專(zhuān)利名稱(chēng)：陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面處理方法，尤其涉及一種陶瓷材料工件的表面氟化防護(hù)法。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)今在各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上都朝向質(zhì)量輕、重環(huán)保的目標(biāo)邁進(jìn)，因此，對(duì)于產(chǎn)品材料的開(kāi)發(fā)及特性選擇上，需要作相當(dāng)程度的考慮。其中又以陶瓷材料的應(yīng)用范圍最為廣泛，目前為了提升陶瓷表面性質(zhì)的解決方法，大多是采用其它材料貼覆于陶瓷表面的方式，通過(guò)外加的陶瓷材料對(duì)陶瓷的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與表面性質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，或采用噴涂烤漆方式，斷絕陶瓷表面與外界空氣接觸，而達(dá)到抗氧化的目的。然而，這種復(fù)合式陶瓷材料的結(jié)合方式，在制作上時(shí)常會(huì)因?yàn)樘沾刹牧吓c陶瓷材料之間存在有氣泡，使陶瓷材料與陶瓷材料之間產(chǎn)生結(jié)合強(qiáng)度不足的問(wèn)題。同時(shí)制作完成后的復(fù)合式陶瓷材料也存在耐熱性不夠、密著性不良的問(wèn)題，導(dǎo)致表面覆有復(fù)合式陶瓷層的陶瓷對(duì)于抵抗磨耗的性質(zhì)也不佳，導(dǎo)致陶瓷材料容易從陶瓷材料上剝離的問(wèn)題。噴涂烤漆法也有上述問(wèn)題，然其繁雜工藝上將造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提出一種陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，借以改良現(xiàn)有技術(shù)陶瓷不易以陽(yáng)極處理方式進(jìn)行表面處理，以及現(xiàn)有技術(shù)陶瓷的表面外覆一陶瓷層的作法，其陶瓷層容易與陶瓷表面相分離，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)陶瓷表面的耐熱性及耐磨耗性并不理想等問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所公開(kāi)的陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，首先是將陶瓷材料工件置入可氣密腔體內(nèi) ，并進(jìn)行抽真空降低腔體內(nèi)的氧含量；接著，通入包含有氟的混合氣體至腔體內(nèi)，陶瓷材料工件表面與氟進(jìn)行反應(yīng)，于是工件的表面生成并覆蓋有一氟化物保護(hù)層利用超聲波工藝取出陶瓷表面雜質(zhì)。。其中，該陶瓷材料工件的材質(zhì)為陶瓷或是鋁合金，且生成的該氟化物保護(hù)層的材質(zhì)分別為氟化鎂及氟化鋁。其中，通入包含有該氟的該混合氣體至該腔體內(nèi)的步驟是于一室溫環(huán)境中進(jìn)行。其中，于該腔體進(jìn)行抽真空降低氧含量處理的步驟后，還包含有加熱該陶瓷材料工件的步驟。其中，該陶瓷材料工件的加熱范圍為室溫至約攝氏300度之間。其中，該混合氣體包含有該氟及一氬。其中，該混合氣體包含有體積百分含量為90%的該氬及體積百分含量為10%的報(bào)j。其中，該混合氣體包含有該氟及一氮。其中，該混合氣體包含有體積百分含量為90%的該氮及體積百分含量為10%的報(bào)j。
本發(fā)明的陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，通過(guò)氣氛控制工藝而于陶瓷工件表面覆蓋生成致密的氟化物保護(hù)層，借以保護(hù)工件本身不受酸或堿的腐蝕，同時(shí)大幅提高工件的表面硬度及耐磨耗性質(zhì)。就以鎂的氟化為例，其致密系數(shù)=氟化鎂的體積/鎂的體積=(氟化鎂的重量/氟化鎂的密度)/(鎂的重量/鎂的密度)=(62. 3018g/3. 18g/cm3)/(24. 305g/l. 738g/cm3) =1. 401，意味著鎂氟化之后體積會(huì)增加40%，此一氟化鎂保護(hù)層將布滿(mǎn)整個(gè)工件表面，在空氣中又幾乎不產(chǎn)生水解作用，可長(zhǎng)時(shí)間且有效地保護(hù)陶瓷工件的表面。而且避免了不環(huán)保的噴涂烤漆工藝。以上的關(guān)于本發(fā)明內(nèi)容的說(shuō)明及以下的實(shí)施方式的說(shuō)明是用以示范與解釋本發(fā)明的原理，并且提供本發(fā)明的權(quán)利要求更進(jìn)一步的解釋。


圖1為本發(fā)明的操作示意圖；圖2為本發(fā)明的陶瓷工件表面覆蓋有氟化物的示意圖；其中，附圖標(biāo)記100:陶瓷材料工件2OO:腔體210 :工作臺(tái)220:真空幫浦300 :氟
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400 :氟化物保護(hù)層
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1本發(fā)明第一實(shí)施例的陶瓷材料的表面氟化方法，其步驟首先是將一陶瓷材料工件100置入一可氣密的腔體200內(nèi)(步驟500)，其中陶瓷材料工件100可直接放置在工作臺(tái)210上，或者是將陶瓷材料工件100勾掛在一吊掛治具(圖中未示)上，再將陶瓷材料工件100連同吊掛治具一并放置于工作臺(tái)210上，并不以本實(shí)施例所揭示的擺放方式為限。其中，本發(fā)明所公開(kāi)的陶瓷材料工件100的材質(zhì)為陶瓷(Magnesium alloy)或是招合金(Aluminum alloy),但本領(lǐng)域技術(shù)人員，也可選用其它陶瓷材質(zhì)的合金作為待表面氟化處理的工件，并不以本實(shí)施例為限。接著，連接于腔體200的真空幫浦(vacuum pump)對(duì)腔體200進(jìn)行抽真空降低氧含量處理(步驟510)，以令腔體200內(nèi)的環(huán)境壓力到達(dá)一預(yù)設(shè)的工作壓力。接著通入包含有氟300的混合氣體至腔體200內(nèi)(步驟520)，此一混合氣體可為包含有氟300 (fluorine，F(xiàn))或是氬(arg0n，Ar)(圖中未示)的混合氣體，其混合比例為體積百分比(vol. % )為90的氬及體積百分比(vol. % )為10的氟；或者是，此一混合氣體可為包含有氟300或是氮(nitrogen, N)(圖中未示)的混合氣體，其混合比例為體積百分比(vol. % )為90的氮及體積百分比(vol. % )為10的氟，換句話(huà)講，該混合氣體包含有體積百分含量為90%的該氮及體積百分含量為10%的該氟。但并不限定于本實(shí)施例所揭示的氣體種類(lèi)及混合比例。值得注意的是，本實(shí)施例的通入包含有氟300的混合氣體至腔體200內(nèi)的步驟，其腔體200內(nèi)部保持在一室溫環(huán)境(room temperature)進(jìn)行作業(yè),也即腔體200內(nèi)部的環(huán)境溫度約在攝氏25度(25 °C )中進(jìn)行通氣步驟。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1及圖2，腔體200內(nèi)充滿(mǎn)包含有氟300的混合氣體，并且維持一定的工作時(shí)間(約為數(shù)十分鐘)，讓陶瓷材料工件100與氟300進(jìn)行反應(yīng)，因此，于陶瓷材料工件100的表面生成并覆蓋有致密的氟化物保護(hù)層400(如圖2所示)。舉例而言，若陶瓷材料工件100的材質(zhì)為陶瓷，其與氟300反應(yīng)生成的保護(hù)層為氟化鎂(MgF2)，若陶瓷材料工件100的材質(zhì)為鋁合金，其與氟300反應(yīng)生成的保護(hù)層為氟化鋁(AlF3)。本發(fā)明另一實(shí)施例的陶瓷材料工件的表面氟化方法，其步驟首先是將一陶瓷材料工件100置入一可氣密的腔體200內(nèi)(步驟500)，其中陶瓷材料工件100可直接放置在工作臺(tái)210上，或者是將陶瓷材料工件100勾掛在一吊掛治具(圖中未示)上，再將陶瓷材料工件100連同吊掛治具一并放置于工作臺(tái)210上，并不以本實(shí)施例所揭示的擺放方式為限。其中，本發(fā)明所公開(kāi)的陶瓷材料工件100的材質(zhì)為陶瓷或是鋁合金，但本領(lǐng)域技術(shù)人員，也可選用其它陶瓷材質(zhì)的合金作為待表面氟化處理的工件，并不以本實(shí)施例為限。接著，連接于腔體200的真空幫浦對(duì)腔體200進(jìn)行抽真空降低氧含量處理(步驟510)，以令腔體200內(nèi)的環(huán)境壓力到達(dá)一預(yù)設(shè)的工作壓力。接著加熱陶瓷材料工件100至一預(yù)設(shè)溫度(步驟530)，其加熱陶瓷材料工件100的步驟可使用腔體200的加熱設(shè)備(圖中未示)，以對(duì)腔體200內(nèi)的陶瓷材料工件100進(jìn)行加熱。本實(shí)施例的陶瓷材料工件100的加熱范圍為室溫(25°C )至約攝氏300度(300°C )之間。請(qǐng)參閱圖1及圖2，接著通入包含有氟300的混合氣體至腔體200內(nèi)(步驟520)，此一混合氣體可為包含有氟300或是氬(圖中未示)的混合氣體，其混合比例為體積百分比(vol. % )為90的氬及體積百分比(vol. % )為10的氟；或者是，此一混合氣體可為包含有氟300或是氮(圖中未示)的混合氣體，其混合比例為體積百分比(vol. % )為90的氮分子及體積百分比(vol. % )為10的氟，但并不限定于本實(shí)施例所揭示的氣體種類(lèi)及混合比例。本實(shí)施例的通入包含有氟300的混合氣體至腔體200內(nèi)的步驟，其腔體200內(nèi)部保持在室溫至約攝氏300度 之間的環(huán)境溫度中進(jìn)行通氣作業(yè)。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1及圖2，腔體200內(nèi)充滿(mǎn)包含有氟300的混合氣體并且維持一定的工作時(shí)間(約為數(shù)十分鐘)，陶瓷材料工件100與氟300進(jìn)行反應(yīng)，并于陶瓷材料工件100的表面生成并覆蓋有致密的氟化物保護(hù)層400(如圖2所示)。舉例而言，若陶瓷材料工件100的材質(zhì)為陶瓷，其與氟300反應(yīng)生成的保護(hù)層為氟化鎂(MgF2)，若陶瓷材料工件100的材質(zhì)為鋁合金，其與氟300反應(yīng)生成的保護(hù)層為氟化鋁(AlF3)。值得注意的是，本實(shí)施例的陶瓷材料工件100的加熱范圍為室溫(25°C )至約攝氏300度(300°C )之間，借以增加氟300與陶瓷材料工件100表面的反應(yīng)速率，進(jìn)而增加氟化物保護(hù)層400的厚度。本發(fā)明所公開(kāi)的陶瓷材料的表面氟化方法，是通過(guò)氣氛控制工藝而于陶瓷材料工件表面覆蓋生成致密的氟化物保護(hù)層，例如為氟化鎂或氟化鋁，以保護(hù)陶瓷材料工件本身不受酸或堿的腐蝕。本發(fā)明所生成的氟化物保護(hù)層屬陶瓷材質(zhì)，因此，陶瓷材料工件的表面硬度及耐磨耗性質(zhì)得以大幅提高。另外，本發(fā)明的氟化物保護(hù)層幾乎不會(huì)發(fā)生水解作用，因此，可長(zhǎng)時(shí)間且有效的保護(hù)陶瓷材料工件的表面，延長(zhǎng)陶瓷材料工件的使用壽命及維持良好的表面性質(zhì)。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，其特征在于，包括以下步驟 將一陶瓷材料工件置入一可氣密的腔體內(nèi)； 對(duì)該腔體進(jìn)行抽真空降低氧含量處理；以及 通入包含有一氟的一混合氣體至該腔體內(nèi)，該陶瓷材料工件與該氟進(jìn)行反應(yīng)，并于該陶瓷材料工件的一表面生成并覆蓋有一氟化物保護(hù)層； 利用超聲波工藝取出陶瓷表面雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，其特征在于，該陶瓷材料工件的材質(zhì)為陶瓷或是鋁合金，且生成的該氟化物保護(hù)層的材質(zhì)分別為氟化鎂及氟化鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，其特征在于，通入包含有該氟的該混合氣體至該腔體內(nèi)的步驟是于一室溫環(huán)境中進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，其特征在于，于該腔體進(jìn)行抽真空降低氧含量處理的步驟后，還包含有加熱該陶瓷材料工件的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，其特征在于，該陶瓷材料工件的加熱范圍為室溫至約攝氏300度之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，其特征在于，該混合氣體包含有該氟及一IS。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，其特征在于，該混合氣體包含有體積百分含量為90%的該気及體積百分含量為10%的該氟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，其特征在于，該混合氣體包含有該氟及一氮。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，其特征在于，該混合氣體包含有體積百分含量為90%的該氮及體積百分含量為10%的該氟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種陶瓷材料的表面氟化防護(hù)法，首先將陶瓷材料工件置入可氣密的腔體內(nèi)，并進(jìn)行抽真空降低腔體內(nèi)的氧含量，接著通入包含有氟的混合氣體至腔體內(nèi)，使得氟與陶瓷工件表面進(jìn)行反應(yīng)，于是在工件的表面生成了氟化物保護(hù)層，借以保護(hù)工件抗酸堿的侵蝕，同時(shí)提高工件的表面硬度及耐磨耗特性。
文檔編號(hào)C23C8/08GK103044074SQ20121059570
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者紀(jì)成友, 劉志龍 申請(qǐng)人:青島紅星化工廠(chǎng)