一種在金屬材料表面沉積氧化鎳薄膜的方法與流程
2023-11-11 20:16:12 2
本發明涉及金屬材料表面處理技術領域，尤其涉及了一種在金屬材料表面沉積氧化鎳薄膜的方法。
背景技術：
金屬材料通常都由100% 金屬成分製成，此類金屬材料製成的產品在市場上得到了廣泛的應用和推廣，但是摩擦和磨損是壽命受限的主要原因之一，因此在某些特定的環境中往往無法達到人們的使用需求。
表面改性技術可提高金屬材料表面的性能，防止或延緩金屬材料失效，延長金屬材料及其與之匹配使用的設備的使用壽命，具有巨大的經濟效益。眾所周知，陶瓷材料硬度高，耐磨性、耐蝕性和耐高溫氧化性能好，在金屬材料的表面沉積陶瓷薄膜，可結合陶瓷上述優點和金屬材料高塑韌性的優點，獲得綜合性能良好的製品。近年來電沉積法已廣泛應用於製備各種功能陶瓷/ 金屬複合材料。但是直接在金屬材料表面沉積陶瓷薄膜，容易存在金屬表面與薄膜界面結合力弱、容易剝落失效的弊端，導致使用壽命降低，而且金屬材料在如何減小摩擦、提高耐磨性能方面還有待提高。
因此，為了解決上述存在的技術缺陷，本發明特提供了一種新的技術方案。
技術實現要素：
本發明的目的是提供了一種在金屬材料表面沉積氧化鎳薄膜的方法，能夠克服現有技術金屬表面與薄膜界面結合強度低、薄膜容易剝落失效以及減磨效果差等弊端。
本發明針對上述技術缺陷所提出的技術方案是：
一種在金屬材料表面沉積氧化鎳薄膜的方法，包括如下步驟：
a：將金屬材料等待沉積薄膜的表面進行拋光、清洗以及去應力退火等預處理；
b：將金屬材料置於絕緣夾具中，使得金屬材料預處理過的表面暴露，其餘面被夾具壓緊覆蓋進行絕緣處理；
c：將絕緣處理過的金屬材料置於電鍍電源中進行電鍍處理，形成鋅過渡層；
d：電鍍後，將絕緣夾具鬆懈取下並再次利用；
e：將電鍍有鋅過渡層的金屬材料實施共濺射處理，利用氧化鎳靶在鋅過渡層上沉積氧化鎳薄膜；
f：將沉積有氧化鎳薄膜的金屬材料置於烘箱內焙燒6-10h，焙燒溫度為1200-1600℃，保溫4-6h後冷卻到室溫，即得。
進一步地，步驟c所述電鍍處理的具體操作如下：將至少一種以上的鋅酸鹽混合，並添加緩衝劑保持pH在2.8-3.6之間，在溫度為25-40℃條件下電鍍15-45min。
進一步地，步驟c所述電鍍處理時還添加有表面活性劑。
進一步地，步驟e所述共濺射處理的具體操作如下：將氧化鎳置於靶位，在混合氣氛中控制壓強為15-20Pa，濺射溫度為380-420℃，濺射功率為100-120W，濺射時間為35-60min，然後冷卻至室溫取出。
進一步地，步驟e所述共濺射處理中的混合氣氛為至少一種惰性氣體混合氧氣形成的氛圍。
進一步地，所述金屬材料為鋁合金、銅合金、鋅合金等各種合金材料。
本發明的有益效果是：本發明金屬材料在電沉積陶瓷薄膜前，採用電鍍鋅的方式在金屬表面形成鋅過渡層打底，有效的提高金屬材料與陶瓷薄膜的結合力，克服現有技術薄膜易剝落失效等弊端，且氧化鎳薄膜能夠顯著增強金屬材料的緩衝力度，減磨效果顯著，而且工藝簡單，產業化成本低，利於提高經濟和社會效益。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。
實施例1
一種在鋁合金表面沉積氧化鎳薄膜的方法，包括如下步驟：
a：將鋁合金等待沉積薄膜的表面進行拋光、清洗以及去應力退火等預處理；
b：將鋁合金置於絕緣夾具中，使得鋁合金預處理過的表面暴露，其餘面被夾具壓緊覆蓋進行絕緣處理；
c：將絕緣處理過的鋁合金置於電鍍電源中進行電鍍處理，將至少一種以上的鋅酸鹽混合，並添加緩衝劑保持pH在2.8之間，在溫度為25℃條件下電鍍45min，形成鋅過渡層，且還添加有表面活性劑，能夠降低界面的張力；
d：電鍍後，將絕緣夾具鬆懈取下並再次利用；
e：將電鍍有鋅過渡層的鋁合金實施共濺射處理，利用氧化鎳靶在鋅過渡層上沉積氧化鎳薄膜，將氧化鎳置於靶位，在混合氣氛中控制壓強為20Pa，濺射溫度為380℃，濺射功率為120W，濺射時間為35min，然後冷卻至室溫取出，且混合氣氛為至少一種惰性氣體混合氧氣形成的氛圍；
f：將沉積有氧化鎳薄膜的鋁合金置於烘箱內焙燒6h，焙燒溫度為1200℃，保溫4h後冷卻到室溫，即得。
實施例2
一種在銅合金表面沉積氧化鎳薄膜的方法，包括如下步驟：
a：將銅合金等待沉積薄膜的表面進行拋光、清洗以及去應力退火等預處理；
b：將銅合金置於絕緣夾具中，使得銅合金預處理過的表面暴露，其餘面被夾具壓緊覆蓋進行絕緣處理；
c：將絕緣處理過的銅合金置於電鍍電源中進行電鍍處理，將至少一種以上的鋅酸鹽混合，並添加緩衝劑保持pH在3之間，在溫度為30℃條件下電鍍30min，形成鋅過渡層，且還添加有表面活性劑，能夠降低界面的張力；
d：電鍍後，將絕緣夾具鬆懈取下並再次利用；
e：將電鍍有鋅過渡層的銅合金實施共濺射處理，利用氧化鎳靶在鋅過渡層上沉積氧化鎳薄膜，將氧化鎳置於靶位，在混合氣氛中控制壓強為20Pa，濺射溫度為400℃，濺射功率為100W，濺射時間為60min，然後冷卻至室溫取出，且混合氣氛為至少一種惰性氣體混合氧氣形成的氛圍；
f：將沉積有氧化鎳薄膜的銅合金置於烘箱內焙燒8h，焙燒溫度為1400℃，保溫5h後冷卻到室溫，即得。
實施例3
一種在鋅合金表面沉積氧化鎳薄膜的方法，包括如下步驟：
a：將鋅合金等待沉積薄膜的表面進行拋光、清洗以及去應力退火等預處理；
b：將鋅合金置於絕緣夾具中，使得鋁合金預處理過的表面暴露，其餘面被夾具壓緊覆蓋進行絕緣處理；
c：將絕緣處理過的鋅合金置於電鍍電源中進行電鍍處理，將至少一種以上的鋅酸鹽混合，並添加緩衝劑保持pH在3.6之間，在溫度為40℃條件下電鍍25min，形成鋅過渡層，且還添加有表面活性劑，能夠降低界面的張力；
d：電鍍後，將絕緣夾具鬆懈取下並再次利用；
e：將電鍍有鋅過渡層的鋅合金實施共濺射處理，利用氧化鎳靶在鋅過渡層上沉積氧化鎳薄膜，將氧化鎳置於靶位，在混合氣氛中控制壓強為20Pa，濺射溫度為420℃，濺射功率為120W，濺射時間為35min，然後冷卻至室溫取出，且混合氣氛為至少一種惰性氣體混合氧氣形成的氛圍；
f：將沉積有氧化鎳薄膜的鋅合金置於烘箱內焙燒10h，焙燒溫度為1200℃，保溫6h後冷卻到室溫，即得。
本發明的有益效果是：本發明金屬材料在電沉積陶瓷薄膜前，採用電鍍鋅的方式在金屬表面形成鋅過渡層打底，有效的提高金屬材料與陶瓷薄膜的結合力，克服現有技術薄膜易剝落失效等弊端，且氧化鎳薄膜能夠顯著增強金屬材料的緩衝力度，減磨效果顯著，而且工藝簡單，產業化成本低，利於提高經濟和社會效益。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。