CN113512742B

CN113512742B - 一种高温合金表面的预处理方法和一种高温合金表面电沉积的方法

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Publication number: CN113512742B
Application number: CN202110441122.4A
Authority: CN
Inventors: 汪镇涛; 王帅星; 邵志松; 田礼熙; 杜楠
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2041-04-23
Also published as: CN113512742A

Abstract

本发明涉及材料表面处理技术领域，尤其涉及一种高温合金表面的预处理方法和一种高温合金表面电沉积的方法。本发明提供的高温合金表面的预处理方法，包括以下步骤：将高温合金依次进行激光清洗、浸锌和闪镀镍。本发明提供的预处理方法对高温合金采用依次进行激光清洗、浸锌和闪镀镍的复合预处理方式，有效提高了高温合金与电沉积层之间的结合力。由实施例的结果表明，采用本方法提供的方法对高温合金进行预处理后，再进行电沉积，沉积的镀层完整，无剥落和起皮现象，高温合金与电沉积层之间的结合力大幅提升，其结合强度>60MPa。

Description

一种高温合金表面的预处理方法和一种高温合金表面电沉积的方法

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，尤其涉及一种高温合金表面的预处理方法和一种高温合金表面电沉积的方法。

背景技术

镍基高温合金(GH4169、GH738、K423A等)由于其优异的力学性能、抗疲劳性能及抗高温氧化性能等而被广泛的用于航空发动机的叶片、转动轴、尾喷管等热端部件。然而，随着新一代航空发动机的推重比的不断提高，航空发动机部件在工作过程中所承受的高温、热应力、离心力和振动应力等多种复杂载荷水平越来越高，因此，需要对镍基高温合金施加耐磨、耐高温涂层进行防护。

在耐磨、耐高温涂层的制备工艺中，电沉积技术具有尺寸精度控制好、粗糙度低、致密度高、成本低等优点，因此具有明显优势。然而，高温合金在前序热处理加工过程中极易形成氧化皮，如果不对其有效清除，将严重影响电沉积层与镀层之间的结合力；此外，镍基高温合金中往往含有高含量的Cr，以GH4169合金为例，其Cr含量为17～21wt％，极易发生钝化，形成一层致密的氧化膜，严重影响了高温合金表面的导电性和化学活性，使得施镀困难、镀层与基体结合力差。因此，适当的预处理是高温合金表面获得良好电沉积层的前提。

目前，高温合金的电沉积预处理往往采用活化之后再闪镀镍的方法，此方法虽可在一定程度上改善镀层结合力，但结合力仍旧较低，造成在应用过程中经该工艺处理的电沉积层合格率较低、抽样测试时镀层较易剥落，无法满足大规模的加工需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高温合金表面的预处理方法和一种高温合金表面电沉积的方法，本发明提供的高温合金表面电沉积预处理的方法显著提高了高温合金和电沉积层的结合力。

本发明提供了一种高温合金表面的预处理方法，包括以下步骤：将高温合金依次进行激光清洗、浸锌和闪镀镍。

优选的，所述浸锌形成的锌层在所述高温合金表面的覆盖率≥90％；

所述闪镀镍形成镍层的厚度为1～2μm。

优选的，所述激光清洗的条件包括：激光输出功率为60～80W，激光重复频率为20～30KHz，扫描速率为300～400mm/s，扫描间距为0.04～0.06mm。

优选的，所述激光清洗的次数为1次或2次。

优选的，所述浸锌包括：将所述激光清洗后的高温合金依次在一次浸锌液中进行一次浸锌、在退锌液中进行退锌和在二次浸锌液中进行二次浸锌；

所述一次浸锌的时间为1.5～3min；

所述退锌的时间为20～40s；

所述二次浸锌的时间为0.5～1.5min。

优选的，所述镀镍的条件包括：镀镍的温度为55～60℃，镀镍的时间为1～2min，镀镍的电流密度为3～5A/dm²。

优选的，所述一次浸锌液和二次浸锌液包含锌离子、氢氟酸和有机酸，所述一次浸锌液和二次浸锌液中锌离子的质量浓度独立的为2.27～4.55g/L、氢氟酸的体积浓度独立的为70～90mL/L、有机酸的体积浓度独立的为10～30mL/L；所述氢氟酸的体积百分比浓度为30～45％。

优选的，所述闪镀镍用电镀液包含可溶性镍盐、强酸和表面活性剂，所述电镀液中可溶性镍盐的质量浓度为150～250g/L、强酸的体积浓度为5～20mL/L、表面活性剂的质量浓度为0.05～0.15g/L；所述强酸的体积百分比浓度为15～30％。

本发明提供了一种高温合金表面电沉积的方法，包括以下步骤：

将高温合金按照上述技术方案所述的预处理方法进行表面预处理，得到表面具有过渡层的高温合金，所述过渡层由锌层和镍层组成；

在将所述表面具有过渡层的高温合金的过渡层表面进行电沉积镍或铜。

优选的，所述电沉积镍的条件包括：电沉积的温度为55～60℃，电沉积的时间为30～60min，电沉积的电流密度为2.5～4A/dm²。

本发明提供了一种高温合金表面的预处理方法，包括以下步骤：将高温合金依次进行激光清洗、浸锌和闪镀镍。本发明提供的方法在高温合金表面依次进行激光清洗、浸锌和闪镀镍的复合预处理方式，有效提高了高温合金与电沉积层之间的结合力。本发明首先利用激光清洗去除高温合金表面的油污、自然氧化膜，并改善了高温合金的表面金属的活性，有利于后续浸锌时，锌离子与高温合金表面金属离子的置换反应；然后通过浸锌和闪镀镍在高温合金表面形成晶须状锌层和薄镍层的复合过渡层；其中，锌层中的锌元素和高温合金表面的金属元素发生置换反应，从而提高锌层和高温合金基体的结合能力；而薄镍层为疏松态结构，在锌层和电沉积层之间具有“机械嵌合”作用，更有利于高温合金和电沉积层的紧密结合。本发明通过依次进行激光清洗、浸锌和闪镀镍，在高温合金基体表面形成过渡层，有效提高基体与电沉积层之间的结合力，使镀层不易脱落。由实施例的结果表明，采用本方法提供的方法对高温合金进行预处理后，再进行电沉积，沉积的镀层完整，无剥落和起皮现象，高温合金与电沉积层之间的结合力大幅提升，其结合强度>60MPa。

附图说明

图1为本发明实施例1和对比例1提供的方法制备的电沉积镍层的划痕法结合力测试结果；

图2为本发明实施例1高温合金进行激光清洗后的表面电镜照片；

图3为本发明实施例1高温合金进行一次浸锌后的表面电镜照片；

图4为本发明实施例1高温合金进行退锌后的表面电镜照片；

图5为本发明实施例1高温合金进行二次浸锌后的表面电镜照片；

图6为本发明实施例1高温合金进行闪镀镍后的表面电镜照片。

具体实施方式

在本发明中，所述高温合金优选包括镍基高温合金、钴基高温合金或铁基高温合金，更优选包括含有铬元素的镍基高温合金、含有铬元素的钴基高温合金或含有铬元素的铁基高温合金。

本发明提供的高温合金表面的预处理方法，将高温合金进行激光清洗；在本发明中，所述激光清洗的条件优选包括：激光输出功率优选为60～80W，更优选为65～70W；激光重复频率优选为20～30KHz，更优选为23～25KHz；激光扫描速率优选为300～400mm/s，更优选为320～360mm/s；激光扫描间距优选为0.04～0.06mm，更优选为0.045～0.05mm。

在本发明中，所述激光清洗的次数优选为1次或2次，更优选为2次。

在本发明中，所述激光清洗优选在激光清洗机中进行，所述激光清洗机优选具有ns脉宽、平顶光、矩形光斑。在本发明的具体实施例中，所述激光清洗的具体实施步骤为：将高温合金试样置于激光清洗机中激光器的下方，调整好激光焦距，按规范设置激光输出功率、激光重复频率、扫描速率和清洗次数，启动设备进行激光清洗。在本发明中，所述激光焦距优选为焦距为195～200mm。

本发明通过激光清洗去除高温合金表面的油污和氧化膜。

本发明优选将激光清洗完成后的高温合金试样进行后处理，得到激光清洗后的高温合金；在本发明中，所述后处理优选包括水洗，所述水洗优选为去离子水洗，本发明通过后处理除去高温合金表面激光清洗后残留的杂质。

本发明优选将激光清洗后的高温合金保存于水中，所述水优选为去离子水，本发明将所述待浸锌试样保存于水中能够避免试样与空气接触再次发生氧化钝化。在本发明中的具体实施例中，本发明将所述激光清洗后的高温合金浸渍于水中，所述水存放于水槽中。

在本发明中，所述激光清洗和浸锌之间的时间间隔优选≤10min，以防止激光清洗后的高温合金再次氧化。

本发明在所述激光清洗完成后，将得到的激光清洗后的高温合金进行浸锌，在所述高温合金表面形成锌层；在本发明中，所述浸锌优选包括：将所述激光清洗后的高温合金依次在一次浸锌液中进行一次浸锌、在退锌液中进行退锌和在二次浸锌液中进行二次浸锌。在本发明中，所述一次浸锌的时间优选为1.5～3min，更优选为2min；在本发明中，所述一次浸锌液优选包含锌离子、氢氟酸和有机酸，所述浸锌液中锌离子的质量浓度优选为2.27～4.55g/L，更优选为2.5～4.0g/L；氢氟酸的体积浓度优选为70～90mL/L，更优选为75～85mL/L；有机酸的体积浓度优选为10～30mL/L，更优选为15～25mL/L；所述氢氟酸的体积百分比浓度优选为30～45％，更优选为40％。在本发明中，所述一次浸锌液中的锌离子的来源优选为硫酸锌和/或氧化锌，当所述锌离子的来源为氧化锌时，所述氧化锌与一次浸锌液中的氢离子反应产生的锌离子，所述硫酸锌优选为七水合硫酸锌；所述有机酸优选为乳酸、柠檬酸、草酸和果酸中的一种或多种；在本发明中，所述有机酸作为缓冲稳定剂，保持浸锌液的pH值的稳定，在本法明中，所述浸锌液的pH值优选为1～3。

一次浸锌后，本发明优选对一次浸锌后的试样进行后处理，得到一次浸锌试样；在本发明中，所述后处理优选包括水洗，所述水洗优选为去离子水洗，本发明通过后处理除去高温合金试样表面的浸锌液。

本发明优选将一次浸锌试样保存于水中，所述水优选为去离子水，本发明将所述一次浸锌试样保存于水中的作用为避免高温合金试样与空气接触，再次发生氧化钝化。在本发明中的具体实施例中，本发明将所述一次浸锌试样浸渍于水中，所述水存放于水槽中。

在本发明中，所述一次浸锌和退锌之间的时间间隔优选≤10min，以防止一次浸锌后的高温合金再次氧化。

本发明通过一次浸锌形成的锌层在所述高温合金表面的覆盖率优选为60～70％。

在本发明中，所述退锌的时间优选为20～40s，更优选为25～35s；在本发明中，所述退锌液优选为硝酸溶液，所述硝酸溶液的体积百分比浓度优选为45～55％。在本发明中，所述退锌优选为将一次浸锌试样置于退锌液中静置；所述退锌的温度优选为室温。

退锌后，本发明优选对退锌后的高温合金试样进行后处理和保存，在本发明中，所述退锌后的试样的后处理方法和保存方法与一次浸锌完成后的后处理方法和保存方法的保护范围相同，在此不再赘述。

在本发明中，所述退锌和二次浸锌之间的时间间隔优选≤10min，以防止退锌后的高温合金再次氧化。

在本发明中，所述二次浸锌的时间优选为0.5～1.5min，更优选为1min，在本发明中，所述二次浸锌液和一次浸锌液的保护范围相同，在此不再赘述。

本发明优选所述二次浸锌完成后的高温合金试样进行后处理和保存，在本发明中，所述二次浸锌后的试样的后处理方法和保存方法与一次浸锌完成后的后处理的方法和保存方法的保护范围相同，在此不再赘述。

在本发明中，所述浸锌形成的锌层呈晶须状，所述浸锌形成的锌层在所述高温合金表面的覆盖率优选≥90％，更优选≥95％；本发明通过将浸锌分两步进行确保浸锌后形成的锌层的覆盖度在上述范围内，提高锌层和高温合金基体的结合能力。

在本发明中，所述二次浸锌和镀镍之间的时间间隔优选≤10min，以防止二次浸锌后的高温合金再次氧化。

本发明对浸锌完成后的高温合金试样进行闪镀镍，在本发明中，所述闪镀镍的条件优选包括：闪镀镍的温度优选为55～60℃，闪镀镍的时间优选为1～2min，闪镀镍的电流密度优选为3～5A/dm²；在本发明中，所述镀镍用电镀液优选包含可溶性镍盐、强酸和表面活性剂，所述电镀液中可溶性镍盐的质量浓度优选为150～250g/L，更优选为175～215g/L，所述可溶性镍盐优选为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍和氨基磺酸镍中的一种或多种；所述镀镍的电镀液中强酸的体积浓度优选为5～20mL/L，更优选为7.5～15mL/L，最优选为10～12mL/L，所述强酸优选为盐酸、硝酸、硫酸和氨基苯磺酸中的一种或多种，所述强酸的体积百分比浓度优选为25～45％；所述镀镍的电镀液中表面活性剂的质量浓度优选为0.05～0.15g/L，更优选为0.06～0.12g/L，最优选为0.08～0.1g/L，所述表面活性剂优选为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇中的一种或多种；在本发明中，所述电镀液的pH值优选为1～3，所述pH值优选通过pH调节剂进行调节，在本发明中，所述pH调节剂优选与电镀液中强酸的种类和强酸的体积百分比浓度相同。

本发明优选所述镀镍完成后的高温合金试样进行后处理和保存，在本发明中，所述镀镍完成后试样的后处理方法和保存方法与一次浸锌完成后试样的后处理的方法和保存方法的保护范围相同，在此不再赘述。

在本发明中，所述镀镍和电沉积之间的时间间隔优选≤10min，以防止渡镍后的高温合金再次氧化。

本发明通将高温合金依次进行激光清洗、浸锌和闪镀镍，得到表面具有过渡层的高温合金；所述过渡层为锌层和镍层；所述锌层的在所述高温合金表面的覆盖率优选≥90％，更优选≥95％；所述镍层的厚度优选为1～2μm，更优选为内1.2～1.5μm；本发明提供的高温合金表面电沉积预处理的方法采用依次进行激光清洗、浸锌和闪镀镍的复合预处理方式，有效提高了高温合金与电沉积层之间的结合力。

在所述表面具有过渡层的高温合金的过渡层表面进行电沉积镍或铜。

得到表面具有过渡层的高温合金后，在所述表面具有过渡层的高温合金的过渡层表面进行电沉积镍或铜；在本发明中，所述电沉积镍的条件优选包括：电沉积的温度优选为55～60℃，电沉积的时间优选为30～60min，更优选为45～50min；电沉积的电流密度优选为2.5～4A/dm²，更优选为3～3.5A/dm²。

在本发明中，所述电沉积铜的条件优选包括：电沉积的温度优选为55～60℃，电沉积的时间优选为30～60min；电沉积的电流密度优选为0.5～2A/dm²，更优选为0.5～1A/dm²。

在本发明中，电沉积镍液优选包含可溶性镍盐、络合剂和表面活性剂，所述电沉积镍液中可溶性镍盐的质量浓度优选为150～260g/L，更优选为180～230g/L，最优选为200～215g/L，在本发明中，所述可溶性镍盐的种类与所述镀镍的电镀液中可溶性镍盐的种类相同，在此不再赘述；在本发明中，所述电沉积镍液中络合剂的体积浓度优选为30～40mL/L，所述络合剂优选为硼酸、酒石酸和柠檬酸中的一种或多种；在本发明中，所述电沉积镍液中表面活性剂的质量浓度优选为0.05～0.15g/L，更优选为0.1～0.12g/L，所述电沉积镍液中表面活性剂的种类与所述镀镍的电镀液中表面活性剂的种类的保护范围相同，在此不在赘述；在本发明中，所述电沉积镍液的pH值优选为3.5～4.5，所述pH值优选通过pH调节剂进行调节，在本发明中，所述pH调节剂优选与所述镀镍的电镀液中络合剂的种类和络合剂的体积浓度相同。

在本发明中，所述电沉积镍得到的镍镀层和预处理过程中得到的镍层的密度不同，预处理过程中得到的镍层为疏松态结构，在锌层和电沉积层之间具有“机械嵌合”作用；电沉积镍得到的镍镀层为致密结构，为高温合金提供保护作用。

本发明对所述电沉积铜液没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的电沉积铜液即可。

本发明优选对所述电沉积完成后的高温合金试样进行后处理，得到表面具有电沉积层的高温合金，在本发明中，所述后处理优选包括：依次进行水洗和干燥，在本发明中，所述水洗优选为去离子水洗，在本发明中，所述水洗的作用为去除高温合金表面电残留的沉积液；在本发明中，所述干燥优选为吹干，所述吹干的温度优选为室温。

本发明对所述电沉积层的厚度没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的沉积层的厚度即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

采用型号为RQ-100激光清洗机对GH4169合金进行激光清洗，将GH4169合金试样置于激光清洗机中激光器的下方，调整焦距为200mm，将激光输出功率、激光重复频率、扫描速率、扫描间距和清洗次数分别设置为60W、20KHz、300mm/s、0.06mm、2次；之后，启动激光清洗机进行激光清洗。激光清洗后，用去离子水冲洗试样，并立即浸入去离子水中，避免GH4169合金试样与空气接触再次形成氧化膜；

将经过激光清洗处理的GH4169合金试样(电镜照片如图2所示)先在浸锌液中室温浸渍2min进行一次浸锌，其中，浸锌液组成为：15g/L七水合硫酸锌、80mL/L氢氟酸(体积百分比浓度40％)、20mL/L乳酸；一次浸锌后的合金试样(电镜照片如图3所示)经去离子水清洗后在退锌液中浸泡30s进行退锌(电镜照片如图4所示)，退锌液为体积百分比浓度为50％的硝酸溶液；水洗后再在浸锌液中室温浸泡1min进行二次浸锌，二次浸锌处理后，用去离子水清洗，保证试样表面不残留浸锌溶液；经过二次浸锌，在GH4169合金试样表面形成锌层(电镜照片如图5所示)，锌层在所述高温合金表面的覆盖率≥95％；

将经过浸锌处理的GH4169合金试样进行闪镀镍，电镀液的组成为：200g/L氯化镍，10mL/L盐酸(盐酸的体积百分比浓度为30％)，0.1g/L十二烷基硫酸钠；并用盐酸(盐酸的体积百分比浓度为30％)调节溶液pH值为3；将经过浸锌处理的GH4169合金试样置入55℃的电镀液中以5A/dm²电流密度处理2min后，GH4169合金试样用去离子水冲洗过后并立即浸入去离子水中；经过闪镀镍，在GH4169合金试样表面形成厚度为2μm的镍层(电镜照片如图6所示)；

将经过闪镀镍处理的GH4169合金试样进行电沉积镍；电沉积液的组成为：250g/L氨基磺酸镍、35g/L硼酸、5g/L氯化镍和0.1g/L十二烷基硫酸，并用硼酸调节溶液pH值为4.5；将经过镀镍处理的GH4169合金试样置入60℃的电沉积液中以4A/dm²电流密度中处理60min；电沉积镍后，GH4169合金试样经去离子水清洗，室温中吹干。

实施例2

采用型号为RQ-100激光清洗机对GH4169合金进行激光清洗，将GH4169合金试样置于激光清洗机中激光器的下方，调整焦距为195mm，将激光输出功率、激光重复频率、扫描速率、扫描间距和清洗次数分别设置为60W、20KHz、300mm/s、0.06mm、2次；之后，启动激光清洗机进行激光清洗。激光清洗后，用去离子水冲洗试样，并立即浸入去离子水中，避免GH4169合金试样与空气接触再次形成氧化膜；

将经过激光清洗处理的GH4169合金试样先在浸锌液中室温浸渍2min进行一次浸锌，其中，浸锌液组成为：15g/L七水合硫酸锌、80mL/L氢氟酸(体积百分比浓度40％)、20mL/L乳酸；一次浸锌后的合金试样经去离子水清洗后在退锌液中浸泡30s进行退锌，退锌液为体积百分比浓度为50％的硝酸溶液；水洗后再在浸锌液中室温浸泡1min进行二次浸锌，二次浸锌处理后，用去离子水清洗，保证试样表面不残留浸锌溶液；经过二次浸锌，在GH4169合金试样表面形成锌层，锌层在所述高温合金表面的覆盖率≥95％；

将经过浸锌处理的GH4169合金试样进行闪镀镍，电镀液的组成为：200g/L氯化镍，10mL/L盐酸(盐酸的体积百分比浓度为30％)，0.1g/L十二烷基硫酸钠；并用盐酸(盐酸的体积百分比浓度为30％)调节溶液pH值为3；将经过浸锌处理的GH4169合金试样置入60℃的电镀液中以5A/dm²电流密度处理2min后，GH4169合金试样用去离子水冲洗过后并立即浸入去离子水中；经过闪镀镍，在GH4169合金试样表面形成厚度为2μm的镍层；

将经过镀镍处理的GH4169合金试样进行电沉积铜；电沉积液的组成为：70g/L焦磷酸铜、300g/L焦磷酸钾、20g/L柠檬酸铵和0.1g/L十二烷基硫酸钠，并用体积百分比浓度为30％的氨水调节溶液pH值为8.0；将经过闪镀镍处理的GH4169合金试样置入40～50℃的电沉积液中以1.5A/dm²电流密度中处理60min；电沉积铜后，GH4169合金试样经去离子水清洗，室温中吹干。

实施例3

采用型号为RQ-100激光清洗机对GH738合金进行激光清洗，将GH738合金试样置于激光清洗机中激光器的下方，调整焦距为200mm，将激光输出功率、激光重复频率、扫描速率、扫描间距和清洗次数分别设置为60W、20KHz、300mm/s、0.06mm、2次；之后，启动激光清洗机进行激光清洗。激光清洗后，用去离子水冲洗试样，并立即浸入去离子水中，避免GH738合金试样与空气接触再次形成氧化膜；

将经过激光清洗处理的GH738合金试样先在浸锌液中室温浸渍2min进行一次浸锌，其中，浸锌液组成为：15g/L七水合硫酸锌、80mL/L氢氟酸(体积百分比浓度40％)、20mL/L乳酸；一次浸锌后的合金试样经去离子水清洗后在退锌液中浸泡30s进行退锌，水洗后再在浸锌液中室温浸泡1min进行二次浸锌，二次浸锌处理后，用去离子水清洗，保证试样表面不残留浸锌溶液；经过二次浸锌，在GH738合金试样表面形成锌层，锌层在所述高温合金表面的覆盖率≥95％；

将经过浸锌处理的GH738合金试样进行闪镀镍，电镀液的组成为：200g/L氯化镍，10mL/L盐酸(盐酸的体积百分比浓度为30％)，0.1g/L十二烷基硫酸钠；并用盐酸(盐酸的体积百分比浓度为30％)调节溶液pH值为1；将经过浸锌处理的GH738合金试样置入60℃的电镀液中以5A/dm²电流密度处理2min后，GH738合金试样用去离子水冲洗过后并立即浸入去离子水中；经过闪镀镍，在GH738合金试样表面形成厚度为2μm的镍层；

将经过镀镍处理的GH738合金试样进行电沉积镍。电沉积液的组成为：150g/L氨基磺酸镍、35g/L硼酸、5g/L氯化镍和0.1g/L十二烷基硫酸，并用硼酸调节溶液pH值为4.5；将经过镀镍处理的GH738合金试样置入60℃的电沉积液中以4A/dm²电流密度中处理60min；电沉积镍后，GH738合金试样经去离子水清洗，室温中吹干。

对比例1

将GH4169合金放入活化液中室温浸泡2min，其中，活化液组成为体积分数15％的盐酸溶液，活化后GH4169合金试样经去离子水清洗后电沉积镍，电沉积过程的参数设置与实施例1相同。

对比例2

将GH4169合金放入活化液中室温浸泡2min，其中，活化液组成为体积分数15％的盐酸溶液，活化后GH4169合金试样经去离子水清洗后进行闪镀镍和电沉积镍，闪镀镍和电沉积过程的参数设置与实施例1相同。

测试例1

将实施例1～3和对比例1和2制备得到的高温合金电沉积涂层按照GB/T5270-2005划痕法测试镀镍层的结合力，划痕法测试的具体方法为：用一根金刚石锥形探针在涂层表面划动，同时逐步施加载荷，当载荷达到一定值后，涂层会发生破裂，产生的声音信号会被收集处理，此时的载荷为临界载荷(Lc)按照公式(1)可以计算出涂层与基体界面的结合强度：

式中，R为划针头的半径(200μm)，A为划针头与涂层的接触半径(μm)，A＝(F_c/πH)^1/2(mm)，F_c为临界载荷，H为基质镀层的硬度(镍镀层的硬度约为350Hv，铜镀层的硬度约为80Hv)，K为无量纲常数，常取0.15。按照公式(1)进行计算，测试结果如表1和图1所示，由表1和图1可以得出，对比例1仅通过盐酸活化预处理后的GH4169合金表面直接电沉积镍镀层结合力很差，临界载荷仅有13N，结合强度为30MPa；对比例2通过活化和闪镀镍后的GH4169合金表面电沉积镍镀层结合力仍旧很差，为41MPa；而实施例1～3经过激光清洗、浸锌和镀镍复合预处理之后电沉积镍层与基体的结合力明显改善，实施例1临界载荷约为25N，计算出结合强度为60MPa。

表1实施例1～3和对比例1和2制备得到的高温合金电沉积涂层性能

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高温合金表面的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将高温合金依次进行激光清洗、浸锌和闪镀镍；所述激光清洗的条件包括：激光输出功率为60~80W，激光重复频率为20~30KHz，扫描速率为300~400mm/s，扫描间距为0.04~0.06mm；

所述浸锌包括：将所述激光清洗后的高温合金依次在一次浸锌液中进行一次浸锌、在退锌液中进行退锌和在二次浸锌液中进行二次浸锌；

所述一次浸锌液和二次浸锌液包含锌离子、氢氟酸和有机酸，所述一次浸锌液和二次浸锌液中锌离子的质量浓度独立的为2.27~4.55g/L、氢氟酸的体积浓度独立的为70~90mL/L、有机酸的体积浓度独立的为10~30mL/L；所述氢氟酸的体积百分比浓度为30~45%；所述一次浸锌的时间为1.5~3min；所述退锌的时间为20~40s；所述二次浸锌的时间为0.5~1.5min；

所述闪镀镍的条件包括：闪镀镍的温度为55~60℃，闪镀镍的时间为1~2min，闪镀镍的电流密度为3~5A/dm²。

2.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述浸锌形成的锌层在所述高温合金表面的覆盖率≥90%；

所述闪镀镍形成镍层的厚度为1~2μm。

3.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述激光清洗的次数为1次或2次。

4.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述闪镀镍用电镀液包含可溶性镍盐、强酸和表面活性剂，所述电镀液中可溶性镍盐的质量浓度为150~250g/L、强酸的体积浓度为5~20mL/L、表面活性剂的质量浓度为0.05~0.15g/L；所述强酸的体积百分比浓度为15~30%。

5.一种高温合金表面电沉积的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将高温合金按照权利要求1~4任一项所述的预处理方法进行表面预处理，得到表面具有过渡层的高温合金，所述过渡层由锌层和镍层组成；

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电沉积镍的条件包括：电沉积的温度为55~60℃，电沉积的时间为30~60min，电沉积的电流密度为2.5~4A/dm²。