专利名称：一种热喷涂陶瓷涂层表面封孔方法
技术领域：
本发明属于表面化学处理领域，具体为ー种用含镍的混合物镀覆的方法。
背景技术：
热喷涂陶瓷涂层以其良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能，被大量运用于航空、航天、化工机械、高速印刷包装等行业。但热喷涂得到的陶瓷涂层表面存在的大量微裂纹、缩孔等缺陷严重影响了其表面质量。目前，热喷涂陶瓷涂层表面封孔方法很多，常用的封孔处理方法有有机系封孔剂、无机系封孔剂及加热扩散处理等，但常用封孔处理方法难以适应陶瓷涂层在高温、强腐蚀的环境中工作。 因此，有必要提出有效的封孔处理方法，以提高陶瓷涂层耐磨、耐腐蚀、耐高温性倉^:。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提出ー种热喷涂陶瓷涂层表面封孔方法。实现本发明目的的技术方案为ー种热喷涂陶瓷涂层表面封孔方法，包括步骤I)将有热喷涂陶瓷涂层的部件置于含Sn2+的酸性溶液中敏化；2)在含Pd2+的酸性溶液中活化；3)在含有还原剂和镍盐的化学镀液中化学镀镍。其中，所述步骤I)还包括将有热喷涂陶瓷涂层的部件置于酒精溶液中清洗的步骤，然后将清洗后的部件置于含Sn2+和12 20g/L的盐酸溶液中敏化,敏化后清洗和干燥。敏化后的陶瓷涂层表面经过冲洗，可得到水解生成物Sn (OH) Cl与Sn (OH)2,然后聚合生成微溶于水的凝胶状物质Sn2(OH)3Cl15这些水解产物及其聚合物沉积在陶瓷涂层表面，形成一层厚度达到几纳米到几百纳米厚的类似于凝胶的物质。这些胶状物依附在陶瓷涂层表面，可以吸附大量的镍离子，起到发生器的作用。其中，所述步骤I)中含Sn2+的酸性溶液中含有16 18g/L的SnCl2和12 15g/L的盐酸，敏化的时间为25 35min。其中，所述步骤2)在含O. 4 O. 8g/L的PdCl2和12 15g/L的盐酸溶液中活化，活化的时间为25 35min，活化后清洗和干燥。活化液中的Pd2+扩散进入凝胶状物质Sn2 (OH) 3C1中，并与其中的Sn2+发生反应，生成Pd原子并以颗粒状沉积在陶瓷涂层表面。相当于在陶瓷涂层表面附着了ー层薄薄的催化剂薄膜，这层薄膜在镀镍开始时起到引发化学镀镍反应的作用。其中，所述步骤3)是在含有表面活性剤、络合剂、还原剂和NiSO4的化学镀液中化学镀，化学镀后清洗和干燥；然后对化学镀处理后的部件的表面磨削和抛光。其中，所述步骤3)中的还原剂为NaH2PO2,化学镀镍过程中浓度控制在20 40g/し其中，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、ニ辛基琥珀酸磺酸钠中的ー种，表面活性剂的含量为I. 3 I. 7g/L，所述络合剂为柠檬酸钠或EDTAニ钠盐、三こ醇胺中的ー种，络合剂含量为50 80g/L。表面活性剂作为一种阴离子表面活性剤，能在化学镀过程中加速离子运动，从而提高化学镀速度；络合剂的作用是防止生成碱式镍盐沉淀所导致的镀层缺陷，为了得到更加致密的镀层，必须添加适量络合剤。其中，所述化学镀镍的温度为40 60°C，化学镀镍过程中用氨水维持化学镀液的pH值为8 9，化学镀镍时间为I 5h。其中，所述化学镀镍过程中用添加化学镀液的方法維持化学镀液中还原剂和NiSO4 浓度为 20 40g/L 和 20 40g/L。本发明所述的方法制备得到的表面封孔的有热喷涂陶瓷涂层的部件。
本发明提出的方法制备得到的表面封孔的热喷涂陶瓷涂层的部件在制备耐高温、耐腐蚀且耐磨的装置中的应用。本发明的有益效果在于本发明的方法可明显减少热喷涂陶瓷涂层表面的微裂纹、缩孔等缺陷，本发明的方法可得到表面粗糙度低，耐磨、耐腐蚀、耐高温性能好的热喷涂陶瓷涂层表面。该方法エ艺流程简单，成本较低，设备要求低，无污染。
图I是本发明操作エ艺流程图； 图2和3是实施例I的热喷涂Al2O3陶瓷涂层表面封孔前后对照图，其中图2为热喷涂Al2O3陶瓷涂层表面封孔前照片，其中a图放大倍数为100倍，b图放大倍数50倍；图3为热喷涂Al2O3陶瓷涂层表面封孔后照片，其中a图放大倍数为100倍，b图放大倍数50倍。
具体实施例方式现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明的实例中所使用的粗糙度测量仪为TR220粗糙度仪，測量范围Ra :O. 025-12. 5 μ m，最高分辨率0.001 μ m，测量误差< ± 10%，针尖角度90°，校准块粗糙度Ra O. 053。本次测量在两种试样中取样长度0. 8mm，各测5个点，每个点测3次，取平均值。实施例I :步骤ー用空气等离子喷涂方式在印刷包装涂布辊子表面喷涂梯度陶瓷涂层，表面陶瓷层为Al2O3 ；步骤ニ 用酒精清洗喷涂后的印刷包装涂布辊子表面，清洗结束后置于烘箱内100°C烘干；步骤三将酒精清洗后的涂布辊子表面陶瓷层浸没在预先配制好的敏化液，并不断转动辊子(60r/min)，使涂布辊子表面陶瓷层能充分敏化。敏化液的组成为SnCl2 ·2Η20 :20g/L，HCl (浓度为20% ) :70ml/L，敏化时间30min。敏化结束后用去离子水冲洗涂布辊子表面至pH值为7，然后置于烘箱内120°C烘干；步骤四将敏化处理后的涂布辊子陶瓷层浸没在预先配制好的活化液，并不断转动辊子^Or/min)，使涂布辊子表面陶瓷层能充分活化。活化液组成为PdCl2 :0. 5g/L，HCl (浓度为20%) :70ml/L，活化时间30min。活化结束后用去离子水冲洗涂布辊子表面至PH值为7，然后置于烘箱内120°C烘干；步骤五将活化处理后的涂布辊子陶瓷层浸没在预先配制好的化学镀液内，并不断转动辊子(5r/min)，化学镀液组成为主盐NiSO4 · 6H20 68g/L ;络合剂柠檬酸钠57g/L ；还原剂NaH2PO2 :40g/L ;以及表面活化剂十二烷基磺酸钠1. 5 g/L ;施镀过程中不断添加氨水維持PH值在8-9 ;化学镀温度保持在50°C。化学镀过程中不断添加镀液，用添加化学镀液的方法維持化学镀液中还原剂和NiSO4浓度为20 40g/L和20 40g/L，直至涂布辊子表面陶瓷层被镍层完全覆盖，用时3小吋。化学镀结束后用自来水冲洗涂布辊子表面至pH值为7，然后置于烘箱内120°C烘干；步骤六用外圆磨床对化学镀后涂布辊子表面进行磨削加工，磨削采用金刚砂轮(150目)磨削，磨削结束后对涂布辊子表面进行抛光处理。以此方法获得的涂布辊子表面Al2O3陶瓷层克服了普通Al2O3陶瓷层表面粗糙度大，无法达到设计需求的缺陷，金属镍致密地填充在Al2O3陶瓷表面的微裂纹、缩孔中，使其表面粗糙度较大程度地降低，满足了设计要求。本案例中涂布辊子表面粗糙度要求Ra =O. I，等离子喷涂辊子表面Al2O3陶瓷层经磨削、抛光处理后表面粗糙度Ra = O. 361，无法达到设计要求。Al2O3陶瓷层表面镀镍封孔后经磨削、抛光处理后表面粗糙度Ra = O. 071，摩擦系数降低了 4倍，能很好地满足设计需要。同时镀镍封孔后的Al2O3陶瓷层能有效地防止腐蚀液渗入陶瓷层内部，其耐磨、耐腐蚀性能得到提高。实施例2步骤ー表面为热喷涂Al2O3陶瓷涂层的基片置于酒精溶液中超声波清洗，步骤ニ 清洗结束后置于烘箱内100°C烘干；步骤三将酒精清洗后的基片表面陶瓷涂层浸没在预先配制好的敏化液中，使表面Al2O3陶瓷涂层充分敏化。敏化液的组成为SnCl216g/L，HCl (浓度为20% ) :60ml/L，敏化时间35min。敏化结束后用去离子水冲洗涂布辊子表面至pH值为7，然后置于烘箱内120°C烘干；步骤四将敏化处理后的基片Al2O3陶瓷涂层浸没在预先配制好的活化液中进行活化处理。活化液组成为PdCl2 0. 4g/L，HCl (浓度为20% ) :60ml/L，活化时间25min。活化结束后用去离子水冲洗基片表面至PH值为7，然后置于烘箱内120°C烘干；步骤五将活化处理后的基片Al2O3陶瓷涂层浸没在预先配制好的化学镀液内进行化学镀，化学镀液组成为NiS0440g/L ;络合剂EDTA ニ钠盐50g/L ;还原剂NaH2PO2 -AOg/L ；以及表面活化剂十二烷基硫酸钠1. 3g/L ;施镀过程中不断添加氨水维持pH值在8. 5左右；化学镀温度保持在50°C。化学镀过程中不断添加镀液，维持镍盐和还原剂的浓度在20 40g/L之间，直至基片表面Al2O3陶瓷涂层被镍层完全覆盖，用时3小吋。化学镀结束后用自来水冲洗基片表面Al2O3陶瓷涂层至pH值为7，然后置于烘箱内120°C烘干；步骤六用外圆磨床对化学镀后基片表面Al2O3陶瓷涂层进行磨削加工，磨削采用金刚砂轮(150目)磨削。磨削完成后对表面进行抛光处理。
本实施例封孔处理后的热喷涂Al2O3陶瓷涂层的表面粗糙度Ra = O. 073，摩擦系数降低了 4倍，能很好地满足设计需要。同时镀镍封孔后的热喷涂Al2O3陶瓷涂层能有效地防止腐蚀液渗入陶瓷层内部，其耐磨、耐腐蚀性能得到提高。实施例3步骤ー表面陶瓷层为Al2O3的化工搅拌杆置于酒精溶液中超声波清洗，步骤ニ 清洗结束后置于烘箱内100°C烘干；步骤三将酒精清洗后的化工搅拌杆表面陶瓷层浸没在预先配制好的敏化液中并不断转动^Or/min)，使表面陶瓷层能充分敏化。敏化液的组成为SnCl2 18g/L, HCl (浓度为20%) :75ml/L，敏化时间25min。敏化结束后用去离子水冲洗搅拌杆表面至pH值为7，然后置于烘箱内120°C烘干；步骤四将敏化处理后的搅拌杆浸没在预先配制好的活化液并不断转动。活化液组成为PdCl2 0. 8g/L，HCl (浓度为20% ) :75ml/L，活化时间35min。活化结束后用去离子水冲洗基片表面至PH值为7，然后置于烘箱内120°C烘干；步骤五将活化处理后的搅拌杆浸没在预先配制好的化学镀液内并不断转动，化学镀液组成为NiS0440g/L ;络合剂三こ醇胺80g/L ;还原剂NaH2PO2 :40g/L ;以及表面活化剂ニ辛基琥珀酸磺酸钠1. 7g/L ;施镀过程中不断添加氨水维持pH值在8. 5 ;化学镀温度保持在50°C。化学镀过程中不断添加镀液，维持镍盐和还原剂的浓度在20 40g/L之间，直至搅拌杆表面陶瓷层被镍层完全覆盖，用时3小吋。化学镀结束后用自来水冲洗搅拌杆表面至PH值为7，然后置于烘箱内120°C烘干；步骤六用外圆磨床对化学镀后搅拌杆表面进行磨削加工，磨削采用金刚砂轮(150目)磨削。磨削完成后对表面进行抛光处理。本实施例封孔处理后的Al2O3陶瓷涂层的表面粗糙度Ra = O. 072，摩擦系数降低了 4倍，能很好地满足设计需要。同时镀镍封孔后的陶瓷涂层能有效地防止腐蚀液渗入陶瓷层内部,其耐磨、耐腐蚀性能得到提高。以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。权利要求
1.一种热喷涂陶瓷涂层表面封孔方法，包括步骤 1)将有热喷涂陶瓷涂层的部件置于含Sn2+的酸性溶液中敏化； 2)在含Pd2+的酸性溶液中活化； 3)在含有还原剂和镍盐的化学镀液中化学镀镍。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤I)还包括将有热喷涂陶瓷涂层的部件置于酒精溶液中清洗的步骤，然后将清洗后的部件置于含Sn2+和12 20g/L的盐酸溶液中敏化，敏化后清洗和干燥。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中含Sn2+的酸性溶液中含有 16 18g/L的SnCl2和12 15g/L的盐酸，敏化的时间为25 35min。
4.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述步骤2)在含O.4 O. 8g/L的PdCl2和12 15g/L的盐酸溶液中活化，活化的时间为25 35min，活化后清洗和干燥；
5.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述步骤3)是在含有表面活性剂、络合齐U、还原剂和NiSO4的化学镀液中化学镀，化学镀后清洗和干燥；然后对化学镀处理后的部件的表面磨削和抛光。
6.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中的还原剂为NaH2PO2，化学镀镍过程中浓度控制在20 40g/L。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠中的一种，表面活性剂的含量为I. 3 I. 7g/L，所述络合剂为柠檬酸钠或EDTA 二钠盐、三乙醇胺中的一种，络合剂含量为50 80g/L。
8.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述化学镀镍的温度为40 60°C，化学镀镍过程中用氨水维持化学镀液的pH值为8 9，化学镀镍时间为I 5h。
9.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述化学镀镍过程中用添加化学镀液的方法维持化学镀液中还原剂和NiSO4浓度为20 40g/L和20 40g/L。
10.权利要求I 9任一所述的方法制备得到的表面封孔的有热喷涂陶瓷涂层的部件。
全文摘要
本发明提供一种热喷涂陶瓷涂层表面封孔方法，包括步骤1)将有热喷涂陶瓷涂层的部件置于含Sn2+的酸性溶液中敏化；2)在含Pd2+的酸性溶液中活化；3)在含有还原剂和镍盐的化学镀液中化学镀镍。本发明提出的方法可明显减少热喷涂陶瓷涂层表面的微裂纹、缩孔等缺陷，可得到表面粗糙度低，耐磨、耐腐蚀、耐高温性能好的热喷涂陶瓷涂层表面。该方法工艺流程简单，成本较低，设备要求低，无污染。
文档编号C23C18/36GK102732866SQ20121018968
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者程西云 申请人:汕头大学