CN113913908A - 一种马鞍回转体内型面镀厚镍仿形阳极的制备方法 - Google Patents

一种马鞍回转体内型面镀厚镍仿形阳极的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种马鞍回转体内型面镀厚镍仿形阳极的制备方法，包括阳极的制作流程和方法。在工件内表面镀覆时，为保证阳极与镀覆工件的面积比例，需要尽可能增大内阳极的表面积，一般采取钣金加工后焊接的方案制作阳极。而钣金加工时镍板厚度无法大于3mm，所获得的阳极难以满足长时间镀镍溶解需求。采用合适的处理方案，通过铸镍的方法，将镍阳极厚度加工至需求值，以此制备的阳极可以满足长时间镀镍使用。

Description

一种马鞍回转体内型面镀厚镍仿形阳极的制备方法
技术领域
本发明属于电化学表面处理技术领域，具体是在具有回转体内型面结构的工件内表面制备厚镍镀层时，使用仿形内阳极可以获得表面质量、均匀性、结合力更好的镀层。采取钣金加工后焊接的方案制作阳极胚体，然后通过电铸镍加大阳极厚度，以满足长时间镀镍需求。
背景技术
新型液体火箭发动机中某组件工作时内腔有高温富氧燃气通过，为保护组件内壁，采取厚镍镀层防护。组件内壁为回转马鞍体结构，为保证镀层的表面质量、结合力和均匀性，电镀时需使用仿形内阳极。
在电化学领域，使用内阳极、辅助阳极较为常见，但内表面电镀时阳极与阴极面积比小，阳极面积不足易发生钝化现象。为尽量增大内阳极面积，采取钣金加工焊接成型的方案制作内阳极。由于镍板硬度较大，钣金加工时厚度大于3mm的镍板难以加工，而3mm厚镍板制作的阳极难以满足长时间镀镍溶解需求。镀覆过程中阳极会出现局部溶解缺失、焊缝脱开等现象。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种马鞍回转体内型面镀厚镍仿形阳极的制备方法。
本发明解决技术的方案是：一种马鞍回转体内型面镀厚镍仿形阳极的制备方法，包括如下步骤：
S1、使用厚度3mm或3mm以下的镍板加工阳极胚体，然后通过铸镍的方法将阳极镀覆至需求厚度；所述铸镍的方法包括如下步骤：
S2、对阳极胚体表面进行除油处理，然后进行酸洗去除阳极胚体表面氧化膜；
S3、对上述处理后阳极胚体进行活化处理；
S4、采用铸镍溶液，温度45-60℃、电流密度1.5-3.5A/dm2，采取阴极移动或通入压缩气搅拌的方式进行铸镍处理，单次铸镍时间8-10h；
S5、对铸镍处理后得到的镀层进行修整，若修整后的镀层未达到需要的厚度，则重新进行酸洗后返回S3，直至厚度满足要求。
优选的，S4中铸镍处理中进行分段处理，首先在1.5-2A/dm2范围内选取电流密度，单次铸镍时间1-2h；然后在2-3A/dm2范围内选取电流密度，单次铸镍时间3-4h；最后在3-3.5A/dm2范围内选取电流密度，单次铸镍时间4h。
优选的，所述的除油处理首先采用溶剂和或化学除油，之后进行电化学处理。
优选的，所述的电化学处理采取阴极电化学除油处理，采用由碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃～90℃的碱性溶液，时间3-5min、电流密度1-5A/dm2。
优选的，化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃～90℃的碱性溶液，时间15-30min。
优选的，S2中的酸洗采用：
150-250g/L的HCl；或者H2SO4 60-100g/L、HNO3 50-100g/L、HF 20-50g/L的混合酸溶液；或者采用上述HCl与上述混合酸溶液组合进行酸洗。
优选的，所述的活化处理采用30-50g/L的硫酸或盐酸溶液进行，时间1-3min。
优选的，S5中采用150-250g/L的HCl重复酸洗。
优选的，重复铸镍的次数不超过6次。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)为避免常规钣金加工镍阳极在长时间镀覆过程中出现局部溶解缺失、焊缝脱开等现象，本发明通过铸镍的方法在镍阳极表面制备一定厚度的镍，以满足长时间镀覆的使用需求。铸镍时采取适合的处理方法和流程，使镍层具有一定厚度、纯度不低于电解镍、且结合力良好。
(2)采用电流密度1.5-3.5A/dm2，可以获得较好的沉积速度和镀层质量。铸镍8-10h后进行修整，可防止镍层过于粗糙而镍层无法有效沉积。镍层过于粗糙的情况下继续铸镍，镍层表面会生成圆点状、柱状或树枝状结瘤，此后所获得的镍层大部分沉积于结瘤表面，对于阳极的尺寸增长并无贡献。
(3)采用分段式铸镍的方法，可以减慢镍层变粗糙的速度，经实际生产验证总结，分段式铸镍8-10h下经济效益较佳(可以在较少的资源消耗下获得较好的镀层厚度和质量)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
阳极加工流程：按设计尺寸切割镍板(厚度3mm或3mm以下)——钣金加工零件——零件焊接成阳极胚体——胚体表面铸镍至需求厚度。
镍阳极胚体铸镍加工流程：除油——电化学除油——酸洗——活化——铸镍——修整型面——重复铸镍至厚度满足需求。
镍阳极胚体铸镍的具体步骤是：
(1)除油
根据阳极胚体表面油污情况，任选溶剂除油、化学除油之一进行，也可采用组合方式进行除油。
溶剂除油常用的溶剂有：汽油、酒精或其它有机溶剂。
化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃～90℃的碱性溶液，时间15-30min，以油污去除干净为准。
(2)电化学处理
采用由碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃～90℃的碱性溶液，为避免镍板出现钝化，一般采取阴极电化学除油，时间3-5min、电流密度1-5A/dm2。
(3)酸洗
采用HCl 150-250g/L酸洗10-20min；或者采用H2SO4 60-100g/L、HNO3 50-100g/L、HF 20-50g/L的混合酸溶液，酸洗5-10min。也可根据阳极胚体表面氧化膜的去除情况延长酸洗时间或采取以上两种溶液组合进行。
(4)活化
采用30-50g/L的硫酸或盐酸溶液进行，时间1-3min。
(5)铸镍
采用铸镍溶液，温度45-60℃、电流密度1.5-3.5A/dm2，采取阴极移动或通入压缩气搅拌，单次铸镍时间以8-10h为宜。
本发明给出一种优选处理方式，首先在[1.5,2]A/dm2范围内选取电流密度，单次铸镍时间1-2h；然后在(2,3)A/dm2范围内选取电流密度，单次铸镍时间3-4h；最后在[3,3.5]A/dm2范围内选取电流密度，单次铸镍时间4h。
(6)修整型面
一般采取机械法对镀层进行修整，去除镀层表面结瘤、毛刺以及沉积过多的镀层，以满足阳极最终设计型面为准。
(7)重复铸镍
修整型面后可按照上述步骤重新铸镍，重复铸镍时酸洗工序采用盐酸溶液进行，重复的次数以阳极的厚度满足设计尺寸为准。多次重复铸镍最厚可以获得8mm以上的镍层。
实施例1
将钣金焊接成型的阳极胚体按照本方法铸镍，化学除油、阴极电化学除油后，以H2SO4、HNO3、HF混合酸溶液酸洗5min，活化后在45-60℃铸镍溶液中首先以2A/dm2的电流密度铸镍1h；然后以2.5A/dm2的电流密度铸镍4h；最后以3A/dm2的电流密度铸镍4h，铸镍后打磨修整型面，按流程工序重复两次。可以获得3-4mm厚的镍层，镍层与阳极胚体结合力良好，无开裂起皮现象，使用过程中镍层无脱落现象。制作的阳极在镀覆工件使用时，可以连续工作12-15h。
实施例2
将钣金焊接成型的阳极胚体按照本方法铸镍，化学除油、阴极电化学除油后，以H2SO4、HNO3、HF混合酸溶液酸洗10min，活化后在45-60℃铸镍溶液中首先以1.5A/dm2的电流密度铸镍1.5h；然后以2.3A/dm2的电流密度铸镍3h；最后以3.5A/dm2的电流密度铸镍4h，铸镍后打磨修整型面，按流程工序重复三次。可以获得5-6mm厚的镍层，镍层与阳极胚体结合力良好，无开裂起皮现象，使用过程中镍层无脱落现象。制作的阳极在镀覆工件使用时，可以连续工作15-20h。
实施例3
将钣金焊接成型的阳极胚体按照本方法铸镍，化学除油、阴极电化学除油后，以HCl溶液酸洗10min，活化后在45-60℃铸镍溶液中首先以2A/dm2的电流密度铸镍2h；然后以2.8A/dm2的电流密度铸镍4h；最后以3.5A/dm2的电流密度铸镍4h，铸镍后打磨修整型面，按流程工序重复三次。可以获得6-7mm厚的镍层，镍层与阳极胚体结合力良好，无开裂起皮现象，使用过程中镍层无脱落现象。制作的阳极在镀覆工件使用时，可以连续工作20-25h。
实施例4
将钣金焊接成型的阳极胚体按照本方法铸镍，化学除油、阴极电化学除油后，以HCl溶液酸洗20min，活化后在45-60℃铸镍溶液中首先以1.5A/dm2的电流密度铸镍1h；然后以2.5A/dm2的电流密度铸镍3h；最后以3A/dm2的电流密度铸镍4h，铸镍后打磨修整型面，按流程工序重复四次。可以获得6-7mm厚的镍层，镍层与阳极胚体结合力良好，无开裂起皮现象，使用过程中镍层无脱落现象。制作的阳极在镀覆工件使用时，可以连续工作20-25h。
实施例5
将钣金焊接成型的阳极胚体按照本方法铸镍，化学除油、阴极电化学除油后，以HCl溶液酸洗10min，活化后在45-60℃铸镍溶液中首先以2A/dm2的电流密度铸镍1.5h；然后以2.8A/dm2的电流密度铸镍4h；最后以3.5A/dm2的电流密度铸镍4h，铸镍后打磨修整型面，按流程工序重复四次。可以获得7-9mm厚的镍层，镍层与阳极胚体结合力良好，无开裂起皮现象，使用过程中镍层无脱落现象。制作的阳极在镀覆工件使用时，可以连续工作25-32h。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (9)

1.一种马鞍回转体内型面镀厚镍仿形阳极的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、使用厚度3mm或3mm以下的镍板加工阳极胚体，然后通过铸镍的方法将阳极镀覆至需求厚度；所述铸镍的方法包括如下步骤：
S2、对阳极胚体表面进行除油处理，然后进行酸洗去除阳极胚体表面氧化膜；
S3、对上述处理后阳极胚体进行活化处理；
S4、采用铸镍溶液，温度45-60℃、电流密度1.5-3.5A/dm2，采取阴极移动或通入压缩气搅拌的方式进行铸镍处理，单次铸镍时间8-10h；
S5、对铸镍处理后得到的镀层进行修整，若修整后的镀层未达到需要的厚度，则重新进行酸洗后返回S3，直至厚度满足要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S4中铸镍处理中进行分段处理，首先在1.5-2A/dm2范围内选取电流密度，单次铸镍时间1-2h；然后在2-3A/dm2范围内选取电流密度，单次铸镍时间3-4h；最后在3-3.5A/dm2范围内选取电流密度，单次铸镍时间4h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的除油处理首先采用溶剂和或化学除油，之后进行电化学处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的电化学处理采取阴极电化学除油处理，采用由碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃～90℃的碱性溶液，时间3-5min、电流密度1-5A/dm2。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：化学除油采用由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成的60℃～90℃的碱性溶液，时间15-30min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S2中的酸洗采用：
150-250g/L的HCl；或者H2SO4 60-100g/L、HNO3 50-100g/L、HF 20-50g/L的混合酸溶液；或者采用上述HCl与上述混合酸溶液组合进行酸洗。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的活化处理采用30-50g/L的硫酸或盐酸溶液进行，时间1-3min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S5中采用150-250g/L的HCl重复酸洗。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：重复铸镍的次数不超过6次。
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