CN113249713A - 一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其在不锈钢产品防腐蚀中的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其在不锈钢产品防腐蚀中的用途，所述铜合金工件包括铜合金基体和镍磷合金层，所述镍磷合金层镀覆于铜合金基体的表面；所述镍磷合金层中磷含量为11～14wt％，厚度为15～30μm。本发明所述铜合金工件通过镍磷合金镀层的使用，利用镍磷合金自身的耐腐蚀性以及低电位特性，将其镀在金属工件上配合使用，可有效抑制金属工件的电化学腐蚀，减缓腐蚀进程；所述铜合金工件用于不锈钢水密连接器的组装，其表面的镍磷合金镀层相对不锈钢、铜合金、钛合金等均处于阳极地位，不锈钢水密连接器得到电化学保护；所述铜合金工件的机械加工较为容易，制备简便，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于金属防腐蚀技术领域，涉及一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其用途，尤其涉及一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其在不锈钢产品防腐蚀中的用途。
背景技术
金属材料作为目前应用最广泛的材料种类之一，其腐蚀问题成为限制其使用寿命及应用领域的重要因素；其中，由于海水的特性使得海水腐蚀成为船舶、水下装备等金属制品常见的腐蚀原因。一般而言，基于不同的腐蚀机制，有不同的防护措施，对不锈钢而言，在海水中的腐蚀主要包括接触腐蚀、孔蚀以及缝隙腐蚀等几种，其实质通常均是由电位差而引起，最常用的防护措施则是牺牲阳极保护法。
基于金属材料种类的多样性，以及腐蚀类别的不同，相应的防护措施也呈现多样化；目前经常使用铜镍合金、钛合金等耐蚀材料解决海水中不锈钢腐蚀的问题，但由于不锈钢电极电位低于钛合金，在两者接触或连接的情况下，不锈钢材料难免发生阳极腐蚀。除此之外，电绝缘技术是解决异种金属接触腐蚀问题的重要手段，例如涂抹有机聚合物层，来抑制不锈钢在海水中的点蚀和缝隙腐蚀，但该方法中绝缘层长期浸泡容易被清洗掉，难以长期保护。
CN 101100752A公开了一种铜质海水管路集成防腐蚀方法，该方法采用铁合金牺牲阳极保护、化学镀Ni-P合金镀层以及电绝缘技术来防止铜合金海水管路系统腐蚀；采用法兰间式或管段式牺牲阳极复合材料结构，其铁合金牺牲阳极体为Fe与Mn、Cr或Al等元素的合金；复合结构的外壳采用和管路相同的铜质材料，在管路的内壁或弯头、三通管件的内壁镀镍磷镀层；对管件、设备异种金属接触的部位采用电绝缘防止电偶腐蚀，所用绝缘材料包括聚四氟乙烯、芳纶橡胶等。该防腐蚀方法采用综合防护方法，防护措施较为复杂，会极大增加海水管路的重量，且针对的管路材质较为单一，应用范围有限。
CN 110029379A公开了一种超宽不锈钢板材镀镍外观优化工艺，包括脱脂、热水浸洗、酸洗、水喷洗等，再依次采用预镀液、镍磷合金修正液和普通镀液镀镍，然后进行浸洗以及超声波清洗、干燥，得到镀镍不锈钢板材；该方法中通过对不锈钢板镀镍来提高其抗腐蚀性，但镍磷合金层的使用是为了提高镀层的致密性，并未明确其应用环境及腐蚀方式，无法明确是否适用于海水腐蚀。
综上所述，对于不锈钢部件的阳极保护，尤其是应用于海水等腐蚀性较强的环境时，还需要选择合适的牺牲阳极工件及其材质组成，对不锈钢等常用金属件均可起到较好的防腐蚀作用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其在不锈钢产品防腐蚀中的用途，所述铜合金工件通过镍磷合金镀层的使用，利用镍磷合金自身的耐腐蚀性以及低电位特性，可以对不锈钢、铜合金等材质形成阳极保护，将其镀在铜合金工件上与不锈钢等金属件配合使用，可有效抑制不锈钢的电化学腐蚀，并且结合高磷镍镀层自身的动力学缓蚀机制，减缓整个系统的腐蚀进程，极大延长使用时间。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种镀镍磷合金层的铜合金工件，所述铜合金工件包括铜合金基体和镍磷合金层，所述镍磷合金层镀覆于铜合金基体的表面；
所述镍磷合金层中磷含量为11～14wt％，例如11wt％、11.5wt％、12wt％、12.5wt％、13wt％、13.5wt％或14wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述镍磷合金层的厚度为15～30μm，例如15μm、18μm、20μm、22μm、25μm、27μm或30μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，对于金属制品的腐蚀问题，常采用阳极保护机制对金属部件进行防腐；通过采用镍磷合金作为耐腐蚀材料，其在腐蚀环境下能在合金表面形成磷富集层，使合金的溶解成为扩散控制过程，而合金内部的磷显部分负电性，与镍形成化学键，提高镍磷合金的抗溶解性，使得镍磷合金的腐蚀动力学过程极其缓慢；通过将镍磷合金作为镀层镀在铜合金工件表面，由于镍磷合金的电极电位相对常见的铜、不锈钢、钛等金属均较低，与金属制品配套使用，镍磷合金层作为阳极有效抑制不锈钢等金属的接触腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀的发生，大幅度减缓整个系统的腐蚀进程，延缓金属制品的使用时间。
其中，镍磷合金层的组成及厚度等参数是影响其耐腐蚀效果的重要因素，若镍磷合金中磷含量过低，会使得镀层本身的耐蚀性差，不足以提供长期的阳极保护特性，若磷含量过高，虽然耐蚀性更好，但工艺上实现成本过高，生产效率太低，且容易造成合金层强度降低；对于镍磷合金层厚度的选择，若镍磷合金层的厚度过小，会造成使用寿命不足，特别是容易造成机械损伤，若镍磷合金层的厚度过大，则会影响工件的装配使用。虽然镍磷合金层厚偏小时，即可形成静态海水条件下的阳极保护效果，但基于复杂的工况条件下，为防范装配和使用过程的机械损伤、含砂海水的磨蚀损伤等不可预期影响，需要适当增加厚度，但也不可过多增加镀层厚度形成冗余设计。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述铜合金基体包括铜合金紧固件、铜合金结构件或铜合金垫片中任意一种。
优选地，所述铜合金紧固件包括铜合金螺钉或铜合金螺栓。
优选地，所述铜合金包括锡青铜、锌黄铜、铅黄铜、镍铝青铜或海黄铜中任意一种，其中镍铝青铜以其高强度、高耐蚀性和易切削加工为最优选择。
作为本发明优选的技术方案，所述铜合金工件镀镍磷合金层的方法包括：采用镀镍磷溶液对铜合金工件进行化学镀沉积或电镀沉积，形成镍磷合金镀层。
作为本发明优选的技术方案，采用化学镀沉积方法时，化学镀镍磷溶液的组成包括硫酸镍、次亚磷酸钠、苹果酸、丁二酸钠和醋酸铅稳定剂。
本发明中，根据镍磷合金层组分含量的要求，以及化学镀沉积对镀镍磷溶液的要求，控制溶液各组分的浓度为硫酸镍31～35g/L，苹果酸17～20g/L，丁二酸钠15～18g/L，次亚磷酸钠18～21g/L，铅离子含量2ppm以下。
优选地，所述化学镀镍磷溶液的pH值为4.5～4.7，例如4.5、4.55、4.6、4.65或4.7等。
优选地，所述化学镀沉积的温度为88～92℃，例如88℃、89℃、90℃、91℃或92℃等。
优选地，采用电镀沉积方法时，电镀镍磷溶液的组成包括硫酸镍、氯化镍、亚磷酸、硼酸和乙基己基硫酸钠。
本发明中，根据镍磷合金层组分含量的要求，以及电镀沉积对镀镍磷溶液的要求，控制溶液各组分的浓度为硫酸镍230～250g/L，氯化镍40～50g/L，硼酸30～35g/L，亚磷酸20～30g/L，乙基己基硫酸钠0.05～0.08g/L。
优选地，所述电镀镍磷溶液的pH值为1.5～2.2，例如1.5、1.6、1.8、2或2.2等。
优选地，所述电镀沉积的温度为40～50℃，例如40℃、42℃、45℃、48℃或50℃等。
优选地，所述电镀沉积的电流密度为3～5A/dm2，例如3A/dm2、3.5A/dm2、5A/dm2、4.5A/dm2或5A/dm2等。
本发明中，在所述铜合金工件化学镀或电镀前先进行洗涤和活化，洗涤所用介质包括磷酸三钠、十二烷基硫酸钠等，所述活化所用介质包括稀硫酸、稀盐酸等；铜合金工件镀膜采用重铬酸钾溶液进行钝化处理。
本发明中，采用铜合金工件来镀覆镍磷合金层，而非直接镀覆在不锈钢基体上，主要是由于不锈钢镀镍工艺难度较大，且不锈钢加工难度较大；不锈钢化学镀镍需要先预镀镍，但预镀镍覆盖能力较差，深孔等低电流密度区域难以镀上，造成后续化学镍层覆盖困难，无法完全保证镀层结合力；而采用电镀方法时，不锈钢表面需要活化，即去除钝化膜，电位变负，镀层孔隙下的不锈钢基材不可避免会发生点蚀或闭塞电池腐蚀。
所述铜合金工件的机械加工较为容易，且镀镍磷合金层在铜合金工件上的镀覆工艺较为成熟，容易操作。
另一方面，本发明提供了一种上述镀镍磷合金层的铜合金工件的用途，所述镀镍磷合金层的铜合金工件用于不锈钢产品的防腐蚀。
优选地，所述不锈钢产品包括水密连接器。
优选地，所述水密连接器由不锈钢工件组装而成，或由不锈钢工件和钛合金工件共同组装而成。
作为本发明优选的技术方案，所述镀镍磷合金层的铜合金工件用于水密连接器产品的组装以及水密连接器在装备面板上的安装。
优选地，所述镀镍磷合金层的铜合金工件作为紧固件和连接环连接水密连接器的插头和插座，以及将水密连接器安装到水下装备的面板上。
本发明中，所述水密连接器的结构可以分为插头和插座，插头制作为水密电缆组件，采用镀镍磷合金层的铜合金螺栓将插座固定在钛合金材料的安装面板上，不锈钢水密连接器的插头和插座之间用镀镍磷合金层的铜合金连接环连接，密封界面使用涂硅脂的橡胶密封圈。
本发明中，所述水密连接器常用的不锈钢型号有SS304、SS316、SS321等，而钛合金工件的型号通常为TA和TC系列。
本发明所述镀镍磷合金层的铜合金工件用于水密连接器时，利用镍磷合金自身的耐腐蚀性以及低电位特性，对不锈钢、铜合金等材质均能形成阳极保护机制，所述铜合金工件作为紧固件或者接触零件用于不锈钢水密连接器的组装，其表面的镍磷合金镀层相对不锈钢、铜合金均处于阳极地位，不锈钢水密连接器得到电化学保护；即使与其他钛合金部件接触使用，不锈钢水密连接器也能得到充分的电化学保护，同时不锈钢产品在水中因氯离子引起的不锈钢零件表面点蚀和因闭塞电池引起的缝隙腐蚀也因上述阳极保护而避免，起到较好的防腐蚀效果。
本发明中不锈钢产品防腐蚀机制的设计，通过镀镍磷合金层的铜合金工件与不锈钢部件接触使用，大幅度抑制不锈钢在海水容易发生的点蚀、缝隙腐蚀以及与钛合金等高电位材料接触所发生的电偶腐蚀。
作为本发明优选的技术方案，所述镀镍磷合金层的铜合金工件的表面积占装备水下部分金属件总表面积的3％以上，例如3％、5％、10％、15％、20％、25％或30％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。虽然镍磷合金镀层的总面积稍微低于3％同样能发挥阳极保护的效果，但本发明作为金属阳极保护的一个情形，遵循阳极面积越大系统越安全的普遍原理。
优选地，所述水密连接器中不锈钢工件和钛合金工件接触使用时，所述镀镍磷合金层的铜合金工件的表面积占装备水下部分金属件总表面积的20％以上，例如20％、25％、30％、35％或40％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，采用所述镀镍磷合金层的铜合金工件进行阳极保护，不锈钢产品在海水中持续使用或间断使用，累计时间达到15000h(约2年)以上仍无腐蚀性失效表现。
作为本发明优选的技术方案，将采用所述镀镍磷合金层的铜合金工件的水密连接器置于人工海水中进行腐蚀试验。
优选地，所述人工海水为浓度为3～5wt％的氯化钠溶液，例如3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述腐蚀试验包括两组，一组是置于常温的人工海水中，另一组是交替置于常温和45～55℃的人工海水中，例如45℃、48℃、50℃、52℃或55℃等。
本发明中，海水腐蚀作为金属腐蚀的重要类型之一，采用氯化钠溶液模拟海水环境，除了常温的人工海水环境，还可模拟极恶劣的海水腐蚀环境，根据一天的温度变化，交替置于常温和高于常温的人工海水中，以更接近实际腐蚀环境。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述铜合金工件通过镍磷合金镀层的使用，利用镍磷合金自身的耐腐蚀性以及低电位特性，对不锈钢、铜合金等材质均能形成阳极保护，将其镀在金属工件上配合使用，可有效抑制金属工件的电化学腐蚀，减缓腐蚀进程，发生腐蚀的时间延缓20倍以上；
(2)本发明所述镀镍磷合金层的铜合金工件作为紧固件用于不锈钢水密连接器的组装，镍磷合金相对不锈钢、铜合金、钛合金均处于阳极地位，水密连接器得到电化学保护，且镍磷合金层与不锈钢材料不易产生粘结冷焊，镀合金层后的铜合金工件与不锈钢螺纹旋合不会发生咬死现象；
(3)本发明所述镀镍磷合金层的铜合金工件结构简单，制备简便，防腐蚀效果明显，应用前景广阔。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其用途，所述铜合金工件包括铜合金基体和镍磷合金层，所述镍磷合金层镀覆于铜合金基体的表面；
所述镍磷合金层中磷含量为11～14wt％，所述镍磷合金层的厚度为15～30μm。
所述镀镍磷合金层的铜合金工件用于不锈钢产品的防腐蚀。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其用途，所述铜合金工件包括铜合金基体和镍磷合金层，所述镍磷合金层镀覆于铜合金基体的表面；
所述镍磷合金层中磷含量为11wt％，所述镍磷合金层的厚度为20μm。
所述铜合金基体为铜合金螺钉和铜合金连接环，材质为锡青铜。
所述铜合金工件镀镍磷合金层的方法包括：采用镀镍磷溶液对铜合金工件进行电镀，所用电镀镍磷溶液的组成及含量依次为硫酸镍250g/L，氯化镍40g/L，硼酸30g/L，亚磷酸30g/L，乙基己基硫酸钠0.06g/L，所述电镀镍磷溶液的pH值为2，所述电镀的温度为50℃，电镀方式的电流密度为5A/dm2，形成镍磷合金镀层。
将所述镀镍磷合金层的铜合金工件用于不锈钢水密连接器的防腐蚀，所述水密连接器包括插头和插座，所述铜合金工件作为连接环连接水密连接器的插头和插座，作为螺钉将水密连接器固定到水下装备的钛合金面板上。
所述镀镍磷合金层的铜合金工件的表面积占装备水下部分金属件总表面积的10％。
将组装后的水密连接器置于人工海水中进行腐蚀试验，所述人工海水为浓度为3.5wt％的氯化钠溶液。
设置两组水密连接器，一组是置于常温的人工海水中，另一组是交替置于常温和50℃的人工海水中，常温人工海水14h，50℃人工海水10h，交替进行；一段时间后观察腐蚀情况。
本实施例中，经过腐蚀试验，置于常温的人工海水中的水密连接器，浸泡6个月仍无明显腐蚀发生；交替置于常温和50℃的人工海水中的水密连接器，浸泡3个月无明显腐蚀。
实施例2：
本实施例提供了一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其用途，所述铜合金工件包括铜合金基体和镍磷合金层，所述镍磷合金层镀覆于铜合金基体的表面；
所述镍磷合金层中磷含量为12wt％，所述镍磷合金层的厚度为15μm。
所述铜合金基体为铜合金螺栓和铜合金连接环，材质为镍铝青铜。
所述铜合金工件镀镍磷合金层的方法包括：采用镀镍磷溶液对铜合金工件进行化学镀沉积，所用化学镀镍磷溶液的组成及含量依次为硫酸镍32g/L，苹果酸20g/L，丁二酸钠15g/L，次亚磷酸钠20g/L，铅离子含量1.5ppm，所述化学镀镍磷溶液的pH值为4.5，所述化学镀沉积的温度为90℃，形成镍磷合金镀层。
将所述镀镍磷合金层的铜合金工件用于不锈钢水密连接器的防腐蚀，所述水密连接器包括插头和插座，所述铜合金工件作为连接环连接水密连接器的插头和插座，作为螺栓将水密连接器固定到水下装备的钛合金面板上。
所述水密连接器中不锈钢工件和钛合金工件接触使用，所述镀镍磷合金层的铜合金工件的表面积占装备水下部分金属件总表面积的20％。
将组装后的水密连接器置于人工海水中进行腐蚀试验，所述人工海水为浓度为5wt％的氯化钠溶液。
将水密连接器置于常温的人工海水中，一段时间后观察腐蚀情况。
本实施例中，经过腐蚀试验，浸泡6个月后，水密连接器的螺纹缝隙内没有可视的锈迹；浸泡1年后，镀镍磷合金层的铜合金螺栓仅棱边有轻微点蚀，不影响基本功能，水密连接器则无任何锈蚀；浸泡2年后，镀镍磷合金层的铜合金螺栓棱边点蚀略有扩大，镀层腐蚀面积少于3％且镀层无脱落，不影响基本功能，水密连接器则无任何锈蚀。
实施例3：
本实施例提供了一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其用途，所述铜合金工件包括铜合金基体和镍磷合金层，所述镍磷合金层镀覆于铜合金基体的表面；
所述镍磷合金层中磷含量为13wt％，所述镍磷合金层的厚度为30μm。
所述铜合金基体为铜合金螺钉和铜合金连接环，材质为锌黄铜。
所述铜合金工件镀镍磷合金层的方法包括：采用镀镍磷溶液对铜合金工件进行电镀，所用电镀镍磷溶液的组成及含量依次为硫酸镍250g/L，氯化镍40g/L，硼酸35g/L，亚磷酸20g/L，乙基己基硫酸钠0.08g/L，所述电镀镍磷溶液的pH值为1.5，所述电镀的温度为50℃，电镀的电流密度为3A/dm2，形成镍磷合金镀层。
将所述镀镍磷合金层的铜合金工件用于不锈钢水密连接器的防腐蚀，所述水密连接器包括插头和插座，所述铜合金工件作为连接环连接水密连接器的插头和插座，作为螺栓将水密连接器固定到水下装备的钛合金面板上。
所述水密连接器中不锈钢工件和钛合金工件接触使用，所述镀镍磷合金层的铜合金工件的表面积占装备水下部分金属件总表面积的25％。
将组装后的水密连接器置于人工海水中进行腐蚀试验，所述人工海水为浓度为4wt％的氯化钠溶液。
设置两组水密连接器，一组是置于常温的人工海水中，另一组是交替置于常温和45℃的人工海水中，常温人工海水12h，45℃人工海水12h，交替进行；一段时间后观察腐蚀情况。
本实施例中，经过腐蚀试验，置于常温人工海水中的水密连接器，浸泡8个月仍无明显腐蚀发生；交替置于常温和45℃的人工海水中的水密连接器，浸泡4个月无明显腐蚀。
实施例4：
本实施例提供了一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其用途，所述铜合金工件包括铜合金基体和镍磷合金层，所述镍磷合金层镀覆于铜合金基体的表面；
所述镍磷合金层中磷含量为14wt％，所述镍磷合金层的厚度为25μm。
所述铜合金基体为铜合金螺栓和铜合金连接环，材质为镍铝青铜。
所述铜合金工件镀镍磷合金层的方法包括：采用镀镍磷溶液对铜合金工件进行化学镀沉积，所用化学镀镍磷溶液的组成及含量依次为硫酸镍35g/L，苹果酸17g/L，丁二酸钠18g/L，次亚磷酸钠18g/L，铅离子含量2ppm，所述化学镀镍磷溶液的pH值为4.7，所述化学镀沉积的温度为92℃，形成镍磷合金镀层。
将所述镀镍磷合金层的铜合金工件用于不锈钢水密连接器的防腐蚀，所述水密连接器包括插头和插座，所述铜合金工件作为连接环连接水密连接器的插头和插座，作为螺栓将水密连接器固定到水下装备的钛合金面板上。
所述水密连接器中不锈钢工件和钛合金工件接触使用，所述镀镍磷合金层的铜合金工件的表面积占装备水下部分金属件总表面积的30％。
将组装后的水密连接器置于人工海水中进行腐蚀试验，所述人工海水为浓度为4.5wt％的氯化钠溶液。
将水密连接器置于常温的人工海水中，一段时间后观察腐蚀情况。
本实施例中，经过腐蚀试验，浸泡1年后，水密连接器和铜合金螺栓均无可视的点蚀或锈蚀。
对比例1：
本对比例提供了一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其用途，所述铜合金工件参照实施例1中的铜合金工件，区别仅在于：镍磷合金层中磷含量为7wt％。
所述水密连接器的组装及腐蚀试验条件与实施例1中相同。
本对比例中，由于镍磷合金层中磷含量过低，镍磷合金层的耐蚀性明显减弱，腐蚀试验后，置于常温的人工海水中的水密连接器，浸泡3个月镍磷合金镀层即发生腐蚀，斑点状暴露出铜合金基体，会逐步失去对不锈钢及铜合金基体的阳极保护作用；交替置于常温和50℃的人工海水中的水密连接器，浸泡2个月即发生明显腐蚀，暴露出铜合金基体面积达到5％左右，继续浸泡1个月失去对不锈钢及铜合金基体的阳极保护作用。
对比例2：
本对比例提供了一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其用途，所述铜合金工件参照实施例2中的铜合金工件，区别仅在于：镍磷合金层的厚度为10μm。
所述水密连接器的组装及腐蚀试验条件与实施例2中相同。
本对比例中，虽然高磷镍镀层较薄，合金表面磷化镍富集保护层也能形成，初期耐蚀作用没有影响，但由于镍磷合金层的厚度偏低，在装配和后期使用过程中容易造成机械损伤，通过模拟机械挫伤镀层后的人工海水试验，在相同的腐蚀时间内，挫伤至铜合金基体的镀层腐蚀比未受挫伤区域的腐蚀明显。
对比例3：
本对比例提供了一种水密连接器，所述水密连接器的组装参照实施例2，区别仅在于：采用不锈钢螺栓代替实施例2中的镀镍磷合金层的铜合金螺栓。
所述水密连接器的腐蚀试验条件与实施例2中相同。
本对比例中，由于不锈钢螺栓的耐蚀作用较弱，且不锈钢螺钉与不锈钢水密连接器螺纹连接容易咬死；进行腐蚀试验时，浸泡20天即观察到在螺纹缝隙处产生铁锈腐蚀痕迹，浸泡30天即观察到在螺纹缝隙处的铁锈扩散到表面，浸泡43天即观察到明显腐蚀，拆解观察橡胶密封圈下开始有点蚀痕迹。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述铜合金工件通过镍磷合金镀层的使用，利用镍磷合金自身的耐腐蚀性以及低电位特性，对不锈钢、铜合金等材质均能形成阳极保护，将其镀在金属工件上配合使用，可有效抑制金属工件的电化学腐蚀，减缓腐蚀进程，发生腐蚀的时间延缓20倍以上；所述镀镍磷合金层的铜合金工件作为紧固件用于不锈钢水密连接器的组装，镍磷合金相对不锈钢、铜合金、钛合金均处于阳极地位，水密连接器得到电化学保护，且镍磷合金层与不锈钢材料不易产生粘结冷焊，镀合金层后的铜合金工件与不锈钢螺纹旋合不会发生咬死现象；本发明所述镀镍磷合金层的铜合金工件结构简单，制备简便，防腐蚀效果明显，应用前景广阔。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细产品与方法，但本发明并不局限于上述详细产品与方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细产品与方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品的等效替换及辅助结构的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种镀镍磷合金层的铜合金工件，其特征在于，所述铜合金工件包括铜合金基体和镍磷合金层，所述镍磷合金层镀覆于铜合金基体的表面；
所述镍磷合金层中磷含量为11～14wt％，所述镍磷合金层的厚度为15～30μm。
2.根据权利要求1所述的镀镍磷合金层的铜合金工件，其特征在于，所述铜合金基体包括铜合金紧固件、铜合金结构件或铜合金垫片中任意一种；
优选地，所述铜合金紧固件包括铜合金螺钉；
优选地，所述铜合金包括锡青铜、锌黄铜、铅黄铜、镍铝青铜或海黄铜中任意一种，优选为镍铝青铜。
3.根据权利要求1或2所述的镀镍磷合金层的铜合金工件，其特征在于，所述铜合金工件镀镍磷合金层的方法包括：采用镀镍磷溶液对铜合金工件进行化学镀沉积或电镀沉积，形成镍磷合金镀层。
4.根据权利要求3所述的镀镍磷合金层的铜合金工件，其特征在于，采用化学镀沉积方法时，化学镀镍磷溶液的组成包括硫酸镍、次亚磷酸钠、苹果酸、丁二酸钠和醋酸铅稳定剂；
优选地，所述化学镀镍磷溶液的pH值为4.5～4.7；
优选地，所述化学镀沉积的温度为88～92℃。
5.根据权利要求3或4所述的镀镍磷合金层的铜合金工件，其特征在于，采用电镀沉积方法时，电镀镍磷溶液的组成包括硫酸镍、氯化镍、亚磷酸、硼酸和乙基己基硫酸钠；
优选地，所述电镀镍磷溶液的pH值为1.5～2.2；
优选地，所述电镀沉积的温度为40～50℃；
优选地，所述电镀沉积的电流密度为3～5A/dm2。
6.根据权利要求1-5任一项所述的镀镍磷合金层的铜合金工件的用途，其特征在于，所述镀镍磷合金层的铜合金工件用于不锈钢产品的防腐蚀；
优选地，所述不锈钢产品包括水密连接器；
优选地，所述水密连接器由不锈钢工件组装而成，或由不锈钢工件和钛合金工件共同组装而成。
7.根据权利要求6所述的用途，其特征在于，所述镀镍磷合金层的铜合金工件用于水密连接器产品的组装以及水密连接器在装备面板上的安装；
优选地，所述镀镍磷合金层的铜合金工件作为紧固件和连接环连接水密连接器的插头和插座，以及将水密连接器安装到水下装备的面板上。
8.根据权利要求6或7所述的用途，其特征在于，所述镀镍磷合金层的铜合金工件的表面积占装备水下部分金属件总表面积的3％以上；
优选地，所述水密连接器中不锈钢工件和钛合金工件接触使用时，所述镀镍磷合金层的铜合金工件的表面积占装备水下部分金属件总表面积的20％以上。
9.根据权利要求6-8任一项所述的用途，其特征在于，将采用所述镀镍磷合金层的铜合金工件的水密连接器置于人工海水中进行腐蚀试验；
优选地，所述人工海水为浓度为3～5wt％的氯化钠溶液。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述腐蚀试验包括两组，一组是置于常温的人工海水中，另一组是交替置于常温和45～55℃的人工海水中。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202110510565.4A CN113249713A (zh) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | 一种镀镍磷合金层的铜合金工件及其在不锈钢产品防腐蚀中的用途 |
Publications (1)
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