[发明专利]微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法。

背景技术

微弧氧化概念的提出始于上世纪50年代，70年代后期逐步引起国外学术界的研究兴趣，90年代开始成为国内外学者的研究热点。微弧氧化技术是在阳极氧化技术的基础上发展起来的，但两者的膜层的形成机理有很大不同，并由此导致它们的制备工艺和膜层性能的区别。微弧氧化技术在制备中使用较高的电压，完全超出了阳极氧化的范围，将制备电压区域由Faraday区引入到高压放电区域。在微弧氧化过程中，化学氧化、电化学氧化和等离子氧化作用同时存在，陶瓷氧化膜的形成过程非常复杂，得到的膜层硬度高，绝缘性好。

复合镀层是通过金属电沉积或共沉积的方法，将一种或数种不溶性的固体颗粒、纤维均匀地夹杂到金属镀层中所形成的特殊镀层。复合镀层的制备方法主要有化学复合镀和复合电沉积法。在研究复合电镀共沉积过程中，人们曾提出3种共沉积机理，即机械共沉积、电泳共沉积和吸附共沉积。目前较为公认的是由N。Guglielmi在1972年提出的两段吸附理论。复合电沉积和其它新技术、新工艺一样，实践远远地走在理论的前面，其机理的研究正在不断的发展之中。

化学复合镀和复合电沉积法膜层生长都是从基体向电解液方向生长，普通的阳极氧化膜生长是由基体外表面向内部生长，虽然膜内有一定的孔隙，但是由于十分的小，外加的微粒无法沉积在膜内，即使有些微粒进入微孔，也无法进入膜的内部。在查阅资料中没有发现阳极化膜层进行复合电沉积的报道，也没有发现利用微弧氧化法进行复合沉积的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种微弧氧化沉积复合陶瓷膜的方法，该方法将可以进行微弧氧化的金属作为阳极，在电解液中添加微粒进行微弧氧化得到复合陶瓷涂层。

本发明是这样来实现的，其方法步骤为：(1)配制微弧氧化复合电解液：微弧氧化复合电解液的配置与一般的电镀相似，根据各种阀金属(铝、镁、钛等)的性质配制出能够进行微弧氧化的电解液，如铝合金的硅酸盐体系电解液，钛合金的磷酸盐体系电解液。然后在这些电解液中添加入各种不溶性的物质微粒，如金刚石粉末、二氧化钛粉末，三氧化铬粉末等，这些微粒要求在电解液中分散性好，不发生团聚。粉末粒径一般小于5um，含量控制在2-100g/L，含量太少，膜层里物质含量太少，发挥不出复合膜的性能，含量太多，有可能改变电解液性质，对微弧氧化过程不利。(2)微弧氧化复合沉积的实现。工件作为阳极，阴极用不锈钢板等不溶性金属板，阴极和阳极面积比1∶1-5，采用直流或直流脉冲通电方式，通过调整电流密度控制氧化膜表面孔径大小，要求孔径大小不小于所加微粒的粒径。在氧化时，阳极工件表面会出现微小的不断游动的弧光，电压会不断上升，根据电解液体系和氧化时间不一样，终止电压在150-800V之间。在氧化时，要求对电解液适度的不断搅拌，搅拌强度不要过高，只要使微粒不发生沉降就行。这些悬浮的颗粒会吸附在膜层表面的微孔，然后被周围的微孔喷发物掩埋而沉积在氧化膜中。

本发明的工作原理：金属表面发生微弧氧化产生弧光放电时等离子通道(微孔)会不断生成又会不断被附近等离子冷凝物填充，行成多孔结构。等离子强度由电压和电流决定，因此等离子放电后在氧化膜表面形成的孔径大小可以通过电压或电流密度控制。通过在氧化槽液中直接添加微粒或通过液相反应在槽液中制得各种微粒，当微粒大小接近或小于微弧氧化行的孔径时，再辅助搅拌，电迁移和对流等技术手段，使这些到达阳极工件表面的微粒吸附在孔内。这些微粒在工件发生微弧氧化时就被周围的等离子体喷发而形成的冷凝物掩埋在膜层中，结果与形成的陶瓷相复合沉积在一起，得到的复合膜层结合力十分优良，在磨损时不会出现脱落现象。

本发明的积极效果是：该方法改变了阳极氧化膜不能进行复合沉积的历史。通过这种技术可以向电解液中添加各种微粒而改变材料表面性质，将扩大这些阀金属的使用范围。如电解液中添加颜料改变陶瓷膜的颜色；添加硬质材料如金刚石微粉改变材料表面硬度和耐磨性；通过添加一些活性金属制备出阳极性膜层提高耐腐蚀性。

具体实施方式