CN104987134A - 一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，将PVA溶胶涂覆在粗化后的陶瓷表面后，在加热炉内于80-100℃下保温，然后升温至600℃并保温使PVA完全分解，再对加热炉抽真空，在氩气保护的条件下，向加热箱内通入氢气进行原位还原，同时升温至900-1000℃，并保温即可。本发明通过溶胶-凝胶的方法，将所需的原料在液相下混合均匀，利用其相对于颗粒具有的流动性、成膜性，能够连续均匀致密的附着在各种复杂形状陶瓷基体上的性质，在陶瓷表面制备一层含NiCl2的PVA膜，再通过原位还原法将镍涂层准确、连续均匀的包覆在陶瓷表面，通过调节PVA溶胶中镍盐的质量分数，得到的涂层厚度可控，并且与基体结合力良好。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷金属复合材料领域，涉及陶瓷材料的薄膜金属化方法，具体涉及一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法。
背景技术
Al2O3陶瓷作为常见陶瓷材料，既具有普通陶瓷耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高硬度等特点，又具备优良的抗氧化性、化学稳定性、低密度等特性，且来源广泛，价格便宜。因此，在航空航天、国防军工、机械、电子、医疗、化工等领域得到了广泛应用。但纯Al2O3陶瓷材料的韧性很差，室温下的断裂韧性只有3MPam1/2左右，这又制约了其优良性能的发挥和实际应用。金属材料具有良好的韧性、导热、导电等特性，但密度大，硬度低，耐蚀及耐磨性相对较差。据统计，世界钢产量的1/10因腐蚀而损失，我国每年材料磨损损失近150亿元。因此，改善Al2O3陶瓷材料脆性(即增韧技术)的研究，以及利用Al2O3陶瓷耐蚀、高硬、耐磨等特性，以其作为增强体的金属基复合材料的研究与制备，成为当今开发Al2O3陶瓷材料的两大主题，进而其复合材料的性能研究也具有一定的实用意义，但陶瓷与金属的各种性能参数具有很大的差异，主要表现在：两者具有不同的化学键，难以实现良好的冶金连接；陶瓷与金属的热膨胀系数不同，连接时容易产生较大的残余应力，所以陶瓷与金属的润湿性不好，因此在陶瓷金属复合材料中常需要预先表面金属化以解决陶瓷与金属之间的润湿性差的问题。
目前陶瓷表面包覆处理有电镀、化学镀和气相沉积等方法。电镀法可在镍和铜一些薄片上沉积，但是无法在不导电的材料上包覆。化学镀法在包覆了金属过程中引进了磷元素，且化学镀溶液稳定性差，维护、调整和再生比较麻烦，成本较高。利用化学气相沉积方法由于气体的无方向性，Ni无法均匀准确的沉积在泡沫陶瓷骨架上，专利201310214709.7，采用化学气象沉积的方法镍膜的均匀性以及膜的厚度很难控制。
发明内容
本发明的目的为了克服现有技术问题，提供一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其操作简单易行、成本低廉，制备的镍膜均匀连续，并且厚度可控制。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，将NiCl2·6H2O加入到PVA水溶液中，得到PVA溶胶；通过浸渗提拉法将PVA溶胶涂覆在粗化后的陶瓷表面后，在加热炉内于80-100℃下保温0.5-1小时，然后升温至600℃并保温使PVA完全分解，最后对加热炉抽真空，在氩气保护的条件下，向加热箱内通入氢气进行原位还原，同时升温至900-1000℃，并保温1-2h，随炉冷却至室温，得到表面沉积镍涂层的陶瓷。
所述PVA水溶液通过以下方法制得：将聚乙烯醇加入到40-50℃水中浸泡40min，然后在90℃下搅拌均匀，在室温下过滤，滤液为PVA水溶液。
所述PVA水溶液的质量分数为8-10％。
所述PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数为30～70％。
所述浸渗提拉法为：将陶瓷浸入PVA溶胶中，抽真空去除气泡，然后提取出来。
所述粗化后的陶瓷表面是通过以下方法得到的：依次用240、360、500目水砂纸依次打磨后，用去离子水清洗；再把陶瓷放入酒精中，超声波清洗，再用去离子水清洗。
所述升温至600℃的速率为10℃/min。
所述升温至900-1000℃的速率为20℃/min。
所述氩气通入量为200-250mL/min，氢气通入量为150-250mL/min。
升温至600℃，保温的时间为1h。
相对于现有技术，本发明具有的有益效果：首先本发明先通过溶胶-凝胶的方法，将所需的原料在液相下混合均匀，利用其相对于颗粒具有的流动性、成膜性，能够连续均匀致密的附着在各种复杂形状陶瓷基体上的性质，在陶瓷表面制备一层含NiCl2的PVA膜，再通过原位还原法将镍涂层准确、连续均匀的包覆在陶瓷表面，通过调节PVA溶胶中镍盐的质量分数，得到的涂层厚度可控，并且与基体结合力良好。本发明中由于采用镍的氯化物，当镍被氢气还原后，生成氯化氢，易于排出，不易产生其他的物质。在900-1000℃保温1-2h，能够保证镍离子被完全还原为镍。本发明操作简单，成本低廉，所形成的膜较颗粒状的连续性要好，较气象沉积膜层均匀，且由于液体的流动性陶瓷基体的形状不受限制。经过包覆镍的陶瓷增强了陶瓷与金属的结合，改善了陶瓷金属之间的润湿性，可以广泛的应用于陶瓷金属基复合材料的制备。本发明不仅适用于Al2O3陶瓷块和三维网络Al2O3陶瓷表面原位还原镍涂层，本发明同样适用于其他材料和形状的陶瓷表面包覆镍涂层。
进一步的，以升温速率为10℃/min升温至600℃，能够防止升温快PVA分解时镍膜产生较大裂纹，保证最终制得的镍涂层连续均匀。
进一步的，在600℃保温1h，能够使PVA完全分解，保证涂层除氯化镍以外无其它杂质。
进一步的，涂层的厚度可以通过调节PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数制得，在NiCl2·6H2O的质量分数为30％～70％范围内，制得的涂层的厚度在8-20um内。
进一步的，对加热炉抽真空，及600℃后的还原气氛；升温速率20℃/min，还原反应时间1-2h，目的主要使纯度高的镍涂层与基体结合。
附图说明
图1为本发明制得的金属Ni涂层XRD衍射图；
图2为本发明制备的被Ni涂层包覆的三维网络陶瓷表面的SEM图谱；
图3为本发明制备的被Ni涂层包覆的三维网络陶瓷断口的SEM图谱。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实例对本发明作进一步的描述。
以下实施例1-4是以半径为10mm，厚度为12mm的Al2O3陶瓷块为例进行说明，但不应视为对本发明的限定。
实施例1
(1)依次用240、360、500目水砂纸打磨Al2O3陶瓷块，并用去离子水清洗，然后把陶瓷块放入酒精溶液中，超声波清洗20min，再用去离子水清洗3遍，自然干燥，得到洁净且具有粗糙表面的Al2O3陶瓷块，即得到粗化后的陶瓷块；
(2)将8g的聚乙烯醇(PVA)加入到92mL的40-50℃水中浸泡40min，然后在90℃的水浴中加热1h并搅拌均匀，在室温下过滤，所得滤液即为PVA水溶液。
(3)将NiCl2·6H2O加入到PVA水溶液中并搅拌均匀，得到PVA溶胶，PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数为66.6％。
(4)将粗化的陶瓷块浸入PVA溶胶中，并抽真空至真空度为-0.1MPa，除去溶液里面的气泡，然后提取出来，得到涂胶后的试样。
(5)将涂胶后的试样放入烘干炉中于100℃下放置1个小时取出。该步骤能够使得在陶瓷表面形成一层含NiCl2的PVA膜。
(6)将表面具有一层含NiCl2的PVA膜的陶瓷放入石英管中，再将石英管放入程控箱式炉中，自室温以10℃/min的升温速率升温至600℃时，保温1h，然后对程控箱式炉抽真空至真空度为-0.1MPa，除去空气中的O2、CO、CO2以及水蒸气后，在向程控箱式炉内通入氩气保护的条件下，通入氢气进行原位还原，再自600℃以20℃/min的升温速率升温至900℃并保温1h，使H2与NiCl2完全反应还原出Ni金属。
其中在程控箱式炉中600℃以前升温速率为10℃/min，能够防止升温快PVA分解时镍膜产生较大裂纹，在600℃保温1h，使PVA完全分解；600℃到900℃的升温速率为20℃/min；氩气的通入量为220mL/min，氢气的通入量150mL/min。
(7)陶瓷块随程控箱式炉冷却后取出陶瓷块。对其表面用去离子水清洗，烘干，得到表面沉积镍涂层的陶瓷块，陶瓷块各个面均被镍涂层包覆，且涂层厚度约14um。
本发明对实施1制得的表面镍涂层的进行了XRD衍射；如图1所示，可以看出，实施例1在陶瓷块表面得到了纯度较高的镍涂层。
实施例2
(1)依次用240、360、500目水砂纸打磨Al2O3陶瓷块，并用去离子水清洗，然后把陶瓷块放入酒精溶液中，超声波清洗20min，再用去离子水清洗3遍，自然干燥，得到具有洁净和粗糙表面的Al2O3陶瓷块，即得到粗化后的陶瓷块；
(2)称取用电子天平称取8g的聚乙烯醇放入92mL的40-50℃水中浸泡40min，然后在90℃的水浴中加热1h并搅拌均匀，在室温下过滤，所得滤液即为PVA水溶液。
(3)将NiCl2·6H2O加入到PVA水溶液中并搅拌均匀，得到PVA溶胶，PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数为50％。
(4)将粗化的陶瓷块浸入PVA溶胶中，并抽真空至真空度为-0.1MPa，除去溶液里面的气泡，然后提取出来，得到涂胶后的试样。
(5)将涂胶后的试样放入烘干炉中于100℃下放置1个小时取出。该步骤能够使得在陶瓷表面形成一层含NiCl2的PVA膜。
(6)将表面具有一层含NiCl2的PVA膜的陶瓷放入石英管中，再将石英管放入程控箱式炉中，自室温以10℃/min的升温速率升温至600℃，并保温1h，然后对程控箱式炉抽真空至真空度为-0.1MPa，除去空气中的O2、CO、CO2以及水蒸气后，在氩气保护的条件下通入氢气进行原位还原，再自600℃以20℃/min的升温速率升温至900℃并保温1h，使H2与NiCl2完全反应还原出Ni金属。
其中在程控箱式炉中600℃以前升温速率为10℃/min，能够防止升温快PVA分解时镍膜产生较大裂纹，在600℃保温1h使PVA完全分解；600℃到900℃升温速率20℃/min；氩气的通入量为220mL/min，氢气的通入量150mL/min。
(7)陶瓷块随程控箱式炉冷却后取出陶瓷块。对其表面用去离子水清洗，烘干，得到表面沉积镍涂层的陶瓷块，陶瓷块各个面均被镍涂层包覆，涂层连续均匀致密，涂层厚度约11um。
实施例3
(1)依次用240、360、500目水砂纸打磨Al2O3陶瓷块，并用去离子水清洗，然后把陶瓷块放入酒精溶液中，超声波清洗20min，再用去离子水清洗3遍，自然干燥，得到具有洁净和粗糙表面的Al2O3陶瓷块，即得到粗化后的陶瓷块；
(2)称取用电子天平称取8g的聚乙烯醇放入92mL的40-50℃水中浸泡40min，然后在90℃的水浴中加热1h并搅拌均匀，在室温下过滤，所得滤液即为PVA水溶液。
(3)将NiCl2·6H2O加入到PVA水溶液中并搅拌均匀，得到PVA溶胶，PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数为44.4％。
(4)将粗化的陶瓷块浸入PVA溶胶中，并抽真空至真空度为-0.1MPa，除去溶液里面的气泡，然后提取出来，得到涂胶后的试样。
(5)将涂胶后的试样放入烘干炉中于100℃放置1个小时取出。该步骤能够使得在陶瓷表面形成一层含NiCl2的PVA膜。
(6)将表面具有一层含NiCl2的PVA膜的陶瓷放入石英管中，再将石英管放入程控箱式炉中，自室温以10℃/min的升温速率升温至600℃，并保温1h，然后对程控箱式炉抽真空至真空度为-0.1MPa，除去空气中的O2、CO、CO2以及水蒸气后，在氩气保护的条件下通入氢气进行原位还原，再自600℃以20℃/min的升温速率升温至900℃并保温1h，使H2与NiCl2完全反应还原出Ni金属。
其中在程控箱式炉中600℃以前升温速率为10℃/min，能够防止升温快PVA分解时镍膜产生较大裂纹，在600℃保温1h使PVA完全分解；600℃到900℃升温速率20℃/min；氩气的通入量为220mL/min,氢气的通入量150mL/min。
(7)陶瓷块随程控箱式炉冷却后取出陶瓷块。对其表面用去离子水清洗，烘干，得到表面沉积镍涂层的陶瓷块，陶瓷块各个面均被镍涂层包覆，涂层连续均匀致密，涂层厚度约10um。
实施例4
(1)依次用240、360、500目水砂纸打磨Al2O3陶瓷块，并用去离子水清洗，然后把陶瓷块放入酒精溶液中，超声波清洗20min，再用去离子水清洗3遍，自然干燥，得到具有洁净和粗糙表面的Al2O3陶瓷块，即得到粗化后的陶瓷块；
(2)称取用电子天平称取8g的聚乙烯醇放入92mL的40-50℃水中浸泡40min，然后最终在90℃的水浴中加热1h并搅拌均匀，在室温下过滤，所得滤液即为PVA水溶液。
(3)将NiCl2·6H2O加入到PVA水溶液中并搅拌均匀，使NiCl2·6H2O溶解，得到PVA溶胶，PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数为37.5％。
(4)将粗化的陶瓷块浸入PVA溶胶中，并抽真空至真空度为-0.1MPa，除去溶液里面的气泡，然后提取出来，得到涂胶后的试样。
(5)将涂胶后的试样放入烘干炉中于100℃放置1个小时取出。该步骤能够使得在陶瓷表面形成一层含NiCl2的PVA膜。
(6)将表面具有一层含NiCl2的PVA膜的陶瓷放入石英管中，再将石英管放入程控箱式炉中，自室温以10℃/min的升温速率升温至600℃，并保温1h，然后对程控箱式炉抽真空至真空度为-0.1MPa，除去空气中的O2、CO、CO2以及水蒸气后，在氩气保护的条件下通入氢气进行原位还原，再自600℃以20℃/min的升温速率升温至900℃并保温1h，使H2与NiCl2完全反应还原出Ni金属。
其中在程控箱式炉中600℃以前升温速率为10℃/min，能够防止升温快PVA分解时镍膜产生较大裂纹,并在600℃保温1h使PVA完全分解；600℃到900℃升温速率20℃/min；氩气的通入量为220mL/min,氢气的通入量150mL/min。
(7)陶瓷块随程控箱式炉冷却后取出陶瓷块。对其表面用去离子水清洗，烘干，得到表面沉积镍涂层的陶瓷块，陶瓷块各个面均被镍涂层包覆，涂层连续均匀致密，涂层厚度约8um。
以下实施例5是以长为50mm，宽为20mm，厚度为5mm的三维网络Al2O3陶瓷为例进行说明，但不应视为对本发明的限定。
实施例5
(1)用去离子水清洗三维网络Al2O3陶瓷，然后把陶瓷放入酒精溶液中，超声波清洗20min，再用去离子水清洗3遍，自然干燥，得到具有洁净和粗糙表面的三维网络Al2O3陶瓷，即得到粗化后的陶瓷块；
(2)称取用电子天平称取8g的聚乙烯醇放入92mL的40-50℃水中浸泡40min，然后在90℃的水浴中加热1h搅拌均匀，在室温下过滤，所得滤液即为PVA水溶液。
(3)将NiCl2·6H2O加入到PVA水溶液中并搅拌均匀，得到PVA溶胶，PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数为66.6％。
(4)将粗化的陶瓷块浸入含有NiCl2的PVA溶胶中，并抽真空至真空度为-0.1MPa，除去溶液里面的气泡，然后提取出来，得到涂胶后的试样。
(5)将涂胶后的试样放入烘干炉中于100℃放置1个小时取出。该步骤能够使得在陶瓷表面形成一层含NiCl2的PVA膜。
(6)将表面具有一层含NiCl2的PVA膜的陶瓷放入石英管中，再将石英管放入程控箱式炉中，自室温以10℃/min的升温速率升温至600℃时对程控箱式炉抽真空至真空度为-0.1MPa，除去空气中的O2、CO、CO2以及水蒸气后，在氩气保护的条件下通入氢气进行原位还原，再自600℃以20℃/min的升温速率升温至900℃并保温1h，使H2与NiCl2完全反应还原出Ni金属。
其中在程控箱式炉中600℃以前升温速率为10℃/min，能够防止升温快PVA分解时镍膜产生较大裂纹，在600℃保温1h使PVA完全分解；600℃到900℃升温速率20℃/min；氩气的通入量为220mL/min，氢气的通入量150mL/min。
(7)陶瓷随程控箱式炉冷却后取出陶瓷块。对其表面用去离子水清洗，烘干，得到表面沉积镍涂层的陶瓷块，陶瓷块各个面均被镍涂层包覆，涂层厚度约15um。
本发明对实施例5制得被Ni涂层包覆的三维网络陶瓷表面和骨筋断口进行了扫面电镜测定如图2所示，可以看出三维网络陶瓷被Ni涂层连续均匀的包覆，且涂层没有裂纹和气孔。如图3所示涂层与基体结合良好，无裂缝，涂层的厚度约为15μm。
实施例6
(1)依次用240、360、500目水砂纸打磨Al2O3陶瓷块，并用去离子水清洗，然后把陶瓷块放入酒精溶液中，超声波清洗20min，再用去离子水清洗3遍，自然干燥，得到洁净且具有粗糙表面的Al2O3陶瓷块，即得到粗化后的陶瓷块；
(2)将聚乙烯醇(PVA)加入到40℃水中浸泡40min，然后在90℃的水浴中加热1h并搅拌均匀，在室温下过滤，所得滤液即为PVA水溶液。其中，PVA水溶液中PVA的质量浓度为10％。
(3)将NiCl2·6H2O加入到PVA水溶液中并搅拌均匀，得到PVA溶胶，PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数为30％。
(4)将粗化的陶瓷块浸入PVA溶胶中，并抽真空至真空度为-0.1MPa，除去溶液里面的气泡，然后提取出来，得到涂胶后的试样。
(5)将涂胶后的试样放入烘干炉中于80℃下放置1个小时取出。该步骤能够使得在陶瓷表面形成一层含NiCl2的PVA膜。
(6)将表面具有一层含NiCl2的PVA膜的陶瓷放入石英管中，再将石英管放入程控箱式炉中，自室温以10℃/min的升温速率升温至600℃时，保温1h，然后对程控箱式炉抽真空至真空度为-0.1MPa，除去空气中的O2、CO、CO2以及水蒸气后，在向程控箱式炉内通入氩气保护的条件下，通入氢气进行原位还原，再自600℃以20℃/min的升温速率升温至950℃并保温2h，使H2与NiCl2完全反应还原出Ni金属。
其中在程控箱式炉中600℃以前升温速率为10℃/min，能够防止升温快PVA分解时镍膜产生较大裂纹，在600℃保温1h，使PVA完全分解；600℃到900℃的升温速率为20℃/min；氩气的通入量为250mL/min，氢气的通入量200mL/min。
(7)陶瓷块随程控箱式炉冷却后取出陶瓷块。对其表面用去离子水清洗，烘干，得到表面沉积镍涂层的陶瓷块，陶瓷块各个面均被镍涂层包覆。
实施例7
(1)依次用240、360、500目水砂纸打磨Al2O3陶瓷块，并用去离子水清洗，然后把陶瓷块放入酒精溶液中，超声波清洗20min，再用去离子水清洗3遍，自然干燥，得到洁净且具有粗糙表面的Al2O3陶瓷块，即得到粗化后的陶瓷块；
(2)将聚乙烯醇(PVA)加入到50℃水中浸泡40min，然后在90℃的水浴中加热1h并搅拌均匀，在室温下过滤，所得滤液即为PVA水溶液。其中，PVA水溶液中PVA的质量浓度为9％。
(3)将NiCl2·6H2O加入到PVA水溶液中并搅拌均匀，得到PVA溶胶，PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数为70％。
(4)将粗化的陶瓷块浸入PVA溶胶中，并抽真空至真空度为-0.1MPa，除去溶液里面的气泡，然后提取出来，得到涂胶后的试样。
(5)将涂胶后的试样放入烘干炉中于90℃下放置0.5个小时取出。该步骤能够使得在陶瓷表面形成一层含NiCl2的PVA膜。
(6)将表面具有一层含NiCl2的PVA膜的陶瓷放入石英管中，再将石英管放入程控箱式炉中，自室温以10℃/min的升温速率升温至600℃时，保温1h，然后对程控箱式炉抽真空至真空度为-0.1MPa，除去空气中的O2、CO、CO2以及水蒸气后，在向程控箱式炉内通入氩气保护的条件下，通入氢气进行原位还原，再自600℃以20℃/min的升温速率升温至1000℃并保温1h，使H2与NiCl2完全反应还原出Ni金属。
其中在程控箱式炉中600℃以前升温速率为10℃/min，能够防止升温快PVA分解时镍膜产生较大裂纹，在600℃保温1h，使PVA完全分解；600℃到900℃的升温速率为20℃/min；氩气的通入量为230mL/min，氢气的通入量250mL/min。
(7)陶瓷块随程控箱式炉冷却后取出陶瓷块。对其表面用去离子水清洗，烘干，得到表面沉积镍涂层的陶瓷块，陶瓷块各个面均被镍涂层包覆。
实施例8
(1)依次用240、360、500目水砂纸打磨Al2O3陶瓷块，并用去离子水清洗，然后把陶瓷块放入酒精溶液中，超声波清洗20min，再用去离子水清洗3遍，自然干燥，得到洁净且具有粗糙表面的Al2O3陶瓷块，即得到粗化后的陶瓷块；
(2)将聚乙烯醇(PVA)加入到45℃水中浸泡40min，然后在90℃的水浴中加热1h并搅拌均匀，在室温下过滤，所得滤液即为PVA水溶液。其中，PVA水溶液中PVA的质量浓度为8％。
(3)将NiCl2·6H2O加入到PVA水溶液中并搅拌均匀，得到PVA溶胶，PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数为55％。
(4)将粗化的陶瓷块浸入PVA溶胶中，并抽真空至真空度为-0.1MPa，除去溶液里面的气泡，然后提取出来，得到涂胶后的试样。
(5)将涂胶后的试样放入烘干炉中于95℃下放置0.5个小时取出。该步骤能够使得在陶瓷表面形成一层含NiCl2的PVA膜。
(6)将表面具有一层含NiCl2的PVA膜的陶瓷放入石英管中，再将石英管放入程控箱式炉中，自室温以10℃/min的升温速率升温至600℃时，保温1h，然后对程控箱式炉抽真空至真空度为-0.1MPa，除去空气中的O2、CO、CO2以及水蒸气后，在向程控箱式炉内通入氩气保护的条件下，通入氢气进行原位还原，再自600℃以20℃/min的升温速率升温至920℃并保温1.5h，使H2与NiCl2完全反应还原出Ni金属。
其中在程控箱式炉中600℃以前升温速率为10℃/min，能够防止升温快PVA分解时镍膜产生较大裂纹，在600℃保温1h，使PVA完全分解；600℃到900℃的升温速率为20℃/min；氩气的通入量为240mL/min，氢气的通入量180mL/min。
(7)陶瓷块随程控箱式炉冷却后取出陶瓷块。对其表面用去离子水清洗，烘干，得到表面沉积镍涂层的陶瓷块，陶瓷块各个面均被镍涂层包覆。
本发明中反应完后在随炉降温到室温以前保证石英管气体密封良好，镍涂层不被空气中的氧所氧化变成氧化镍。并且通过调整PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数，可以调节涂层的厚度，使得厚度可控。
本发明在原位还原以前使用溶胶-凝胶法将所需的原料在液相下混合均匀，利用其相对于颗粒具有的流动性，成膜性可以连续均匀致密的附着在各种复杂形状陶瓷基体上，再将其利用氢气在原位上将其还原成所需的金属层，并且涂层厚度可根据原料在液相下的质量分数控制。本发明通过溶胶-凝胶的方法，在陶瓷表面制备一层含NiCl2的PVA膜，再通过原位还原法将镍涂层准确连续均匀的包覆在陶瓷表面，得到涂层厚度可根据NiCl2的量控制，与基体结合力良好，本发明操作简单，成本低廉，所形成的膜较颗粒包覆的连续性要好，较气象沉积膜层均匀，且由于液体的流动性陶瓷基体的形状不受限制。经过镀镍的陶瓷增强了陶瓷与金属的结合，改善了陶瓷金属之间的润湿性，可以广泛的应用于陶瓷金属基复合材料的制备。
本发明以Al2O3陶瓷块和三维网络Al2O3陶瓷为例进行陶瓷表面原位还原镍涂层，本发明同样适用于其他材料和形状的陶瓷表面包覆镍涂层。
Claims (10)
1.一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其特征在于，将NiCl2·6H2O加入到PVA水溶液中，得到PVA溶胶；通过浸渗提拉法将PVA溶胶涂覆在粗化后的陶瓷表面后，在加热炉内于80-100℃下保温0.5-1小时，然后升温至600℃并保温使PVA完全分解，最后对加热炉抽真空，在氩气保护的条件下，向加热箱内通入氢气进行原位还原，同时升温至900-1000℃，并保温1-2h，随炉冷却至室温，得到表面沉积镍涂层的陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其特征在于，所述PVA水溶液通过以下方法制得：将聚乙烯醇加入到40-50℃水中浸泡40min，然后在90℃下搅拌均匀，在室温下过滤，滤液为PVA水溶液。
3.根据权利要求1或2所述的一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其特征在于，所述PVA水溶液的质量分数为8-10％。
4.根据权利要求1所述的一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其特征在于，所述PVA溶胶中NiCl2·6H2O的质量分数为30～70％。
5.根据权利要求1所述的一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其特征在于，所述浸渗提拉法为：将陶瓷浸入PVA溶胶中，抽真空去除气泡，然后提取出来。
6.根据权利要求1所述的一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其特征在于，所述粗化后的陶瓷表面是通过以下方法得到的：依次用240、360、500目水砂纸依次打磨后，用去离子水清洗；再把陶瓷放入酒精中，超声波清洗，再用去离子水清洗。
7.根据权利要求1所述的一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其特征在于，所述升温至600℃的速率为10℃/min。
8.根据权利要求1所述的一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其特征在于，所述升温至900-1000℃的速率为20℃/min。
9.根据权利要求1所述的一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其特征在于，所述氩气通入量为200-250mL/min，氢气通入量为150-250mL/min。
10.根据权利要求1所述的一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法，其特征在于，升温至600℃，保温的时间为1h。
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