CN104193419A - 一种陶瓷表面金属涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷表面金属涂层的制备方法，包括如下步骤：（1）陶瓷表面粗化处理，（2）陶瓷表面浸润性处理，（3）涂覆金属涂层。通过上述方式，本发明在氧化铝陶瓷表面制备出了厚度为20～30μm的铜涂层。本发明一种陶瓷表面金属涂层的制备方法，通过对基底陶瓷进行镀材熔融温度预处理，有效改善了陶瓷的浸润性能，提高了其与金属镀材之间的可结合性能，制得的涂层表面致密，连续性好，形成了综合性能优异、实用性强的陶瓷金属复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及金属涂层技术领域，特别是涉及一种陶瓷表面金属涂层的制备方法。
背景技术
陶瓷材料具有强度高，硬度大，耐高温、耐磨损、耐腐蚀，导热性能及绝缘性良好等特点，且其来源广泛，价格便宜，是一种性能优异的结构材料，但其缺点是韧性和外观性能很差，制约了其进一步发展和应用。金属材料具有良好的韧性、导热、导电等特性，但密度大，硬度低，耐蚀及耐磨性相对较差。
陶瓷表面金属化即制备陶瓷金属复合材料可以综合陶瓷材料优良的力学性能及金属材料优异的导热、导电性能。但由于陶瓷与金属具有不同的化学键和热膨胀系数，进而使金属在陶瓷表面的润湿性极差，导致陶瓷与金属的结合界面含有孔隙，结合强度低。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种陶瓷表面金属涂层的制备方法，能够有效改善陶瓷与金属之间浸润性差的问题，使两者紧密结合为一种性能优异的陶瓷金属复合材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种陶瓷表面金属涂层的制备方法，包括如下步骤：
（1）陶瓷表面粗化处理：将基底陶瓷的表面进行机械喷砂处理，然后分别用清水和丙酮进行超声处理10～20min，干燥后备用；
（2）陶瓷表面浸润性处理：将步骤（1）中处理并干燥的陶瓷置于程控炉中，在惰性气体环境下以20～25℃/min的升温速率将程控炉升温至 1050～1100℃，恒温保持20～30min；
（3）涂覆金属涂层：取出步骤（2）中恒温处理后的基体陶瓷，并对其粗化表面进行真空溅射镀处理，在所述陶瓷的粗化表面镀上一层铜涂层；所述真空溅射镀铜工艺参数为：阴极电压500～600V，电流密度30～50mA，惰性气体压力0.5～1.0Pa，功率密度20～30W/cm2。
在本发明一个较佳实施例中，所述基底陶瓷为氧化铝陶瓷。
在本发明一个较佳实施例中，所述镀材为金属铜。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中的机械喷砂工艺为：砂粒直径30～50μm，喷砂压力0.30～0.35MPa，喷砂距离为 10～15mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）和步骤（3）中的惰性气体为氩气。
在本发明一个较佳实施例中，所述铜涂层的厚度为20～30μm 。
本发明的有益效果是：本发明一种陶瓷表面金属涂层的制备方法，通过对基底陶瓷进行镀材熔融温度预处理，有效改善了陶瓷的浸润性能，提高了其与金属镀材之间的可结合性能，制得的涂层表面致密，连续性好，形成了综合性能优异、实用性强的陶瓷金属复合材料。
具体实施方式
下面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。
本发明实施例包括：
一种陶瓷表面金属涂层的制备方法，包括如下步骤：
（1）陶瓷表面粗化处理：将氧化铝陶瓷的表面在砂粒直径为30～50μm，喷砂压力为0.30～0.35MPa，喷砂距离为 10～15mm的条件下进行机械喷砂处理10～20min，使所述陶瓷表面的粗糙度为12～15μm，以增加陶瓷与金属的结合力，然后先后用清水和丙酮各超声处理10和15min，以去除粗化表面的灰尘、油污并提高其硅含量，最后将其干燥后备用；
（2）陶瓷表面浸润性处理：将步骤（1）中处理并干燥的陶瓷置于程控炉中，在氩气的保护环境下以20～25℃/min的升温速率将程控炉升温至 1050～1100℃，恒温保持20～30min；所述恒温保存温度为镀材铜的熔融温度1083℃附近，通过高温预处理可以使陶瓷提前膨胀至镀材熔融温度，有助于喷涂后减小两者之间的残余应力，提高二者的浸润性能，进而提高二者的结合强度；
（3）涂覆金属涂层：在1050～1100℃的程控炉中取出经过恒温处理后的基体陶瓷，并迅速对其粗化表面进行真空溅射镀铜处理，在所述陶瓷的粗化表面镀上一层厚度为20～30μm的铜涂层；所述真空溅射镀铜工艺参数为：阴极电压500～600V，电流密度30～50mA，氩气气体压力0.5～1.0Pa，功率密度20～30W/cm2。
通过上述方法，在所述氧化铝陶瓷表面均匀涂覆一层厚度为20～30μm 的铜涂层，所述铜涂层表面致密，连续性好，与基底氧化铝陶瓷之间结合强度高。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种陶瓷表面金属涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）陶瓷表面粗化处理：将基底陶瓷的表面进行机械喷砂处理，然后分别用清水和丙酮进行超声处理10～20min，干燥后备用；
（2）陶瓷表面浸润性处理：将步骤（1）中处理并干燥的陶瓷置于程控炉中，在惰性气体环境下以20～25℃/min的升温速率将程控炉升温至 1050～1100℃，恒温保持20～30min；
（3）涂覆金属涂层：取出步骤（2）中恒温处理后的基体陶瓷，并对其粗化表面进行真空溅射镀处理，在所述陶瓷的粗化表面镀上一层铜涂层；所述真空溅射镀铜工艺参数为：阴极电压500～600V，电流密度30～50mA，惰性气体压力0.5～1.0Pa，功率密度20～30W/cm2。
2.根据权利要求1所述的陶瓷表面金属涂层的制备方法，其特征在于，所述基底陶瓷为氧化铝陶瓷。
3.根据权利要求1所述的陶瓷表面金属涂层的制备方法，其特征在于，所述金属镀材为金属铜。
4.根据权利要求1所述的陶瓷表面金属涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的机械喷砂工艺为：砂粒直径30～50μm，喷砂压力0.30～0.35MPa，喷砂距离为 10～15mm。
5.根据权利要求1所述的陶瓷表面金属涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）和步骤（3）中的惰性气体为氩气。
6.根据权利要求1所述的陶瓷表面金属涂层的制备方法，其特征在于，所述铜涂层的厚度为20～30μm。
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