CN106801241A - 一种在金属零件上产生陶瓷保护涂层的装置以及方法 - Google Patents

一种在金属零件上产生陶瓷保护涂层的装置以及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在金属零件上产生陶瓷保护涂层的装置对应的方法包括以下步骤：S1、在金属槽中放满电解质液；S2、在金属槽中将陶瓷原料固定在涂有电绝缘涂层的导电线上，金属零件与电源的一个接线端相连接，电源的另一个接线端与陶瓷原料连接；S3、在金属零件与陶瓷原料之间建立工作电压；S4、陶瓷原料置入电解质液，使用陶瓷原材料通过电化学氧化处理，金属零件同时穿过电解液，在电压的作用下，在金属零件和陶瓷原料形成正负极，正负离子相互结合，从而使陶瓷原料能高粘附力在金属零件表面；S5、金属件不断穿过电解质液，穿过的过程中陶瓷原料不断粘附在金属件上，直到最后完成电镀作业。通过该装置和方法可得到高强度、耐磨、绝缘、抗高温、抗腐蚀的陶瓷保护涂层。

Description

一种在金属零件上产生陶瓷保护涂层的装置以及方法
技术领域
本发明涉及陶瓷电镀技术，具体是一种在金属零件上产生陶瓷保护涂层的装置以及方法。
背景技术
现代工业的发展与科学技术的进步，单一的材料表面已经难以满足高温、严重腐蚀等特殊环境下的要求，自身的局限性影响着正常工业生产与应用，而陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀、绝缘等许多特性逐渐成为一种新型的工业材料，然而陶瓷本身也具有一定的局限性，比如材料脆性大，可加工性能差，从而限制陶瓷在工业生产中广泛的应用，如果在金属或合金表面电镀上一层陶瓷材料，将更好地结合两种材料的优点，在保持金属所拥有的性能的同时能兼具着陶瓷产品的物理和化学性能，有效地增强传统材料的表面性能，扩大陶瓷—金属材料应用的广泛性。
现有的陶瓷电镀技术主要是微等离子体电解氧化技术，主要用于在铝、铁、铜、银等基材料表面形成陶瓷层，然而现有的生产工艺所生产出来的产品可得到的涂层不够厚，对基体材料的粘附力低，同时，现有的生产工艺只能将加工品固定状态放置于电解质液中加工，无法进行流动性加工，工作效率低下且加工效果差。
发明内容
针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种用于给金属零件电镀上陶瓷保护涂层的装置，以及通过陶瓷原材料电镀在金属或合金的零件上产生保护涂层的方法，从而使金属零件的表面具有高硬度、低磨擦系数的性能。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种在金属零件上产生陶瓷保护涂层的装置，其特点是包括金属槽、置于金属槽中的电解质液、用于放置金属零件的支架、陶瓷原料、具有绝缘外层的导电线以及电源，所述支架设置于金属槽开口附近的电解质液的液面处，所述陶瓷原料固定在所述导电线的端部并置于电解质液中，所述电源的一个接线端与所述支架上的金属零件相连接，电源的另一个接线端与所述陶瓷原料相连接。
其中，所述支架外部涂设有陶瓷电绝缘材料层。
优选地，所述金属槽为球状器皿。
本发明还公开了一种在金属零件上产生陶瓷保护涂层的方法，其特点是包括以下步骤：
S1、在金属槽中放满电解质液；
S2、在金属槽中将陶瓷原料固定在涂有电绝缘涂层的导电线上，金属零件与电源的一个接线端相连接，电源的另一个接线端与陶瓷原料连接；
S3、在金属零件与陶瓷原料之间建立工作电压；
S4、陶瓷原料置入电解质液中，使用陶瓷原材料通过电化学氧化处理，金属零件沿着金属槽内部不断来回重复穿过电解液，在电压的作用下，在金属零件和陶瓷原料形成正负极，正负离子相互结合，从而使陶瓷原料能高粘附力在金属零件表面；
S5、金属零件沿着金属槽内部不断来回重复穿过电解液，穿过的过程中陶瓷原料不断粘附在金属件上，直到最后完成电镀作业。
本发明的有益效果是：
本申请的装置和方法可显著增加由合金制造的零件上可得到的涂层的厚度，并提高涂层对基体材料的粘附力。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的简化结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种在金属零件上产生陶瓷保护涂层的装置，包括金属槽1、置于金属槽1中的电解质液2、用于放置金属零件3的支架、陶瓷原料4、具有绝缘外层的导电线以及电源5，支架设置于金属槽1开口附近的电解质液2的液面处，陶瓷原料4固定在所述导电线的端部并置于电解质液2中，电源5的一个接线端与支架上的金属零件3相连接，电源5的另一个接线端与所述陶瓷原料4相连接。其中，该支架外部涂设有陶瓷电绝缘材料层。在空气-电解质界面处的支架外部涂上陶瓷电绝缘材料可消除蒸汽和气体相的影响，或具体而言避免零件分流和通过零件减小电流量，从而创造进一步升高电压的条件，因此可创造陶瓷保护涂层厚度进一步快速生长的条件。
该发明的一种在金属零件3上产生陶瓷保护涂层的方法，包括以下步骤：
S1、在金属槽1中放满电解质液2；
S2、在金属槽1中将陶瓷原料4固定在涂有电绝缘涂层的导电线上，金属零件3与电源5的一个接线端相连接，电源5的另一个接线端与陶瓷原料4连接；
S3、在金属零件3与陶瓷原料4之间建立工作电压；
S4、陶瓷原料4置入电解质液2中，使用陶瓷原材4料通过电化学氧化处理，金属零件3沿着金属槽1内部不断来回重复穿过电解质液2，在电压的作用下，在金属零件3和陶瓷原料4形成正负极，正负离子相互结合，从而使陶瓷原料4能高粘附力在金属零件3表面；
S5、金属零件3沿着金属槽1内部不断来回重复穿过电解质液2，穿过的过程中陶瓷原料4不断粘附在金属零件3上，直到最后完成电镀作业。
通过该方法可使到金属零件3上具有一层高强度、耐磨、绝缘、抗高温、抗腐蚀的陶瓷保护涂层，从而可在用于摩擦时无需额外进行润滑处理。
进行一般的阳极氧化工艺，其中产生氧化物膜，电压继续升高到某一数值，合金件表面创造出产生击穿阳极氧化物膜的微电弧放电需要的条件，以在击穿处形成新的较厚保护膜。随着微电孤放电的发生，在空气- 电解质过渡处。由于在电解质-空气部分存在电绝缘，可成功地防止所述多孔节疤的生成，这将促进保护涂层厚度进一步增厚。
本方法可显著提高金属零件3上的电压，并将可得到的陶瓷涂层的厚度提高两倍以上。检查陶瓷涂层对基体材料的粘附力时发现，陶瓷涂层分离未像在原型中那样发生在保护膜的下部边界，而是在基体材料上。
实施例：
在含有2g/1KOH和9g/1水玻璃的电解质中，对D16等级的铝合金零件进行涂层操作，涂覆效率为41.7m/h（即1km/24h），电解质温度为 20-60℃，电流密度为 20A/dm3。
最终所得涂层的厚度为：
对未保护金属合金件为 106mcm；
对受保护金属合金件为 225mcm。
尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种在金属零件上产生陶瓷保护涂层的装置，其特征在于，包括金属槽、置于金属槽中的电解质液、用于放置金属零件的支架、陶瓷原料、具有绝缘外层的导电线以及电源，所述支架设置于金属槽开口附近的电解质液的液面处，所述陶瓷原料固定在所述导电线的端部并置于电解质液中，所述电源的一个接线端与所述支架上的金属零件相连接，电源的另一个接线端与所述陶瓷原料相连接。
2.根据权利要求1所述的在金属零件上产生陶瓷保护涂层的装置，其特征在于，所述支架外部涂设有陶瓷电绝缘材料层。
3.根据权利要求1所述的在金属零件上产生陶瓷保护涂层的装置，其特征在于，所述金属槽为球状器皿。
4.一种在金属零件上产生陶瓷保护涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在金属槽中放满电解质液；
S2、在金属槽中将陶瓷原料固定在涂有电绝缘涂层的导电线上，金属零件与电源的一个接线端相连接，电源的另一个接线端与陶瓷原料连接；
S3、在金属零件与陶瓷原料之间建立工作电压；
S4、陶瓷原料置入电解质液中，使用陶瓷原料通过电化学氧化处理，金属零件沿着金属槽内部不断来回重复穿过电解质液，在电压的作用下，在金属零件和陶瓷原料形成正负极，正负离子相互结合，从而使陶瓷原料能高粘附力在金属零件表面；
S5、金属零件沿着金属槽内部不断来回重复穿过电解质液，穿过的过程中陶瓷原料不断粘附在金属零件上，直到最后完成电镀作业。
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