CN105568325A - 提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法 - Google Patents

提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105568325A
CN105568325A CN201610112917.XA CN201610112917A CN105568325A CN 105568325 A CN105568325 A CN 105568325A CN 201610112917 A CN201610112917 A CN 201610112917A CN 105568325 A CN105568325 A CN 105568325A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control method
regulate
nickelaluminium bronze
surface alloying
bronze
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610112917.XA
Other languages
English (en)
Inventor
吴忠
刘磊
罗芹
秦真波
沈彬
张琪
刘德荣
胡文彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201610112917.XA priority Critical patent/CN105568325A/zh
Publication of CN105568325A publication Critical patent/CN105568325A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
    • C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment

Abstract

本发明提供了一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其包括如下步骤：在镍铝青铜的表面电镀一层镍涂层；在200～675℃下进行热处理，得到表面合金化的镍铝青铜。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、在镍铝青铜表面形成双层改性层：外层具有的高耐腐蚀性Ni-Cu固溶体层和内层具有的高强度和高结合力Ni-Al-Cu均匀层；2、电镀和热处理过程简单，成本低，经济有效。

Description

提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法
技术领域
本发明涉及表面处理技术，具体涉及一种提高镍铝青铜合金耐腐蚀性的表面合金化方法。通过热处理扩散方式在镍铝青铜合金表面形成外层高耐蚀性和内层高强度的双合金化层，属于材料表面改性技术领域。
背景技术
镍铝青铜合金以其高热传导性、高耐腐蚀性能和高机械性能被广泛应用于海洋工程、沿海电厂以及海水淡化厂中，如船用螺旋桨钻井平台、阀门等，尤其是在冷凝管和热交换器管材中，最常用的是70Cu-30Ni和90Cu-10Ni合金。
然而镍铝青铜本身存在的晶粒粗大、成分偏析等缺陷，使其在高副交变载荷的海洋工况中易发生点蚀，点蚀坑的形成加速表层腐蚀，导致晶界腐蚀，大大降低了工件的使用寿命。目前，为了提高镍铝青铜的耐腐蚀性能，常用的方法包括搅拌摩擦焊、热喷涂、激光熔覆、电镀等表面改性处理方法，可以有一定的效果，但是上述方法得到的改性层存在着残余应力过大、表面孔隙率等缺陷，尤其对镍铝青铜在海水中的点蚀行为并没有很好的改善。
为解决上述问题，目前，电镀涂层因其较好的耐腐蚀性能而被业内广泛应用，具有操作工艺简单、成本低、效率高等优点。然而，现有技术中，共沉积Ni-Cu合金涂层虽能有效提高基体表面的耐腐蚀性能，但在控制Cu-Ni含量比时具有一定的局限性，而Cu-Ni含量比对表层的耐腐蚀性能有着较大的影响；共沉积Ni-Cu合金涂层与镍铝青铜基体之间的结合为机械结合，在高剪切应力下易脱落，从而腐蚀基体。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，在基体表面电镀Ni涂层，经热处理扩散后得到耐腐蚀性能好、高强度、与基体超强结合的改性层。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其包括如下步骤：
在镍铝青铜的表面电镀一层镍涂层；
在200～675℃下进行热处理，得到表面合金化的镍铝青铜。在200～675℃的温度范围内，可不改变基体结构的同时能有效改善基体的性能。
作为优选方案，前述方法还包括在对所述镍铝青铜进行电镀前，先进行打磨并清洗除油的步骤。
作为优选方案，所述镍涂层的厚度为20～40um。
作为优选方案，所述电镀的步骤具体包括如下操作：
将镍铝青铜放置于电镀液中，调节所述电镀液的pH值为3.8～4.2，在49～51℃下进行脉冲电镀。
作为优选方案，控制正向电流密度为30A/dm2，反向电流密度为0，脉冲频率为500Hz，占空比为20％，脉冲电镀的时间为10～20min。
作为优选方案，所述电镀液中包括如下盐：Ni(SO3NH2)2、NiCl2、H3BO3和C12H25SO4Na，其中无晶粒细化剂，可防止热处理过程中表面出现硫化脆化。
作为优选方案，所述Ni(SO3NH2)2的浓度为245.3～327.1g/L、所述NiCl2的浓度为8.18～32.7g/L、H3BO3的浓度为30～50g/L、所述C12H25SO4Na的浓度为0.1～0.15g/L。若镍离子含量过高，其镍离子分散能力和覆盖能力较差；若过低，镍离子含量不足，电镀速度和效率较低。
作为优选方案，所述热处理的步骤具体包括如下操作：
将电镀后的镍铝青铜置于惰性气氛中，采用阶段式升温，依次升温至室温～200℃、200～400℃、400～600℃、600～675℃，且在200℃、400℃、600℃各保温10min。可减少加温过程中产生的表面热应力使表层脱落。
作为优选方案，所述阶段式升温的升温速率为5～15℃/min。
作为优选方案，所述惰性气氛为氩气氛。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、在镍铝青铜表面形成双层改性层：外层具有的高耐腐蚀性Ni-Cu固溶体层和内层具有的高强度和高结合力Ni-Al-Cu均匀层；
2、电镀和热处理过程简单，成本低，经济有效。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例1得到的产品的横截面图；
图2为本发明实施例2得到的产品的横截面图；
图3为本发明实施例3得到的产品的横截面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实例涉及一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：将镍铝青铜合金表面依次经180#—400#—800#—1200#水砂纸机械打磨，然后在所配置除油液(含30g/LNaOH、35g/LNa2CO3、40g/LNa3PO4的水溶液)中70℃恒温1min，除去残余油脂，用水冲洗后备用；
步骤二：将处理好的镍铝青铜在100mL/LH2SO4进行酸洗活化后用水冲洗冷风吹干后立即置于含有以下盐的电镀液：
加热电解液温度至50±1℃；用氨水调节其pH值至4.0±0.2；脉冲正向电流密度30A/dm2，反向电流密度为0，占空比为20％，频率为50Hz，电镀时间为20min；
步骤三：将电镀后的镍铝青铜合金取出用去离子水冲洗干净，并用冷风吹干，放入管式炉中；
步骤四：先通氩气30min，去除管式炉中的空气，然后再逐渐升温，从室温～200℃，200℃～400℃，400℃～600℃，600℃～675℃，200℃、400℃、600℃各保温10min，675℃保温0.5h后，结束热处理。
本实施例提供的镍铝青铜表面合金化后的截面扫描图和元素扩散分析，如图1所示。样品在王水溶液中浸渍60s，可明显看出少量Ni和Cu扩散形成Ni-Cu固溶体扩散层，中间强化层Ni-Al-Cu没有生成，表层与基体的结合力差。
实施例2
本实例涉及一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：将镍铝青铜合金表面依次经180#—400#—800#—1200#水砂纸机械打磨，然后在所配置除油液(含30g/LNaOH、35g/LNa2CO3、40g/LNa3PO4的水溶液)中70℃恒温1min，除去残余油脂，用水冲洗后备用；
步骤二：将处理好的镍铝青铜合金用100mL/LH2SO4进行酸洗活化后，如实施案例1中的电镀参数电镀20min；
步骤三：将电镀后的镍铝青铜合金取出用去离子水冲洗干净，并用冷风吹干，放入管式炉中；
步骤四：如实施例1中，对管式炉先通氩气，在逐渐升温到675℃，保温6h后，结束热处理。
本实施例提供的镍铝青铜表面合金化后的截面扫描图和元素扩散分析，如图2所示。样品在王水溶液中浸渍60s，表层改性层外层为为Ni-Cu固溶体，厚度为8.98um，中间层为Ni-Al-Cu强化层，厚度为5.71um，改性层与基体结合力好。
实施例3
本实例涉及一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：将镍铝青铜合金表面依次经180#—400#—800#—1200#水砂纸机械打磨，然后在所配置除油液(含30g/LNaOH、35g/LNa2CO3、40g/LNa3PO4的水溶液)中70℃恒温1min，除去残余油脂，用水冲洗后备用；
步骤二：将处理好的镍铝青铜合金用100mL/LH2SO4进行酸洗活化后，如实施案例1中的电镀参数电镀20min；
步骤三：将电镀后的镍铝青铜合金取出用去离子水冲洗干净，并用冷风吹干，放入管式炉中；
步骤四：如实施例1中，对管式炉先通氩气，在逐渐升温到675℃，保温12h后，结束热处理。
本实施例提供的镍铝青铜表面合金化后的截面扫描图和元素扩散分析，如图3所示。样品在王水溶液中浸渍60s，表层改性层外层为为Ni-Cu固溶体，厚度为16.75um，中间层为Ni-Al-Cu强化层，厚度为14.25um，改性层与基体结合力好。
利用CHI660D电化学工作站对不同改性层在3.5％NaCl溶液中进行电化学腐蚀性能测试，可知镍铝青铜的阻抗谱半径最小，模拟电阻最小，即耐腐蚀性能最差。不同Ni-Cu层的阻抗谱半径随着Ni含量的减少而减少，即耐腐蚀性能随着Ni含量的减少而降低，但都明显高于基体镍铝青铜。通过盐雾试验可知，Ni-Cu层的腐蚀主要为晶界腐蚀，可有效解决电镀Ni涂层表面的点蚀。通过对截面进行扩散方向的纳米压痕测试，可知Ni-Cu固溶体、Ni-Al-Cu强化层、镍铝青铜基体的硬度分别为：2.4Gpa、6.5Gpa和2.2Gpa。
对比例1：
本对比例涉及一种共沉积方法得到Ni-Cu涂层的方法，所述方法得到的Ni-Cu涂层的Ni/Cu含量比取决于电流密度，同时对其表面性能有较大的影响。电流密度为-1.5mA/cm2时，得到38.9at％Cu含量的Ni-Cu涂层，且表面疏松粗糙，有许多缺陷和裂纹。随着电流密度的降低，Cu含量逐渐降低，表面缺陷减少。但铜含量的降低了表层的耐空蚀性能，且对于设计不同Ni-Cu含量比的涂层具有一定的局限性；共沉积Ni-Cu合金涂层与镍铝青铜基体之间的结合为机械结合，在高剪切应力下易脱落，从而腐蚀基体。
综上所述，本发明通过控制热处理时间可获得镍铝青铜表面改性层，其耐腐蚀性能和强度都增加；本发明的方法在镍铝青铜表面形成双层改性层：外层具有的高耐腐蚀性Ni-Cu固溶体层和内层具有的高强度和高结合力Ni-Al-Cu均匀层；电镀和热处理过程简单，成本低，经济有效。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
在镍铝青铜的表面电镀镍涂层；
在200～675℃下进行热处理，得到表面合金化的镍铝青铜。
2.如权利要求1所述的提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其特征在于，还包括在对所述镍铝青铜进行电镀前，先进行打磨并清洗除油的步骤。
3.如权利要求1所述的提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其特征在于，所述镍涂层的厚度为20～40um。
4.如权利要求1所述的提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其特征在于，所述电镀的步骤具体包括如下操作：
将镍铝青铜放置于电镀液中，调节所述电镀液的pH值为3.8～4.2，在49～51℃下进行脉冲电镀。
5.如权利要求4所述的提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其特征在于，所述脉冲电镀中，控制正向电流密度为30A/dm2，反向电流密度为0，脉冲频率为500Hz，占空比为20％，脉冲电镀的时间为10～20min。
6.如权利要求4所述的提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其特征在于，所述电镀液中包括如下盐：Ni(SO3NH2)2、NiCl2、H3BO3和C12H25SO4Na。
7.如权利要求6所述的提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其特征在于，所述Ni(SO3NH2)2的浓度为345.3～327.1g/L、所述NiCl2的浓度为8.18～32.7g/L、H3BO3的浓度为30～50g/L、所述C12H25SO4Na的浓度为0.1～0.15g/L。
8.如权利要求1所述的提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其特征在于，所述热处理的步骤具体包括如下操作：
将电镀后的镍铝青铜置于惰性气氛中，采用阶段式升温，依次升温至室温～200℃、200～400℃、400～600℃、600～675℃，且在200℃、400℃、600℃下分别保温10min。
9.如权利要求8所述的提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其特征在于，所述阶段式升温的升温速率为5～15℃/min。
10.如权利要求8所述的提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其特征在于，所述惰性气氛为氩气氛。
CN201610112917.XA 2016-02-29 2016-02-29 提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法 Pending CN105568325A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610112917.XA CN105568325A (zh) 2016-02-29 2016-02-29 提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610112917.XA CN105568325A (zh) 2016-02-29 2016-02-29 提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105568325A true CN105568325A (zh) 2016-05-11

Family

ID=55878931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610112917.XA Pending CN105568325A (zh) 2016-02-29 2016-02-29 提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105568325A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106835114A (zh) * 2017-01-21 2017-06-13 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种用于铜质螺旋桨表面损伤修复的冷喷涂装置及方法
CN111468817A (zh) * 2020-04-15 2020-07-31 河海大学常州校区 一种高锰铝青铜表面搅拌摩擦加工改性层的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101245480A (zh) * 2008-03-19 2008-08-20 厦门大学 一种在金属表面制备镍镀层的方法
CN101323961A (zh) * 2007-06-14 2008-12-17 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种耐热耐蚀低应力镀镍工艺
CN102330124A (zh) * 2011-10-31 2012-01-25 长沙宝锋能源科技有限公司 一种镀镍铜带的脉冲电化学沉积和组织调整工艺
CN103343367A (zh) * 2013-07-12 2013-10-09 深圳市中金高能电池材料有限公司 镀镍钢带及其制备方法
CN105177677A (zh) * 2015-08-18 2015-12-23 苏州尚康新材料科技有限公司 一种硬质颗粒强化的凸包状耐磨镀镍层的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101323961A (zh) * 2007-06-14 2008-12-17 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种耐热耐蚀低应力镀镍工艺
CN101245480A (zh) * 2008-03-19 2008-08-20 厦门大学 一种在金属表面制备镍镀层的方法
CN102330124A (zh) * 2011-10-31 2012-01-25 长沙宝锋能源科技有限公司 一种镀镍铜带的脉冲电化学沉积和组织调整工艺
CN103343367A (zh) * 2013-07-12 2013-10-09 深圳市中金高能电池材料有限公司 镀镍钢带及其制备方法
CN105177677A (zh) * 2015-08-18 2015-12-23 苏州尚康新材料科技有限公司 一种硬质颗粒强化的凸包状耐磨镀镍层的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黎樵燊 等: "《表面工程》", 30 November 2001 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106835114A (zh) * 2017-01-21 2017-06-13 中国人民解放军装甲兵工程学院 一种用于铜质螺旋桨表面损伤修复的冷喷涂装置及方法
CN111468817A (zh) * 2020-04-15 2020-07-31 河海大学常州校区 一种高锰铝青铜表面搅拌摩擦加工改性层的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5280957B2 (ja) 導電部材及びその製造方法
CN105506693A (zh) 一种提高耐腐蚀性的表面镍涂层晶粒度调控方法
CN103882492B (zh) 金属基体化学镀前处理方法
US6852445B1 (en) Battery sheath made of a formed cold-rolled sheet and method for producing battery sheaths
CN104562111B (zh) 一种提高镍铝青铜耐腐蚀能力的方法
CN108950671B (zh) 一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构及其制备方法和应用
CN100585020C (zh) 一种电刷镀纳米Ni-Fe合金镀层及其镀液、制备方法和用途
CN112376098B (zh) 一种钼铜合金表面电镀的方法
CN105568325A (zh) 提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法
CN111996570A (zh) 一种镁合金及其表面处理方法
CN101736228A (zh) 一种对耐海洋气候工程零件进行浸镀的方法
CN209779038U (zh) 一种不锈钢基耐蚀耐磨涂层结构的生产系统
CN106024975B (zh) 基于纳米多孔钼箔的钼/铂/银层状复合材料的制备方法
JP5694351B2 (ja) 海洋気候に耐えられる工事部材の塗層に対する拡散処理を施す方法
CN104726907A (zh) 一种镍钨氧化石墨烯复合镀液、镀膜及其制备方法
CN107190288B (zh) 一种hedp镀铜无孔隙薄层的制备方法
CN110004434A (zh) 用于抑制印制电路板锡须生长的化学浸锡镀液及施镀方法
CN105734630A (zh) 在低碳钢表面制备高耐腐蚀性的铜锌铜复合镀层的方法
CN112323115B (zh) 一种采用微弧氧化制备钛合金表面耐磨绝缘膜层的方法
CN113652690A (zh) 一种化学镀镍磷合金套镀硬铬的金属表面处理方法
WO1994012688A1 (de) Gleitelement und verfahren zu seiner herstellung
CN109267119B (zh) 磷青铜工件及其制作方法
CN111945194A (zh) 一种镍合金电镀液及电镀方法
JP4300132B2 (ja) 組成傾斜構造を持つ合金めっき皮膜及びその作製方法
CN114622194B (zh) 一种锌合金环保着色液及其着色工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160511

RJ01 Rejection of invention patent application after publication