[發明專利]納晶和非晶金屬及合金作為涂層的實施方法

在審

• 申請號: 201310654306.4
• 申請日: 2007-05-09
• 公開（公告）號: CN103726083A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 克里斯托弗·舒;艾倫·倫德
• 申請（專利權）人: 克斯塔里克公司
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C25D19/00;C25D5/22;C25D5/18
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 胡艷

聯邦政府贊助的研究?

技術領域

本發明主要涉及納晶或非晶金屬或合金用作涂層材料的實用實施方法。更詳細地說，本發明提出將納晶或非晶金屬或合金應用到大規模電沉積操作、連續電沉積操作和部件的重建和再制（rework/rebuild）中的方法。?

技術背景

諸如大規模電沉積生產、滾鍍（barrel?plating）、連續電沉積和再加工/重建等工業應用，都需要具有特殊性能的涂層材料。在這些可提供經濟效益或改進產品性能的應用領域中，對于新型和改良的涂層材料，有著持續的需求。?

大規模電沉積：?

諸如滾鍍這樣的大規模電沉積涂層工藝，對于同時要對許多部件進行涂層的情況來說，經濟上和實用上都是可取的。然而，涂層特性的欠缺，給這些大規模電沉積涂層工藝，帶來了極大的難題。?

諸如滾鍍這樣的大規模電沉積工藝，一般包括超過兩件要同時電沉積的部件，并且這些部件，在所述工藝的至少一部分中，會處在彼此電接觸狀態。在所述電接點，上述部件還會經受到接觸機械載荷和/或摩擦載荷。在該工藝中，如若部件經受到攪拌，該載荷還會增加。?

在大規模電沉積工藝的設計中，重要的問題是沉積層的特性和性能。一般來說，由于部件改變它們的相對位置，并引起部件表面上的滑動接觸點或局部碰撞，不牢固的或粘結差的涂層會被攪拌過程損壞。同樣，軟性和延展性的涂層，或硬度低、耐磨損、壓痕或摩擦滑動損傷低的涂層，在上述過程中，會造成缺陷，諸如裂縫、刮痕或脫層等情況。因此，很重要的一點是，電沉積涂層希望具有在處理過程中抗損傷的性質，而且該過程特性可被控制，以避免損傷。?

對大規模電沉積工藝的效率和效力很重要的另一涂層特性，是其導電性。因為每一部件與電源電接，一般都是通過部件與部件之間，或部件與連接電?源的電導件之間的接觸而實現的，電流需要通過部件的表面。當沉積過程進行，部件被涂層的時候，電流需要通過涂層材料自身。如果涂層導電性差，電流的流動受阻，便會降低沉積效率。由于這個原因，一般來說，導電性比較好的涂層，更適合于諸如滾鍍這樣的大規模電沉積工藝。?

一個跟電沉積層導電性有關的例子，與六價鉻沉積物相關。由六價浴沉積生產的鉻涂層，因該涂層的硬度高、耐磨損和耐腐蝕性能好，所以在許多方面都是令人滿意的。然而，六價鉻涂層的導電性比許多金屬都低，會降低諸如滾鍍這樣的大規模電沉積過程的效率。這就導致了該操作在經濟上難以維持。?

人們早就期待有新的電沉積涂層問世，它兼具一套新特性，而且是用以上技術大規模地生產出來的。例如，人們期待使用具有高導電率的高強度、強粘附力、耐磨損的納晶或非晶的涂層，既改進涂層的質量，又提高涂層產品的質量，并提高該過程的效率。另外所期待的特性包括：更高的硬度、韌性、耐磨性、電性、磁性、腐蝕特性、基底保護、環境影響改善、工人安全性提高、成本降低等等。?

連續電沉積：?

連續電沉積工藝，對于將涂層施加到條形材料上，在經濟性和實用性上都是很可取的。人們早就期待使用連續電沉積施用涂層，創造性質更令人滿意的最終產品。例如，更高的硬度、強度、韌性、耐磨性、電性、磁性、腐蝕特性、基底保護、環境影響改善、工人安全性提高、成本降低等等。?

再制/重建：?

再制/重建工藝，對于修正產品缺陷來說，在經濟性和實用性上都是很可取的。再制/重建工藝中的一個關鍵步驟，是應用適當的涂層材料。一種用于該涂層工藝的常見材料，是硬電沉積鉻，也稱為“硬鉻（hard?chromium）”或“硬鉻（hard?chrome）”。再制/重建，對于以硬鉻作為涂層的電沉積材料的鍍鉻設施，是常用方式。在加工工序之前，所述鉻涂層厚度常常是厚達375μm或超過375μm。K.O.Legg在其題為“Overview?of?Chromium?and?Cadmium?Alternative?Technologies”(in?Surface?Modification?Technologies?XV,edited?by?T.S.Sudarshan?and?M.Jeandin,ASM?International,Materials?Park?OH,2002)的論文中說到，制和重建操作是硬鉻電鍍的最主要的單一用途之一。上述論文，通過引用完全并入本文。硬鉻涂料用于再制/重建操作的一個缺點，是在該涂層過程中所使用化學品的毒性和致癌性。這些缺點，對環境和對工人安全都有嚴重?影響。?