專利名稱：金屬材料表面高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍層工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷材料。具體地說是一種金屬材料表面高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍
層工藝。
背景技術(shù)：
氧化鋯陶瓷具有高韌性、高抗彎強度、高耐磨性等優(yōu)點。被廣泛應(yīng)用于感應(yīng)加熱 管、耐火材料、發(fā)熱元件。氧化鋯陶瓷做為金屬材料表面的熱障涂層已使用了多年，已有技 術(shù)氧化鋯陶瓷一金屬梯度復合涂層的成分沿涂層厚度方向呈梯度分布。有基體到涂層表 面，涂層組織逐漸由NiCrAlY基的復合結(jié)構(gòu)向以&02基的復合結(jié)構(gòu)過渡，形成一種無宏觀 界面連續(xù)變化的組織結(jié)構(gòu)，涂層密度隨&02組元的升高呈線性降低。與雙層涂層相比，成 分梯度能夠緩和涂層在形成和使用過程中的熱應(yīng)力，使涂層與基體的結(jié)合強度和抗熱震性 能得到顯著提高。梯度涂層具有良好的性能，是航空發(fā)動機等的有效熱保護材料。但是現(xiàn) 有技術(shù)氧化鋯涂層的耐磨損性能不理想，影響了金屬構(gòu)件的壽命。因此發(fā)明一種金屬材料 表面高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍層工藝是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種金屬材料表面高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍層工藝。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的金屬材料表面高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍層工藝，步驟如下(1)制備高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液；(2)除去金屬材料表面油污；(3)金屬材料的化學預(yù)鍍；(4)將高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液電刷鍍在金屬材料表面。高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液的重量組分為氯化鎳 20-50份 次亞磷酸鈉 8-12份檸檬酸三鈉 80-100份 氯化銨 40-50份氫氧化銨 80-100份 氧化鋯15-20份去離子水 1000份；高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液的制備方法為A、用蒸餾水清洗制備高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液的容器；B、準確稱取次亞磷酸鈉、檸檬酸三鈉置入容器中，去離子水溶解；C、準確稱取氯化鎳、氯化銨置入容器中，去離子水溶解；D、將氫氧化銨加入步驟B容器中；E、將步驟C溶液加入B容器中；F、將步驟B、C、余量去離子水加入步驟D溶液中；G、準確稱取粒徑40納米的氧化鋯粉，加入步驟D溶液中；
H、將步驟D溶液放入磁力攪拌機攪拌20分鐘，超聲波震蕩30分鐘，高溫耐磨納米 氧化鋯陶瓷鍍液制成。金屬材料表面高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍層工藝，化學預(yù)鍍液重量組成為已有技 術(shù)硫酸鎳 25-50份 次亞磷酸鈉 25-50份檸檬酸銨 50-100份 去離子水 1000份。本發(fā)明的要點是使用粒徑40納米的氧化鋯粉配制高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液，用電刷鍍將氧 化鋯鍍在金屬材料表面。由于氧化鋯陶瓷的高溫耐磨性，使得氧化鋯鍍層金屬材料制成的 部件，在高溫條件下，耐磨性能增強，大大延長了部件壽命，提高了工作效率。本發(fā)明金屬材料表面高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍層工藝是按如下步驟實施的用160W超聲波清洗基材IOmin — 75°C水浴加熱脫脂3min —熱水清洗20s —冷水 清洗IOs —活化50s —冷水清洗IOs — 80°C水浴化學預(yù)鍍Ni 3min —冷水清洗IOs —無水 乙醇清洗一烘干一電刷鍍Ni-P納米&02 25min —熱水清洗30s — 450°C熱處理lh。本發(fā)明的清洗除油配方是NaOH50_70g/L、Na2CO3 20_30g/L、Na3PO4 30_40g/L、 Na2SiO3 5-10g/L、去離子水 1L。本發(fā)明的化學預(yù)鍍液配方是=NiSO4· 6H20 25_30g/L、NaH2P20225_30g/L、 (NH4)3C6H5O7 · H2O 50-70g/L、去離子水 1L。本發(fā)明高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液配方是=NiCL2 · 6H2045g/L、NaH2P2O2 llg/L、 Na3C6H5O7 ‘ H2O 100g/L、NH4CL 50g/L、NH3 · H20100ml/L、納米 ZrO2 15_20g/L。鍍液配制方法是(1)先用蒸餾水清洗燒杯、試管和玻璃棒；(2)用電子天平稱量氯化鎳45克、次亞磷酸鈉11克、檸檬酸三鈉100克、氯化銨 50克，先將次亞磷酸鈉和檸檬酸三鈉放入1升燒杯中，用少量去離子水將其溶解，然后將氯 化鎳和氯化銨放入另一燒杯中，用250毫升去離子水將其溶解；(3)待完全溶解后，在次亞磷酸鈉和檸檬酸三鈉中倒入氨水，再在混合溶液中倒入 氯化鎳和氯化銨，放上磁力攪拌機攪拌；(4)加入納米氧化鋯20克，使用超聲波震蕩；(5)最后加入去離子水至溶液達1L。電刷鍍電壓15V-18V電流12-13A。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)本發(fā)明鍍層與原氧化鋯鍍層或M-P鍍層相比具有高的結(jié)合力；(2)提高了金屬部件的高溫耐磨性；(3)適用范圍廣泛；適用于各種高溫條件工作的金屬部件。
具體實施例方式以20CrMo鋼為基材，進行該工藝的表面改性后與老式的Ni-P鍍層相比較，進行此 次發(fā)明的表面改性工藝后，在450°C的同等條件下，試樣的磨損質(zhì)量減少25%。真正有效的 提高了鍍層的高溫耐磨性。
實施方法是配制清洗除油劑1L去離子水中加入 NaOH 50g、Na2CO3 20g、Na3PO4 30g、Na2SiO3 5-10g。配制化學預(yù)鍍液IL去離子水中加入NiSO4 · 6H20 25g、NaH2P20225g、 (NH4)3C6H5O7 · H2O 50g。配制高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液(1)用蒸餾水清洗燒杯、試管和玻璃棒；(2)用電子天平稱量氯化鎳45克、次亞磷酸鈉11克、檸檬酸三鈉100克、氯化銨50克，先將次亞磷酸鈉和檸檬酸三鈉放入1升燒杯中，用少量去離子水將其溶解，然后將氯 化鎳和氯化銨放入另一燒杯中，用250毫升去離子水將其溶解；(3)待完全溶解后，在次亞磷酸鈉和檸檬酸三鈉中倒入氨水，再在混合溶液中倒入 氯化鎳和氯化銨，放上磁力攪拌機攪拌；(4)加入納米氧化鋯，使用超聲波震蕩。(5)最后加入去離子水至溶液達1L。用160W超聲波清洗基材IOmin — 75°C水浴加熱脫脂3min —熱水清洗20s —冷水 清洗IOs —活化50s —冷水清洗IOs — 80°C水浴化學預(yù)鍍Ni 3min —冷水清洗IOs —無水 乙醇清洗一烘干一電刷鍍Ni-P納米&02 25min,電刷鍍電壓15V-18V電流12-13A —熱水 清洗30s — 450°C熱處理Ih。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說，本發(fā)明可以有更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、改進 等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種金屬材料表面高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍層工藝，步驟如下(1)制備高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液；(2)除去金屬材料表面油污；(3)金屬材料的化學預(yù)鍍；(4)將高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液電刷鍍在金屬材料表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬材料表面高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍層工藝，其特征在于(1)高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液的重量組分為 氯化鎳 20-50份次 亞磷酸鈉8-12份 檸檬酸三鈉 80-100份 氯化銨 40-50份 氫氧化銨 80-100份 氧化鋯 15-20份 去離子水 1000份；(2)高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液的制備方法為A、用蒸餾水清洗制備高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液的容器；B、準確稱取次亞磷酸鈉、檸檬酸三鈉置入容器中，去離子水溶解；C、準確稱取氯化鎳、氯化銨置入容器中，去離子水溶解；D、將氫氧化銨加入步驟B容器中；E、將步驟C溶液加入B容器中；F、將步驟B、C、余量去離子水加入步驟D溶液中；G、準確稱取粒徑40納米的氧化鋯粉，加入步驟D溶液中；H、將步驟D溶液放入磁力攪拌機攪拌20分鐘，超聲波震蕩30分鐘，高溫耐磨納米氧化 鋯陶瓷鍍液制成。
全文摘要
本發(fā)明屬于陶瓷鍍層工藝，一種金屬材料表面高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍層工藝?，F(xiàn)有技術(shù)氧化鋯涂層的高溫耐磨損性能不理想，影響了金屬構(gòu)件的壽命。本發(fā)明工藝步驟如下制備高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液；除去金屬材料表面油污；金屬材料的化學預(yù)鍍；將納米氧化鋯陶瓷鍍液電刷鍍在金屬材料表面。高溫耐磨納米氧化鋯陶瓷鍍液各組分重量比是氯化鎳20-50份、次亞磷酸鈉8-12份、檸檬酸三鈉80-100份、氯化銨40-50份、氫氧化銨80-100份、氧化鋯15-20份、去離子水1000份。本發(fā)明優(yōu)點是與鍍件結(jié)合力高；提高了高溫耐磨性；適用于各種高溫條件工作的金屬部件。
文檔編號C25D3/56GK101818370SQ20101014576
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者楊宇 申請人:楊宇