CN101949012A

CN101949012A - 一种镍-稀土复合膜的制备方法

Info

Publication number: CN101949012A
Application number: CN 201010288344
Authority: CN
Inventors: 王春雨; 温广武; 张威
Original assignee: Harbin Institute of Technology Weihai
Current assignee: Harbin Institute of Technology Weihai
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: CN101949012B

Abstract

本发明涉及一种镍-稀土复合膜的制备方法，其以金属材料为基体，在预处理过的金属材料表面上沉积镍，形成镀镍层，将上述表面形成镀镍层的金属材料浸入配置好的稀土盐溶液中，所述稀土盐的浓度是1~10g/L，浸入时间是30~120min，温度是20~30℃，而后加热烘干，温度在100℃~600℃之间，时间20~120min，即在金属材料表面得到镍-稀土复合膜。本发明膜层制备简便，设备要求低，成膜均匀，耐蚀性能高，可用于在不同种类的金属和金属基复合材料表面处理。

Description

一种镍-稀土复合膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种表面处理工艺，具体的说是一种金属材料表面的镍-稀土复合膜制备的方法。

背景技术

金属材料具有高比强度、比模量、耐高温、热膨胀系数好等优良力学及物理性能，作为广泛应用的工程材料近年来得到迅猛发展。金属材料的快速发展使其耐蚀性的要求也越来越高。目前提高金属材料耐蚀性的方法中最普遍应用的是在其表面制备耐蚀膜，主要包括电镀、阳极氧化法、化学转化膜法等等。公开号为CN101818373A的中国专利提供了一种金属表面形成稀土膜的方法及其应用，公开了金属表面形成稀土膜的方法，其包括脉冲电沉积等步骤。以上提及的电镀和阳极氧化法需利用材料表面的导电性形成膜层。而对于金属基复合材料，由于增强体存在，会因基体与增强体导电性不同而导致复合材料表面膜层不够均匀。公开号为CN101161869的中国专利提供了一种制备金属基复合材料表面的稀土耐蚀膜的方法，其使用了醇溶剂、铈盐等的溶胶凝胶法。溶胶凝胶方法获得的稀土膜层容易产生微小裂纹、膜层结合不牢等缺陷。化学转化膜在材料表面成膜过程需利用材料表面不均匀性（形成微阴极和微阳极），膜层也必然不均匀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中金属材料表面耐蚀膜不均匀以及金属基复合材料表面难以均匀成膜的不足，提供一种膜层制备简便，设备要求低，成膜均匀，耐蚀性能高的金属材料表面的镍-稀土复合膜的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种镍-稀土复合膜的制备方法，其以金属材料为基体，首先对金属材料进行预处理，而后在预处理过的金属材料表面上沉积镍，形成镀镍层，其特征是：将上述表面形成镀镍层的金属材料浸入配置好的稀土盐溶液中，所述稀土盐的浓度是1~10g/L，浸入时间是30~120min，温度是室温（20~30℃），而后加热烘干，温度在100℃~600℃之间，时间20~120 min，即在金属材料表面得到镍-稀土复合膜。

本发明所说的预处理步骤中的沉积镍可以通过化学镀、电镀、气相沉积等方法获得。

本发明所说的稀土盐溶液中，稀土盐为硝酸铈、硝酸镧、硝酸钇、氯化铈、氯化镧中一种或其中几种的组合。

本发明还可以在稀土盐溶液中添加双氧水或高锰酸钾等氧化剂，使最终膜层表面沉积稀土元素分布均匀，以改善镍-稀土复合膜层均匀性。

本发明获得的镍-稀土复合膜层以多层膜的形式覆盖于金属材料表面，在金属材料表面覆盖均匀。特别是镍层表面沉积的稀土化合物元素的化学价态较高（如稀土铈的化合价为Ce⁴⁺），稀土铈膜层不易被进一步氧化，而且在表面缺陷处沉积的稀土化合物较多，膜层耐蚀性更强。对照现有技术，本发明膜层制备简便，设备要求低，成膜均匀，耐蚀性能高，可用于在不同种类的金属基复合材料表面处理。

具体实施方式

下面结合具体实施例本发明做进一步说明。

本发明一种材料表面镍-稀土复合膜的制备方法，其以金属材料为基体，首先对金属材料进行预处理，而后在预处理过的金属材料表面上沉积镍，形成镀镍层。本发明中对金属材料的表面的除尘、除油、抛光和洗净采用常规方法。所述的金属材料可为金属基复合材料，其基体是三维连续的，增强体在金属基体中或连续分布均可，金属基复合材料基体可由铝、镁及其合金等组成，增强体可由硅的碳化物或氮化物、铝的氧化物或氮化物、金属硼化物、以及碳化硅、氧化铝纤维或碳化硅纤维等组成。

本发明将上述表面形成镀镍层的材料浸入配置好的稀土盐溶液中，所述稀土盐的浓度是1~10g/L，浸入时间是30~120min，温度是20~30℃，而后加热烘干，温度在100℃~600℃之间，时间20~120 min，即在材料表面得到镍-稀土复合膜。

本发明所说的预处理步骤中的沉积镍可以通过化学镀、电镀、气相沉积等方法获得。本发明所说的稀土盐溶液中，稀土盐为硝酸铈、硝酸镧、硝酸钇、氯化铈、氯化镧中一种或其中几种的组合。

本发明还可以在稀土盐溶液中添加双氧水或高锰酸钾等氧化剂。其中稀土盐溶液中添加双氧水0.1~0.3g/L，硼酸0.01~0.03g/L，并用氨水调节稀土盐溶液的pH值为3~5。这样，使最终膜层表面沉积稀土元素分布均匀，以改善镍-稀土复合膜层均匀性。

实施例1：一种金属材料表面镍-稀土复合膜的制备方法，其按如下步骤进行：首先进行金属材料的预处理，将金属材料的表面进行除尘、除油、抛光、洗净后备用；配制化学镀镍溶液：按照化学镀镍步骤进行操作，获得质量良好的镍层；将硝酸铈溶于去离子水中，形成浓度为1g/L硝酸铈的稀溶液。而后将镀镍后的金属材料放入硝酸铈溶液中浸泡40~60分钟；从稀土盐溶液中取出，在空气中自然晾干；而后在200℃的烘箱中干燥120分钟。得到材料表面镍-稀土铈复合膜。

实施例2：本实施例和实施例1的不同点是：硝酸铈的稀溶液中加有添加剂，成分为过氧化氢和硼酸，过氧化氢在稀土盐溶液中的浓度为0.1~0.3g/L，硼酸在稀土盐溶液中的浓度为0.01~0.03g/L，并用氢氧化铵溶液调节稀土盐溶液的pH值为3~5，从稀土盐溶液中取出，在空气中自然晾干；而后在300℃的烘箱中干燥60分钟。其它步骤及参数与实施例1相同。

实施例3：本实施例与实施例1的不同点是：稀土盐为氯化铈，将氯化铈溶于去离子水中，形成浓度为1g/L氯化铈的稀溶液。而后将镀镍后的材料放入氯化铈溶液中浸泡120分钟；从稀土盐溶液中取出，在空气中自然晾干；而后在400℃的烘箱中干燥30分钟。得到材料表面镍-稀土铈复合膜。

实施例4：将硝酸铈和氯化铈各3g/L，溶于去离子水中，形成稀土铈的稀溶液。硝酸铈的稀溶液中加有添加剂，添加柠檬酸钠，浓度为0.3~0.5g/L，并用氢氧化铵溶液调节稀土盐溶液的pH值为3~5。其它步骤及参数与实施例1相同。

实施例5：将硝酸铈溶于去离子水中，形成浓度为10g/L硝酸铈的稀溶液。硝酸铈的稀溶液中加有添加剂，添加苯甲酸钠，浓度为0.1~0.3g/L，硼酸在稀土盐溶液中的浓度为0.01~0.03g/L，并用氢氧化铵溶液调节稀土盐溶液的pH值为2~4。其它步骤及参数与实施例1相同。

实施例6：取硝酸铈和硝酸钇各1g/L，配置成稀土盐的稀溶液，其中加有添加剂，成分为过氧化氢和硼酸，过氧化氢在稀土盐溶液中的浓度为0.1~0.3g/L，硼酸在稀土盐溶液中的浓度为0.01~0.03g/L，并用氢氧化铵溶液调节稀土盐溶液的pH值为3~5。成膜后，以600℃的温度加热20分钟。其它步骤及参数与实施例1相同。

实施例7：取氯化镧和硝酸钇各2g/L，配置成稀土盐的稀溶液，其中加有添加剂，成分为过氧化氢和硼酸，过氧化氢在稀土盐溶液中的浓度为0.3g/L，硼酸在稀土盐溶液中的浓度为0.01/L，并用氢氧化铵溶液调节稀土盐溶液的pH值为5。成膜后，以600℃的温度加热20分钟。其它步骤及参数与实施例1相同。

Claims

1.一种镍-稀土复合膜的制备方法，其以金属材料为基体，首先对材料进行预处理，而后在预处理过的金属材料表面上沉积镍，形成镀镍层，其特征是：将上述表面形成镀镍层的金属材料浸入配置好的稀土盐溶液中，所述稀土盐的浓度是1~10g/L，浸入时间是30~120min，温度是20℃~30℃，而后加热烘干，烘干温度在100℃~600℃之间，时间20~120 min，即在材料表面得到镍-稀土复合膜。

2.根据权利要求1所述的镍-稀土复合膜的制备方法，其特征在于所述稀土盐溶液中的稀土盐为氯化铈、硝酸铈、氯化镧、硝酸镧、氯化钇或硝酸钇。

3.根据权利要求1所述的镍-稀土复合膜的制备方法，其特征在于所述稀土盐溶液中还添加有过氧化氢和硼酸，过氧化氢含量为0.1~0.3g/L，硼酸含量为0.01~0.03g/L，并用氨水调节稀土盐溶液的pH值为3~5。

4.根据权利要求1所述的镍-稀土复合膜的制备方法，其特征在于所述稀土盐溶液中还添加苯甲酸钠或柠檬酸钠，并用氢氧化铵调节稀土盐溶液的pH值为2~4。