专利名称：一种铁基零件陶瓷涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁基零件涂层的制备方法，尤其涉及一种层间结合强度高、使用性能优良的铁基零件陶瓷涂层的制备方法，属于金属涂层技术领域。
背景技术：
由于铁制品易氧化、易腐蚀，人们通常采用在铁制品表面添置一层金属或陶瓷材料，以达到或改善对基体金属的抗蚀性、耐磨性、抗氧化性等方面的性能。金属材料存在不耐久、易老化、易脱落或是强度不够，不耐高温等缺点，且在涂覆过程中，涂料会产生有害人体健康或危害环境安全的有毒物质，因此，陶瓷材料有取代金属材料成为铁制品涂层材料的趋势。但是，陶瓷为非金属材料，普通的电镀工艺并不适合使其在金属基材表层形成涂层，即使对铁基体进行表面粗化处理，也不能明显改善铁基体与陶瓷材料的结合强度，无形中还增加了制备成本，制得的陶瓷涂层容易在冷、热循环作用下产生剥落，使用性能受到影响；因此，铁基陶瓷涂层工艺还需进一步改进和完善，并且要控制涂层的制备成本，以适合实际生产的需要。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种铁基零件陶瓷涂层的制备方法，该制备工序安排合理，操作简便，金属层结构有效提高了陶瓷层与铁基零件的层间结合强度，同时确保了铁基零件良好的机械性能，且该制备方法成本适中，实用价值优良。本发明是一种铁基零件陶瓷涂层的制备方法，该制备方法包括如下步骤a)零件前处理，b)电镀金属层，c)粗化处理，d)热喷涂陶瓷层，e)零件后处理。在本发明一较佳实施例中，所述的步骤a)中，零件前处理包括磨光、化学除油和浸蚀。在本发明一较佳实施例中，所述的步骤b)中，电镀温度控制在20°C -25°C,电流密度为3-5A/平方分米，采用压缩空气搅拌，电镀液每小时过滤一次，镀层沉积速度为O. 45-0. 5 微米 / 分。在本发明一较佳实施例中，所述的步骤c)中，粗化处理方式为喷砂处理，喷砂料选用白刚玉砂，其颗粒度为300-400目，喷砂压力控制在O. 5-0. 7MPa，喷砂距离为20-25mm，角度为90°。在本发明一较佳实施例中，所述的步骤d)中，热喷涂工艺为等离子热喷涂工艺，陶瓷层材料选用碳化硅微粒，其颗粒度为500-600目。在本发明一较佳实施例中，所述的等离子热喷涂工艺实施过程中，以Ar作为高压气流，气流压力值为O. 8-lMPa，熔融的陶瓷颗粒以400-450m/s的速度喷射到金属层表面，并形成涂层，涂层致密度为95%-96%，硬度为60-65HRC。本发明揭示了一种铁基零件陶瓷涂层的制备方法，该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，涂层中增设的金属层结构有效提高了陶瓷层与铁基零件的层间结合强度，同时赋予了铁基零件良好的机械性能，使铁基零件可在各种恶劣、复杂的工作环境中保持良好的使用性能。
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I是本发明实施例铁基零件陶瓷涂层的制备方法的工序步骤图。
具体实施例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I是本发明实施例铁基零件陶瓷涂层的制备方法的工序步骤图；该制备方法包 括如下步骤a)零件前处理，b)电镀金属层，c)粗化处理，d)热喷涂陶瓷层，e)零件后处理。实施例I
本发明提及的铁基零件陶瓷涂层的制备方法的具体制备过程如下
a)零件前处理，该工序包括磨光、化学除油和浸蚀；其中，磨光是为了提高零件的表面平整度，除去零件的表面宏观缺陷、腐蚀痕、划痕、毛刺、焊缝、砂眼、气泡等，用以提高电镀质量，磨光轮选用毡轮，转速控制在1800r/min ;化学除油是利用碱液的皂化作用和表面活性剂的乳化作用除去零件表面油污的过程；浸蚀工艺选用弱浸蚀，其目的是为了活化零件表面，保证镀层与基体的结合强度，一般采用低浓度的酸溶液.处理时间较短；
b)电镀金属层，本实施例中，镀层金属选用Cu，以金属Cu作为阳极，铁基零件作为阴极，电镀液选用硫酸铜镀液，缓冲剂为硼酸、络合剂为二乙烯三胺五亚甲基膦酸；电镀实施过程中，电镀温度控制在20°C，电流密度为3A/平方分米，采用压缩空气搅拌，电镀液每小时过滤一次，镀层的沉积速度为O. 45微米/分；电镀完毕后，金属层的成型厚度约为O. 7mm ；
C)粗化处理，粗化处理的方式为喷砂处理，喷砂料选用白刚玉砂，其颗粒度为300目，喷砂压力控制在O. 5MPa，喷砂距离为20mm，角度为90° ;粗化处理可增大金属层的表面粗糙度值，通常可增至12. 5um，该工艺有效提高了热喷涂时，陶瓷层与金属层的层间结合强度，防止陶瓷层在使用过程中产生剥落或破损现象，提高其使用寿命；
d)热喷涂陶瓷层，陶瓷层的热喷涂工艺为等离子热喷涂工艺，陶瓷层材料选用碳化硅微粒，其颗粒度为500目；在热喷涂工艺实施过程中，以Ar作为高压气流，气流压力值为O. 8MPa，熔融的陶瓷颗粒以400m/s的速度喷射到金属层表面，并形成涂层，通过该工艺所制得的陶瓷层厚度为O. 12mm，致密度为95%%，硬度为62HRC ；
e)零件后处理，采用砂纸或砂带对零件表面打磨抛光处理，处理后的零件表面粗糙度值控制在O. 32um以下。实施例2
本发明提及的铁基零件陶瓷涂层的制备方法的具体制备过程如下
a)零件前处理，该工序包括磨光、化学除油和浸蚀；其中，磨光是为了提高零件的表面平整度，除去零件的表面宏观缺陷、腐蚀痕、划痕、毛刺、焊缝、砂眼、气泡等，用以提高电镀质量，磨光轮选用毡轮，转速控制在2000r/min ;化学除油是利用碱液的皂化作用和表面活性剂的乳化作用除去零件表面油污的过程；浸蚀工艺选用弱浸蚀，其目的是为了活化零件表面，保证镀层与基体的结合强度，一般采用低浓度的酸溶液.处理时间较短；
b)电镀金属层，本实施例中，镀层金属选用Zn，以金属Zn作为阳极，铁基零件作为阴极，电镀液选用硫酸锌镀液，缓冲剂为醋酸盐、络合剂为二胺四甲叉磷酸钠；电镀实施过程中，电镀温度控制在24°C，电流密度为4A/平方分米，采用压缩空气搅拌，电镀液每小时过滤一次，镀层的沉积速度为O. 5微米/分；电镀完毕后，金属层的成型厚度约为O. 8mm ；
c)粗化处理，粗化处理的方式为喷砂处理，喷砂料选用白刚玉砂，其颗粒度为350目，喷砂压力控制在O. 6MPa，喷砂距离为22mm，角度为90° ;粗化处理可增大金属层的表面粗糙度值，通常可增至12. 5um，该工艺有效提高了热喷涂时，陶瓷层与金属层的层间结合强度，防止陶瓷层在使用过程中产生剥落或破损现象，提高其使用寿命； d)热喷涂陶瓷层，陶瓷层的热喷涂工艺为等离子热喷涂工艺，陶瓷层材料选用碳化硅微粒，其颗粒度为600目；在热喷涂工艺实施过程中，以Ar作为高压气流，气流压力值为IMPa，熔融的陶瓷颗粒以450m/s的速度喷射到金属层表面，并形成涂层，通过该工艺所制得的陶瓷层厚度为O. 15mm，致密度为96%，硬度为65HRC ；
e)零件后处理，采用砂纸或砂带对零件表面打磨抛光处理，处理后的零件表面粗糙度值控制在O. 32um以下。本发明揭示了一种铁基零件陶瓷涂层的制备方法，其特点是该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，涂层中增设的金属层结构有效提高了陶瓷层与铁基零件的层间结合强度，同时赋予了铁基零件良好的机械性能，使铁基零件可在各种恶劣、复杂的工作环境中保持良好的使用性能。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。
权利要求
1.一种铁基零件陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤a)零件前处理，b)电镀金属层，c)粗化处理，d)热喷涂陶瓷层，e)零件后处理。
2.根据权利要求I所述的铁基零件陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤a)中，零件前处理包括磨光、化学除油和浸蚀。
3.根据权利要求I所述的铁基零件陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤b)中，电镀温度控制在20°C _25°C，电流密度为3-5A/平方分米，采用压缩空气搅拌，电镀液每小时过滤一次，镀层沉积速度为0. 45-0. 5微米/分。
4.根据权利要求I所述的铁基零件陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤c)中，粗化处理方式为喷砂处理,喷砂料选用白刚玉砂,其颗粒度为300-400目，喷砂压力控制在0. 5-0. 7MPa，喷砂距离为20-25mm,角度为90。。
5.根据权利要求I所述的铁基零件陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤d)中，热喷涂工艺为等离子热喷涂工艺，陶瓷层材料选用碳化硅微粒，其颗粒度为500-600目。
6.根据权利要求5所述的铁基零件陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述的等离子热喷涂工艺实施过程中，以Ar作为高压气流，气流压力值为0. 8-lMPa，熔融的陶瓷颗粒以400-450m/s的速度喷射到金属层表面，并形成涂层，涂层致密度为95%_96%，硬度为60-65HRC。
全文摘要
本发明公开了一种铁基零件陶瓷涂层的制备方法，该制备方法包括如下步骤a)零件前处理，b)电镀金属层，c)粗化处理，d)热喷涂陶瓷层，e)零件后处理。本发明揭示了一种铁基零件陶瓷涂层的制备方法，该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，涂层中增设的金属层结构有效提高了陶瓷层与铁基零件的层间结合强度，同时赋予了铁基零件良好的机械性能，使铁基零件可在各种恶劣、复杂的工作环境中保持良好的使用性能。
文档编号C25D3/38GK102776464SQ20121028372
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者蒋泽锋 申请人:昆山乔锐金属制品有限公司