CN112323107A - 具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料及其制备方法，所述方法包括将NiSO₄、NiCl₂、H₃BO₃及纳米稀土盐颗粒混合并溶解于水中并采用超声波震荡均匀，制得电镀稀土镍溶液；将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀，获得覆盖有镍稀土镀层的黄铜；对所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜进行真空热处理即成。

Description

具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料及其制备方法

技术领域

本公开涉及合金材料技术领域，更具体地，涉及一种具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料及其制备方法。

背景技术

黄铜是由铜和锌所组成的合金材料，其具有较强的耐磨性能，常被用于制造阀门、水管、空调内外机连接管、散热器和螺母等零部件。但是黄铜在焊接过程中，由于锌的沸点较低，仅为907℃，因此焊接过程中极容易蒸发，这一点成为黄铜焊接的最大问题。在焊接高温作用下，焊条电弧焊时锌的蒸发量可高达40％，锌的大量蒸发不仅会导致焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能下降，还使之对应力腐蚀的敏感度增大，并且蒸发的锌在空气中立即被氧化成氧化锌，形成白色烟雾，给操作带来很大困难，还会影响焊工的身体健康，因此黄铜在应用到焊接场所时常常进行电镀镍处理，因为镍可以阻止黄铜基体中的锌向镀层表面扩散并发生氧化。但是由于现有技术中黄铜和镍层以机械结合力为主，前处理稍有不当就会导致二者的结合力不良，进而导致镀层脱落引起失效；此外，焊接后的黄铜基体晶粒粗大，锌元素会发生缺失，由此会造成焊接接头与基体成分的晶粒大小不同而腐蚀电位不同，引起电偶腐蚀、导致耐腐蚀性和力学性能的同时下降。

有鉴于此，需要提供一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料及其制备方法的新技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料的制备方法，所述方法包括：

将NiSO₄、NiCl₂、H₃BO₃及纳米稀土盐颗粒混合并溶解于水中并采用超声波震荡均匀，制得电镀稀土镍溶液；

将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀，获得覆盖有镍稀土镀层的黄铜；

对所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜进行真空热处理即成。

可选地，在所述电镀稀土镍溶液中，所述NiSO₄的质量浓度为220～350g/L，所述NiCl₂的质量浓度为40～50g/L，所述H₃BO₃的质量浓度为30～45g/L，所述纳米稀土盐的质量浓度为2-10g/L。

可选地，所述纳米稀土盐包括La、Ce、Y、Pr、Nd、Sm的氧化合物或氯化物中的至少一种。

可选地，所述纳米稀土盐的纯度不小于99％。

可选地，所述纳米稀土盐的粒径范围为20-40nm。

可选地，所述黄铜基体的化学式为Cu_xZn_yM_z，其中，M包括锡、铝、锰、铁、硅、镍、铅元素中的至少一种；Cu含量x为57％-97％，Zn含量y为3％-43％，M含量z为0.01％～4％，其他杂质含量不超过1％。

可选地，所述采用超声波震荡的时间为2-5h，频率为10-30HZ。

可选地，所述将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀具体包括：

将所述黄铜基体作为电镀阴极材料，并采用金属镍作为电镀阳极材料，电镀时的电源为稳压直流电源，电流密度为3-4A/dm²，电镀时的温度为40-60℃，电镀时所述电镀稀土镍溶液的PH值保持在4-5。

可选地，所述电镀阳极材料金属镍的纯度不小于99.9％。

可选地，所述对所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜进行真空热处理具体包括：

将所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜在60-100℃的温度下烘干后放置于真空热处理炉内，以8-15℃/min的速度升温至450～650℃，然后保温1～12h，再随炉冷却至室温即可。

可选地，所述真空热处理炉的真空度保持在5×10^-3Pa以下。

可选地，在将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀之前，所述方法还包括：

对所述黄铜基体进行清洗处理。

可选地，所述清洗处理具体包括：

首先采用碱性溶液清洗所述黄铜基体，然后采用去离子水清洗所述黄铜基体，再采用酸性溶液清洗所述黄铜基体，最后采用去离子水清洗所述黄铜基体。

根据本公开的第二方面，提供了一种具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料，所述黄铜材料采用如第一方面所述方法制得，所述黄铜材料包括：

黄铜基体，在所述黄铜基体的表层覆盖有镍稀土镀层，在所述黄铜基体的表层与所述镍稀土镀层之间形成有镍铜锌稀土扩散合金层。

可选地，所述镍稀土镀层的厚度为0.1-20μm；所述镍铜锌稀土扩散合金层的厚度为0.5-20μm。

采用本公开实施例的方法制得的黄铜材料，稀土元素和镍元素在黄铜基体中共同扩散，提高扩散深度、细化基体晶粒，避免了单独的镍元素扩散对黄铜基体造成晶粒粗大的现象，同时可以避免扩散和焊接过程中锌元素的析出现象，提高镀层和基体的综合力学性能、焊接性能、耐蚀性能和结合力。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开的原理。

图1为本公开实施例提供的具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料的层状结构示意图。

图2为本公开实施例提供的具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料整体结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本公开实施例提供了一种具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料的制备方法，所述方法包括：

将NiSO₄、NiCl₂、H₃BO₃及纳米稀土盐颗粒混合并溶解于水中并采用超声波震荡均匀，制得电镀稀土镍溶液；

将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀，获得覆盖有镍稀土镀层的黄铜；

对所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜进行真空热处理即成。

采用本公开实施例的方法制得的黄铜材料，首先制成电镀稀土镍溶液，将黄铜基体放入该电镀稀土镍溶液中进行电镀，再进行高温真空热处理后，镍元素和稀土元素可以共同扩散到黄铜基体的晶界中，并且可以提高镍元素的扩散深度，增强镀层与基体的结合力。其次、稀土元素和镍元素在黄铜基体中的共同扩散能够细化黄铜基体的晶粒，从而提高黄铜基体的综合力学性能和焊接性能，避免焊接后黄铜基体的晶粒粗大。此外、纳米稀土盐的添加不仅可以在热处理扩散时抑制基体铜和锌在镀层中的扩散，这样可以延长扩散时间，提高稀土元素和镍元素在黄铜基体中的扩散层深度，并且不用担心基体元素向镀层发生扩散；再者可以避免黄铜基体中锌在焊接过程中向镀层表面的扩散，从而可以避免黄铜基体中发生锌缺失导致的焊接接头与黄铜基体成分不同而引起电偶腐蚀，这样黄铜基体的综合力学性能会得到提高。

综上所述，稀土元素和镍元素在黄铜基体中共同扩散，提高扩散深度、细化基体晶粒，避免了单独的镍元素扩散对黄铜基体造成晶粒粗大的现象，同时可以避免扩散和焊接过程中锌元素的析出现象，提高镀层和基体的综合力学性能、焊接性能、耐蚀性能和结合力。

下面对纳米稀土元素添加于镍镀层中进行扩散能够提高镀层结合力和焊接性能的原理进行详细解释：

第一，稀土元素的原子半径较大，高温热处理时可在金属表面的缺陷处渗入，引起铜原子的点阵畸变，抑制晶粒长大，从而使黄铜晶粒得到细化、焊接性能提高，同时黄铜基体中的杂质会在晶界处偏析，晶界处的自由能降低，此时，稀土元素、镍元素、锌扩散原子获得较高的原子能量，扩散原子在晶界处的扩散激活能要远小于晶体内的扩散激活能，于是形成扩散通道，晶界迁移能提高，促进晶界迁移，使得镍铜锌的扩散层厚度增加，镀层结合力得到提高。第二，纳米稀土在镀镍层中弥散分布，使热扩散时黄铜基体中的铜和锌原子在镀层中的扩散受阻，这样能够在保证稀土元素和镍元素在黄铜基体中扩散时黄铜中的铜和锌不会扩散到镀层表面，同时也能够保证焊接时锌原子的运动受到阻力，避免焊接时黄铜基体中的锌原子快速扩散到镀层表面引起的失效。

在一个实施例中，在所述电镀稀土镍溶液中，所述NiSO₄的质量浓度为220～350g/L，所述NiCl₂的质量浓度为40～50g/L，所述H₃BO₃的质量浓度为30～45g/L，所述纳米稀土盐的质量浓度为2-10g/L。

由于过多的纳米稀土盐会导致镀层内应力增大，从而造成镀层粗糙或开裂，故在所述电镀稀土镍溶液中，纳米稀土盐的浓度不超过10g/L。

在一个实施例中，所述纳米稀土盐包括La、Ce、Y、Pr、Nd、Sm的氧化合物或氯化物中的至少一种。

在该具体的例子中，纳米稀土盐可以是单独的La、Ce、Y、Pr、Nd、Sm的氧化合物或氯化物，也可以是La、Ce、Y、Pr、Nd、Sm的氧化合物或氯化物的两种以上的组合。

在一个实施例中，所述纳米稀土盐的纯度不小于99％。所述纳米稀土盐的粒径范围为20-40nm。所述黄铜基体的化学式为Cu_xZn_yM_z，其中，M包括锡、铝、锰、铁、硅、镍、铅元素中的至少一种；Cu含量x为57％-97％，Zn含量y为3％-43％，M含量z为0.01％～4％，其他杂质含量不超过1％。

在一个实施例中，所述采用超声波震荡的时间为2-5h，频率为10-30HZ。

将纳米稀土盐溶液加入到电镀镍溶液中并采用超声波震荡2-5h，震荡频率为10-30HZ，保证纳米稀土盐在电镀镍溶液中能够分散均匀。

在一个实施例中，所述将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀具体包括：

将所述黄铜基体作为电镀阴极材料，并采用金属镍作为电镀阳极材料，电镀时的电源为稳压直流电源，电流密度为3-4A/dm²，电镀时的温度为40-60℃，电镀时所述电镀稀土镍溶液的PH值保持在4-5。

在一个实施例中，进一步地，所述金属镍的纯度不小于99.9％。

在一个实施例中，所述对所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜进行真空热处理具体包括：

将所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜在60-100℃的温度下烘干后放置于真空热处理炉内，以8-15℃/min的速度升温至450～650℃，然后保温1～12h，再随炉冷却至室温即可。

在真空热处理炉内，热处理的温度保持在450～650℃的范围内，从而避免在450℃以下热处理时稀土元素和镍元素在黄铜基体中的扩散效率较慢，而在650℃以上进行热处理则会导致黄铜基体产生孔洞、从而降低黄铜基体的性能。

在一个实施例中，进一步地，所述真空热处理炉的真空度保持在5×10^-3Pa以下。

在一个实施例中，在将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀之前，所述方法还包括：

对所述黄铜基体进行清洗处理。

在将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀之前首先对黄铜基体进行清洗处理，这样可以保证黄铜基体在进行电镀前的表面洁净度，从而提高黄铜基体与镍稀土镀层的结合力。

在一个实施例中，进一步地，所述清洗处理具体包括：

首先采用碱性溶液清洗所述黄铜基体，然后采用去离子水清洗所述黄铜基体，再采用酸性溶液清洗所述黄铜基体，最后采用去离子水清洗所述黄铜基体。

具体可选地，所述碱性溶液为将NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄、Na₂SiO₃·9H₂O溶解于去离子水或纯净水中所形成；具体可选地，所述碱性溶液中NaOH的质量浓度为50-80g/L，Na₂CO₃的质量浓度为30-50g/L，Na₃PO₄的质量浓度为30-50g/L，Na₂SiO₃·9H₂O的质量浓度为5-15g/L。具体可选地，所述碱性溶液的温度为50-80℃，采用碱性溶液进行清洗的时间为5-20min；具体可选地，在采用碱性溶液进行清洗时的超声波频率为10-30HZ。

具体可选地，所述酸性溶液是质量百分比为5-15％的H₂SO₄水溶液或盐酸水溶液；具体可选地，所述酸性溶液的温度为20-35℃，采用酸性溶液进行清洗的时间为15-60s。

参照图1所示，本公开实施例还提供了一种具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料，所述黄铜材料采用如上所述的方法制得，所述黄铜材料包括：

黄铜基体1，在所述黄铜基体1的表层覆盖有镍稀土镀层3，在所述黄铜基体1的表层与所述镍稀土镀层3之间形成有镍铜锌稀土扩散合金层2。

在一个实施例中，进一步地，所述镍稀土镀层3的厚度为0.1-20μm；所述镍铜锌稀土扩散合金层2的厚度为0.5-20μm。

在该具体的例子中，之所以将镍稀土镀层3的厚度控制在20μm以下，是由于较高的厚度会导致稀土元素和镍元素向基体中扩散较慢、扩散效率降低。

以下通过实施例及对比例对本申请进行举例说明；在下述实施例及对比例中，将如图2所示的黄铜螺母01作为黄铜基体，黄铜螺母01的规格为φ4.5*M3*2.7，所述的黄铜螺母01可以应用在智能手表、智能手环、智能音箱等消费类电子产品中作为热熔螺母或嵌件螺母。

实施例1：

S101、提供黄铜，所述黄铜的化学式为Cu₅₇Zn_41.2Fe_0.3Pb_0.5，杂质含量为1％；

S102、将NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄、Na₂SiO₃·9H₂O溶解于去离子水或纯净水中所形成碱性溶液，其中NaOH的质量浓度为50g/L，Na₂CO₃的质量浓度为30g/L，Na₃PO₄的质量浓度为50g/L，Na₂SiO₃·9H₂O的质量浓度为15g/L；所述碱性溶液的温度为50℃；采用所述碱性溶液对所述黄铜基体进行超声清洗20min，其中超声清洗的超声波频率为20HZ；

S103、采用去离子水清洗所述黄铜基体；

S104、采用酸性溶液清洗所述黄铜基体15s；所述酸性溶液是温度为20℃、质量百分比为5％的H₂SO₄水溶液；

S105、采用去离子水清洗所述黄铜基体；

S106、将NiSO₄、NiCl₂、H₃BO₃、纳米LaCl₂颗粒混合并溶解于水中，并采用频率为10HZ的超声波震荡2h，制得混合均匀的电镀稀土镍溶液；在所述电镀稀土镍溶液中，NiSO₄的质量浓度为220g/L，NiCl₂的质量浓度为40g/L，H₃BO₃的质量浓度为30g/L，LaCl₂的质量浓度为2g/L；LaCl₂为纳米颗粒，粒径为20nm，纯度为99.9％；

S107、将黄铜基体作为电镀阴极材料，并采用金属镍作为电镀阳极材料，将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀，获得覆盖有镍稀土镀层的黄铜；电镀时的电源为稳压直流电源，电流密度为3A/dm²，电镀时的温度为40℃，电镀时所述电镀稀土镍溶液的PH值保持在4，电镀时间60min；

S108、将所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜在60℃的温度下烘干后放置于真空热处理炉内，真空度保持在1×10^-3Pa，以15℃/min的速度升温至450℃，然后保温2h，再随炉冷却至室温即可。

对比例1：

S101、提供黄铜，所述黄铜的化学式为Cu₅₇Zn_41.2Fe_0.3Pb_0.5，杂质含量为1％；

S102、将NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄、Na₂SiO₃·9H₂O溶解于去离子水或纯净水中所形成碱性溶液，其中NaOH的质量浓度为50g/L，Na₂CO₃的质量浓度为30g/L，Na₃PO₄的质量浓度为50g/L，Na₂SiO₃·9H₂O的质量浓度为15g/L；所述碱性溶液的温度为50℃；采用所述碱性溶液对所述黄铜基体进行超声清洗20min，其中超声清洗的超声波频率为20HZ；

S103、采用去离子水清洗所述黄铜基体；

S104、采用酸性溶液清洗所述黄铜基体15s；所述酸性溶液是温度为20℃、质量百分比为5％的H₂SO₄水溶液；

S105、采用去离子水清洗所述黄铜基体；

S106、将NiSO₄、NiCl₂、H₃BO₃混合并溶解于水中，并采用频率为10HZ的超声波震荡2h，制得混合均匀的电镀镍溶液；在所述电镀镍溶液中，NiSO₄的质量浓度为220g/L，NiCl₂的质量浓度为40g/L，H₃BO₃的质量浓度为30g/L；

S107、将黄铜基体作为电镀阴极材料，并采用金属镍作为电镀阳极材料，将黄铜基体放入所述电镀镍溶液中进行电镀，获得覆盖有镍镀层的黄铜；电镀时的电源为稳压直流电源，电流密度为3A/dm²，电镀时的温度为40℃，电镀时所述电镀镍溶液的PH值保持在4，电镀时间60min；

S108、将所述覆盖有镍镀层的黄铜在60℃的温度下烘干后放置于真空热处理炉内，真空度保持在1×10^-3Pa，以15℃/min的速度升温至450℃，然后保温2h，再随炉冷却至室温即可。

实施例2：

S101、提供黄铜，所述黄铜的化学式为Cu₉₅Zn_4.6Fe_0.1Sn_0.3，杂质含量为0.1％；

S102、将NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄、Na₂SiO₃·9H₂O溶解于去离子水或纯净水中所形成碱性溶液，其中NaOH的质量浓度为50g/L，Na₂CO₃的质量浓度为30g/L，Na₃PO₄的质量浓度为50g/L，Na₂SiO₃·9H₂O的质量浓度为15g/L；所述碱性溶液的温度为50℃；采用所述碱性溶液对所述黄铜基体进行超声清洗20min，其中超声清洗的超声波频率为20HZ；

S103、采用去离子水清洗所述黄铜基体；

S104、采用酸性溶液清洗所述黄铜基体10s；所述酸性溶液是温度为20℃、质量百分比为4％的H₂SO₄水溶液；

S105、采用去离子水清洗所述黄铜基体；

S106、将NiSO₄、NiCl₂、H₃BO₃、纳米CeO₂颗粒混合并溶解于水中，并采用频率为30HZ的超声波震荡5h，制得混合均匀的电镀稀土镍溶液；在所述电镀稀土镍溶液中，NiSO₄的质量浓度为350g/L，NiCl₂的质量浓度为50g/L，H₃BO₃的质量浓度为45g/L，CeO₂的质量浓度为10g/L；CeO₂为纳米颗粒，粒径为40nm，纯度为99.99％；

S107、将黄铜基体作为电镀阴极材料，并采用金属镍作为电镀阳极材料，将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀，获得覆盖有镍稀土镀层的黄铜；电镀时的电源为稳压直流电源，电流密度为4A/dm²，电镀时的温度为50℃，电镀时所述电镀稀土镍溶液的PH值保持在5，电镀时间120min；

S108、将所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜在100℃的温度下烘干后放置于真空热处理炉内，真空度保持在2×10^-3Pa，以8℃/min的速度升温至650℃，然后保温12h，再随炉冷却至室温即可。

对比例2：

S101、提供黄铜，所述黄铜的化学式为Cu₉₅Zn_4.6Fe_0.1Sn_0.3，杂质含量为0.1％；

S102、将NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄、Na₂SiO₃·9H₂O溶解于去离子水或纯净水中所形成碱性溶液，其中NaOH的质量浓度为50g/L，Na₂CO₃的质量浓度为30g/L，Na₃PO₄的质量浓度为50g/L，Na₂SiO₃·9H₂O的质量浓度为15g/L；所述碱性溶液的温度为50℃；采用所述碱性溶液对所述黄铜基体进行超声清洗20min，其中超声清洗的超声波频率为20HZ；

S103、采用去离子水清洗所述黄铜基体；

S104、采用酸性溶液清洗所述黄铜基体10s；所述酸性溶液是温度为20℃、质量百分比为4％的H₂SO₄水溶液；

S105、采用去离子水清洗所述黄铜基体；

S106、将NiSO₄、NiCl₂、H₃BO₃混合并溶解于水中，并采用频率为30HZ的超声波震荡5h，制得混合均匀的电镀镍溶液；在所述电镀镍溶液中，NiSO₄的质量浓度为350g/L，NiCl₂的质量浓度为50g/L，H₃BO₃的质量浓度为45g/L；

S107、将黄铜基体作为电镀阴极材料，并采用金属镍作为电镀阳极材料，将黄铜基体放入所述电镀镍溶液中进行电镀，获得覆盖有镍镀层的黄铜；电镀时的电源为稳压直流电源，电流密度为4A/dm²，电镀时的温度为50℃，电镀时所述电镀镍溶液的PH值保持在5，电镀时间120min；

S108、将所述覆盖有镍镀层的黄铜在100℃的温度下烘干后放置于真空热处理炉内，真空度保持在2×10^-3Pa，以8℃/min的速度升温至650℃，然后保温12h，再随炉冷却至室温即可。

性能测试：将获得的黄铜螺母过回流焊200℃、15s然后与PCB板焊接，将获得的焊接件采用《GB/T 6462-2005金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法》测试镀层和扩散层厚度，并根据《ASTM E112-2013平均晶粒度测定的标准试验方法》测量焊接后的黄铜基体晶粒大小，采用《GB-T15074-2008电子探针定量分析方法通则》测试及确认黄铜基体中的锌含量和最外镍层中是否有锌。

表1：

实施例1与实施例2将黄铜基体放入含有纳米稀土盐颗粒的电镀稀土镍溶液中进行电镀；而对比例1与对比例2将黄铜基体放入不含纳米稀土盐颗粒的电镀液中进行电镀。由表1可知，与对比例1及对比例2相比，实施例1与实施例2具有以下特点：(1)镍铜锌的扩散层厚度明显增加；(2)黄铜基体中的锌含量基本无变化，最外镍层无锌，可有效控制焊接后锌向镀镍层的扩散；(3)黄铜基体的晶粒大小明显降低、提高了黄铜基体的基础性能。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

将NiSO₄、NiCl₂、H₃BO₃及纳米稀土盐颗粒混合并溶解于水中并采用超声波震荡均匀，制得电镀稀土镍溶液；

将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀，获得覆盖有镍稀土镀层的黄铜；

对所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜进行真空热处理即成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述电镀稀土镍溶液中，所述NiSO₄的质量浓度为220～350g/L，所述NiCl₂的质量浓度为40～50g/L，所述H₃BO₃的质量浓度为30～45g/L，所述纳米稀土盐的质量浓度为2-10g/L。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米稀土盐包括La、Ce、Y、Pr、Nd、Sm的氧化合物或氯化物中的至少一种；所述纳米稀土盐的纯度不小于99％；所述纳米稀土盐的粒径范围为20-40nm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黄铜基体的化学式为Cu_xZn_yM_z，其中，M包括锡、铝、锰、铁、硅、镍、铅元素中的至少一种；Cu含量x为57％-97％，Zn含量y为3％-43％，M含量z为0.01％～4％，其他杂质含量不超过1％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用超声波震荡的时间为2-5h，频率为10-30HZ。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀具体包括：

将所述黄铜基体作为电镀阴极材料，并采用金属镍作为电镀阳极材料，电镀时的电源为稳压直流电源，电流密度为3-4A/dm²，电镀时的温度为40-60℃，电镀时所述电镀稀土镍溶液的PH值保持在4-5；所述电镀阳极材料金属镍的纯度不小于99.9％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜进行真空热处理具体包括：

将所述覆盖有镍稀土镀层的黄铜在60-100℃的温度下烘干后放置于真空热处理炉内，以8-15℃/min的速度升温至450～650℃，然后保温1～12h，再随炉冷却至室温即可。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述真空热处理炉的真空度保持在5×10^{- 3}Pa以下。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将黄铜基体放入所述电镀稀土镍溶液中进行电镀之前，所述方法还包括：

对所述黄铜基体进行清洗处理；

所述清洗处理具体包括：

首先采用碱性溶液清洗所述黄铜基体，然后采用去离子水清洗所述黄铜基体，再采用酸性溶液清洗所述黄铜基体，最后采用去离子水清洗所述黄铜基体。

10.一种具有纳米稀土镍镀层的黄铜材料，所述黄铜材料采用如权利要求1-9中任一项所述方法制得，所述黄铜材料包括：

黄铜基体(1)，在所述黄铜基体(1)的表层覆盖有镍稀土镀层(3)，在所述黄铜基体(1)的表层与所述镍稀土镀层(3)之间形成有镍铜锌稀土扩散合金层(2)。

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