[发明专利]在铜及其合金表面等离子体液相电解沉积陶瓷膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体液相电解沉积陶瓷膜的方法。

背景技术

铜具有良好的强度、机械加工性能、导电性、导热性、耐腐蚀性等特点，广泛应用于工业、军事及民用等各个领域。但铜的表面硬度不够高，容易磨损，表面涂层强化的方法可以有效提高铜的耐磨性能，进一步改善耐蚀性，但普通涂层是与铜基体的结合强度不高，因此有必要寻求更好的表面涂层技术。

等离子体液相电解沉积技术(微弧氧化技术)，作为一项表面处理技术，在材料表面尤其是金属表面改性取得了很大成功，成为材料表面研究领域的热点。但该技术仅在所谓阀金属及其合金表面处理上获得了直接应用，长期以来业界一直认为不能直接在钢铁和铜等金属材料上应用，目前对于铜的等离子体液相电解沉积改性的研究未见报道。

发明内容

本发明克服了现有等离子体液相电解沉积技术不能对铜及其合金进行表面处理的技术偏见，目的是解决无法利用该技术在铜及其合金表面直接制备陶瓷膜的问题，而提供一种在铜及其合金表面等离子体液相电解沉积陶瓷膜的方法。

在铜及其合金表面等离子体液相电解沉积陶瓷膜的方法按以下步骤实现：一、对铜及其合金的待反应表面进行清理，然后用聚四氟乙烯包裹露出反应面积，再放入电解液中作为阳极；二、以不锈钢为阴极，接通脉冲电源，均匀搅拌电解液，等离子体液相电解沉积5～60min，得到表面沉积陶瓷膜的铜及其合金；其中步骤一电解液中的电解质是质量浓度1～20g/L的铝酸钠、0～5g/L的硅酸钠、0～5g/L的磷酸二氢钠、0～5g/L的焦磷酸钠、0～3g/L的次亚磷酸钠、0～3g/L的硫酸钠、0～10g/L的钒酸钠、0～10g/L的氟锆酸钾、0～20g/L的氟铝酸钠、0～20g/L的氟钛酸钾、0～50g/L的氧化锆、0～50g/L的氧化铜、0～50g/L的二氧化钛、0～30g/L的氧化亚铁和0～40g/L的氧化铝；步骤二中脉冲电源为电压控制模式脉冲电源或电流控制模式恒功率脉冲电源。

本发明利用不同电源模式所提供的不同能量供应方式和适当的电解液体系，激活并增强铜在阳极上发生化学过程，产生等离子体反应，实现了铜及其合金表面的等离子体液相电解沉积陶瓷膜，扩大了等离子体液相电解沉积技术的应用范围，克服了现有等离子体液相电解沉积技术不能对铜及其合金进行表面处理的技术偏见；可实现深色或黑色膜层的制备，具有很好的协调搭配性能，在保持膜层良好性能的基础上为进一步开发兼顾装饰性能创造了条件。

附图说明

图1为具体实施方式十中所得表面沉积陶瓷膜的铜的XRD谱图，“■”表示氧化铝，表示氧化铜；图2为具体实施方式十中所得表面沉积陶瓷膜的黄铜的表面形貌放大500倍的电镜扫描图；图3为具体实施方式十中所得表面沉积陶瓷膜的黄铜的表面形貌放大2000倍的电镜扫描图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式在铜及其合金表面等离子体液相电解沉积陶瓷膜的方法按以下步骤实现：一、对铜及其合金的待反应表面进行清理，然后用聚四氟乙烯包裹露出反应面积，再放入电解液中作为阳极；二、以不锈钢为阴极，接通脉冲电源，均匀搅拌电解液，等离子体液相电解沉积5～60min，得到表面沉积陶瓷膜的铜及其合金；其中步骤一电解液中的电解质是质量浓度1～20g/L的铝酸钠、0～5g/L的硅酸钠、0～5g/L的磷酸二氢钠、0～5g/L的焦磷酸钠、0～3g/L的次亚磷酸钠、0～3g/L的硫酸钠、0～10g/L的钒酸钠、0～10g/L的氟锆酸钾、0～20g/L的氟铝酸钠、0～20g/L的氟钛酸钾、0～50g/L的氧化锆、0～50g/L的氧化铜、0～50g/L的二氧化钛、0～30g/L的氧化亚铁和0～40g/L的氧化铝；步骤二中脉冲电源为电压控制模式脉冲电源或电流控制模式恒功率脉冲电源。

本实施方式中铜合金可以为现有各种型号的铜合金。

本实施方式中根据电解质成分的不同，可以在铜及其合金表面制备不同成分的陶瓷膜。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中对铜及其合金的待反应表面进行清理采用600^#和1000^#碳化硅砂纸打磨，清水冲洗后放入丙酮溶液中泡洗，然后用蒸馏水冲洗，再晾干。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中电解液中的电解质是质量浓度6～10g/L的铝酸钠、0.1～3g/L的磷酸二氢钠、1～5g/L的氟锆酸钾和20～50g/L的氧化锆。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。