权利要求1所述的陶瓷为基体的金属复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤f）中，使用砂带对表层金属进行打磨抛光处理，砂带带速控制在20m/s以下。
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| CN104499026A (zh) * | 2015-01-04 | 2015-04-08 | 上海申和热磁电子有限公司 | 陶瓷表面铝溶射微弧氧化方法 |
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| JPH02194163A (ja) * | 1988-10-08 | 1990-07-31 | Matsushita Electric Works Ltd | 無機質基板のメタライゼーションの方法 |
| CN1970829A (zh) * | 2005-11-26 | 2007-05-30 | 徐玉成 | 采用二元法生产防毒餐具、茶具和医疗器皿的方法及产品 |
| CN201614403U (zh) * | 2010-01-12 | 2010-10-27 | 深圳森丰真空镀膜有限公司 | 一种镀金陶瓷 |
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