一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝，包括：有機溶劑除油、電解除油、堿性電解拋光、活化、氰化鍍銅、鍍半光亮鎳、鍍亮鎳。所述工藝是針對鎢基粉末冶金材料本身特點開發(fā)，采用專用的電解除油溶液，增加特種堿性電解拋光溶液和活化液進行拋光和活化，取消光亮鍍銅工序，改用鍍半光亮鎳，有效地去除零件表面的膜層，加強鍍層的結(jié)合力，使材料達到了航空標(biāo)準(zhǔn)的使用要求。
【專利說明】一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電鍍工藝，具體涉及一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鎢基粉末冶金材料含92%鎢、5%鎳和3%銅，加一些粘結(jié)劑通過模壓成型，再經(jīng)燒結(jié)成為一種特殊金屬材料。鎢基粉末冶金材料本身具有抗蝕性強、表面氧化膜致密，在高溫紅熱時易氧化，在酸性介質(zhì)中是比較穩(wěn)定的，可滿足一般良好環(huán)境下的使用要求。但是，在特殊環(huán)境中使用該材料制作的產(chǎn)品零件，如航空航天產(chǎn)品零件的表面耐蝕性要求較高，必須采用適當(dāng)?shù)姆雷o技術(shù)進行表面處理。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中采用的表面處理方法有:1)浸漆:因為粉末冶金材料孔隙多有異物存在，采用蒸餾水煮沸2~4h，然后真空浸漆，自然干燥。該方法處理后的零件表面仍有析出物，不能正常使用。2)化學(xué)鍍鎳:采用化學(xué)鍍鎳處理后的零件表面的析出物明顯減少，但基體與鍍層的結(jié)合力差，鍍層脫離，合格率很低。3)電鍍鍍，工藝流程為:電解除油一氰化鍍銅一鍍光亮銅一鍍光亮鎳。但是零件與鍍層的結(jié)合力仍然不高，同時發(fā)現(xiàn)零件邊緣有腐蝕現(xiàn)象，鍍層厚度不均勻，耐蝕性也達不到航空技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝。所述工藝是針對鎢基粉末冶金材料本身特點開發(fā)，采用專用的電解除油溶液，增加特種堿性電解拋光溶液和活化液進行拋光和活化，取消光亮鍍銅工序，改用鍍半光亮鎳，有效地去除零件表面的膜層，加強鍍層的結(jié)合力，使材料達到了航空標(biāo)準(zhǔn)的使用要求。
[0005]為了實現(xiàn)以上目的，`本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝，包括:有機溶劑除油、電解除油、堿性電解拋光、活化、氰化鍍銅、鍍半光亮鎳、鍍亮鎳。
[0007]所述的有機溶劑除油的工藝為:應(yīng)用汽油浸泡，將孔隙中的機油等有機物質(zhì)溶解，然后再用壓縮空氣吹干。有機溶劑除油主要除去粉末冶金制件在機械加工時殘留在孔隙中的機油等有機物質(zhì)。
[0008]所述的電解除油配方及工藝條件為:碳酸鈉20~40g/L，磷酸鈉20~40g/L，硅酸鈉3~5g/L,電流密度2~4A/dm2,陰極時間5~IOmin,陽極時間5~IOs,溫度50~65。。。
[0009]所述的堿性電解拋光溶液配方及工藝條件為:氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉50g/L，溫度50~60°C，電流密度ΙΟΑ/dm2。鎢基合金能在堿性溶液中被溶解，通過特殊堿性電解拋光溶液，用該溶液來電解除去不合格零件表面上的黑色膜層，同時降低了零件表面的粗糙度。
[0010]所述的活化溶液配方及工藝條件為:硝酸200~250mL/L，氫氟酸50~70mL/L，溫度15~25°C，時間I~2min。
[0011]所述的氰化鍍銅溶液配方及工藝條件為:氰化亞銅40~60g/L，氰化鈉(游離)10~15g/L,氫氧化鈉5~15g/L,碳酸鈉O~100g/L,酒石酸鉀鈉40~60g/L,溫度35~45°C，時間5~15min，電流密度I~3A/dm2。
[0012]所述的鍍半光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳25(T300g/L，氯化鎳35飛Og/L,硼酸 40~50g/L，稀土氧化物 I X Kr3~5 X l(T3g/L，ρΗ4.0 ~4.5，電流密度 0.5 ~1.2A/dm2，溫度50~60°C，鍍層厚度5~8 μ m。
[0013]所述的鍍光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳320~340g/L，氯化鈉12~Hg/L，硼酸30~35g/L，十二烷基硫酸鈉約0.05g/L，光亮劑適量，pH4.2~4.6，電流密度3~6A/dm2，溫度52~56°C，鍍層厚度3~5 μ m。
[0014]上述稀土氧化物為氧化鑭和/或氧化釔。鑭和釔稀土元素位于元素周期表的第三副族，原子結(jié)構(gòu)相似，最外層電子結(jié)構(gòu)相同，其氧化物容易吸附且對分散能力影響大，但由于氧化鑭和氧化釔均不溶于水，而易溶于酸而生成相應(yīng)的鹽類。因此本發(fā)明是把稀土氧化物加酸至溶解后再加入電鍍液中。根據(jù)鍍液成分，所述酸為鹽酸和/或硫酸。
[0015]本發(fā)明經(jīng)多次配方實驗，發(fā)現(xiàn)在主成分為硫酸鎳25(T300g/L，氯化鎳35~50g/L，硼酸4(T50g/L的半亮鎳電鍍液中添加少量的稀土氧化物后，電鍍時，在陰極上組成了一層陽離子層，當(dāng)二價鎳離子向陰極移動時，需要克服稀土離子場的作用力，使得二價鎳的沉積速度降低，當(dāng)電流密度大時，鎳離子的運動速度增強，由于稀土離子場的作用，使電流密度大的地方稀土的離子場較電流密度低的地方強，這導(dǎo)致了電流密度大的地方相對鎳的沉積速度減小，電流密度小的地方，例如有孔隙的地方，沉積相對增加，這樣就可獲得鍍層致密度高的，孔隙數(shù)低，添加稀土氧化物起到了提高鍍液的分散能力、使得沉積的鎳結(jié)晶粒子半徑從非納米級變?yōu)榧{米級， 從而獲得細致光亮的鍍層。
[0016]作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鍍液成分組成為:硫酸鎳:25(T300g/L，氯化鎳:35~50g/L，硼酸40~50 g/L，氧化鑭或氧化釔IX Kr3~5X l(T3g/L，濕潤劑I~3mL/L，填平劑0.2~1.0mL/L，柔軟劑:T8 mL/L，水余量。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鍍液成分組成為:硫酸鎳25(T300 g/L，氯化鎳35飛Og/L,硼酸 40~50 g/L,氧化鑭 2 X 10_3~4 X 10_3g/L，氧化釔 5 X 10_4~I X 10_3g/L，濕潤劑 I~3 mL/L，填平劑0.2^1.0 mL/L，柔軟劑3~8 mL/L，水余量。
[0018]進一步地，本發(fā)明所述鍍液成分組成為:硫酸鎳280g/L，氯化鎳45g/L，硼酸45g/L,氧化鑭3 X l(T3g/L，氧化釔I X l(T3g/L，濕潤劑2mL/L，填平劑0.5mL/L,柔軟劑6mL/L，水余量。
[0019]為了進一步提高鍍層的致密性及鍍液的分散力，降低電鍍時副反應(yīng)的發(fā)生，本發(fā)明還應(yīng)考慮稀土氧化物與其它添加劑的配合，介于此，本發(fā)明上述柔軟劑為己炔二醇和水楊酸鈉、HD-N等，長期實踐證明這些物質(zhì)在電鍍過程中可對減少鍍層應(yīng)力，提高其柔軟性和增加深鍍能力有良好的效果；上述填平劑為丁炔二醇及其衍生物；上述濕潤劑為市售半亮鎳低泡濕潤劑。綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點及有益效果:
[0020]1、采用本發(fā)明的半亮鎳電鍍液半亮鎳鍍層更加光亮且致密，本發(fā)明的電鍍液能使亮鎳鍍層所沉積的晶粒直徑降低到100納米以下，與現(xiàn)有的多層鎳體系組成的雙層鎳相比具有更好的耐腐蝕性能；
[0021]2、本發(fā)明通過添加少量的稀土氧化物，并與其它添加劑相配合，經(jīng)合理的配比，所得鍍層單位面積孔隙數(shù)低，通常半亮鎳鍍層的孔隙數(shù)為10-20個/cm2，本發(fā)明能使其降低到5個/cm2以下；
[0022]3、本發(fā)明的半亮鎳電鍍液分散能力好，鍍液的分散能力也稱為均鍍能力，即鍍液使鍍層均勻分布的能力，該能力的大小是衡量鍍液性能好壞的重要標(biāo)志，采用遠、近陰極法對本發(fā)明鍍液分散能力進行測量，本發(fā)明的鍍液分散能力均在98.8%以上。
[0023]4.所述工藝是針對鎢基粉末冶金材料本身特點開發(fā)，采用專用的電解除油溶液，增加特種堿性電解拋光溶液和活化液進行拋光和活化，取消光亮鍍銅工序，改用鍍半光亮鎳，有效地去除零件表面的膜層，加強鍍層的結(jié)合力，使材料達到了航空標(biāo)準(zhǔn)的使用要求。
【具體實施方式】
[0024]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
[0025]一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝，包括:有機溶劑除油、電解除油、堿性電解拋光、活化、氰化鍍銅、鍍半光亮鎳、鍍亮鎳。
[0026]實施例1
[0027]所述的電解除油配方及工藝條件為:碳酸鈉20g/L，磷酸鈉20g/L，硅酸鈉3g/L，電流密度2A/dm2，陰極時間5min，陽極時間5s，溫度50°C。
[0028]所述的堿性電解拋光溶液配方及工藝條件為:氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉50g/L，溫度50~60°C，電流密度ΙΟΑ/dm2。鎢基合金能在堿性溶液中被溶解，通過特殊堿性電解拋光溶液，用該溶液來電解除去不合格零件表面上的黑色膜層，同時降低了零件表面的粗糙度。
[0029]所述的活化溶液配方及工藝條件為:硝酸200mL/L，氫氟酸50mL/L，溫度15~25°C，時間 Imin。
`[0030]所述的氰化鍍銅溶液配方及工藝條件為:氰化亞銅40g/L，氰化鈉(游離)10g/L，氫氧化鈉5g/L，碳酸鈉10g/L，酒石酸鉀鈉40g/L，溫度35~45°C，時間5min，電流密度IA/dm2。
[0031]所述的鍍半光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳250g/L，氯化鎳35g/L，硼酸40g/L，氧化鑭IX l(T3g/L，濕潤劑lmL/L，填平劑0.2mL/L，柔軟劑6mL/L，水余量，pH4.0,電流密度0.5A/dm2，溫度50~60°C，鍍層厚度5 μ m。
[0032]所述的鍍光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳320g/L，氯化鈉12g/L，硼酸30g/L，十二烷基硫酸鈉約0.05g/L，光亮劑適量，pH4.2，電流密度3A/dm2，溫度52~56°C，鍍層厚度3 μ m。
[0033]實施例2
[0034]所述的電解除油配方及工藝條件為:碳酸鈉40g/L，磷酸鈉40g/L，硅酸鈉5g/L，電流密度4A/dm2，陰極時間IOmin,陽極時間10s，溫度50~65。。。
[0035]所述的堿性電解拋光溶液配方及工藝條件為:氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉50g/L，溫度50~60°C，電流密度ΙΟΑ/dm2。鎢基合金能在堿性溶液中被溶解，通過特殊堿性電解拋光溶液，用該溶液來電解除去不合格零件表面上的黑色膜層，同時降低了零件表面的粗糙度。
[0036]所述的活化溶液配方及工藝條件為:硝酸250mL/L，氫氟酸70mL/L，溫度15~25°C，時間 2min。
[0037]所述的氰化鍍銅溶液配方及工藝條件為:氰化亞銅60g/L，氰化鈉(游離)15g/L，氫氧化鈉15g/L，碳酸鈉100g/L，酒石酸鉀鈉60g/L，溫度45°C，時間15min，電流密度3A/dm2。
[0038]所述的鍍半光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳300g/L，氯化鎳50g/L，硼酸50g/L,氧化釔5 X 10_3，濕潤劑3mL/L，填平劑1.0mL/L,柔軟劑8mL/L，水余量，pH4.5，電流密度1.2A/dm2，溫度50~60°C，鍍層厚度8 μ m。
[0039]所述的鍍光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳340g/L，氯化鈉14g/L，硼酸35g/L，十二烷基硫酸鈉約0.05g/L，光亮劑適量，pH4.6，電流密度6A/dm2，溫度52~56°C，鍍層厚度5 μ m。
[0040]實施例3
[0041]所述的電解除油配方及工藝條件為:碳酸鈉30g/L，磷酸鈉30g/L，硅酸鈉4g/L，電流密度3A/dm2，陰極時間7min，陽極時間8s，溫度50~65°C。
[0042]所述的堿性電解拋光溶液配方及工藝條件為:氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉50g/L，溫度50~60°C，電流密度ΙΟΑ/dm2。鎢基合金能在堿性溶液中被溶解，通過特殊堿性電解拋光溶液，用該溶液來電解除去不合格零件表面上的黑色膜層，同時降低了零件表面的粗糙度。
[0043]所述的活化溶液配方及工藝條件為:硝酸225mL/L，氫氟酸60mL/L，溫度15~25°C，時間 1.5min。
[0044]所述的氰化鍍銅溶液配方及工藝條件為:氰化亞銅50g/L，氰化鈉(游離)12.5g/L，氫氧化鈉10g/L，碳酸鈉50g/L，酒石酸鉀鈉50g/L，溫度35~45°C，時間lOmin，電流密度2A/dm2。
[0045]所述的鍍半光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳280g/L，氯化鎳45g/L，硼酸45g/L,氧化釔2 X 10_3，氧化釔5 X 10_4，濕潤劑2mL/L，填平劑0.6mL/L,柔軟劑5mL/L，水余量，ρΗ4.2，電流密度0.8A/dm2，溫度50~60°C，鍍層厚度6 μ m。
[0046]所述的鍍光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳330g/L，氯化鈉13g/L，硼酸33g/L，十二烷基硫酸鈉約0.05g/L，光亮劑適量，pH4.4，電流密度5A/dm2，溫度52~56°C，鍍層厚度4 μ m。
[0047] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝，包括:有機溶劑除油、電解除油、堿性電解拋光、活化、氰化鍍銅、鍍半光亮鎳、鍍亮鎳； 所述的有機溶劑除油的工藝為:應(yīng)用汽油浸泡，將孔隙中的機油等有機物質(zhì)溶解，然后再用壓縮空氣吹干；有機溶劑除油主要除去粉末冶金制件在機械加工時殘留在孔隙中的機油等有機物質(zhì)； 所述的電解除油配方及工藝條件為:碳酸鈉20~40g/L，磷酸鈉20~40g/L，硅酸鈉3~5g/L，電流密度2~4A/dm2，陰極時間5~lOmin，陽極時間5~10s，溫度50~65°C; 所述的堿性電解拋光溶液配方及工藝條件為:氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉50g/L，溫度50~60°C，電流密度ΙΟΑ/dm2 ； 所述的活化溶液配方及工藝條件為:硝酸200~250mL/L，氫氟酸50~70mL/L，溫度15 ~25°C，時間 I ~2min ； 所述的氰化鍍銅溶液配方及工藝條件為:氰化亞銅40~60g/L，氰化鈉(游離)10~15g/L,氫氧化鈉5~15g/L,碳酸鈉O~100g/L,酒石酸鉀鈉40~60g/L,溫度35~45°C,時間5~15min,電流密度I~3A/dm2 ； 所述的鍍半光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳25(T300g/L，氯化鎳35~50g/L，硼酸 40~50g/L，稀土氧化物 IX 10_3~5X 10_3g/L，ρΗ4.0 ~4.5，電流密度 0.5 ~1.2A/dm2，溫度50~60°C,鍍層厚度5~8 μ m ; 所述的鍍光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳320~340g/L，氯化鈉12~14g/L，硼酸30~35g/L，十二烷基硫酸 鈉約0.05g/L，光亮劑適量，pH4.2~4.6，電流密度3~6A/dm2，溫度52~56°C，鍍層厚度3~5 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于:所述鍍液成分組成為:硫酸鎳25(T300g/L，氯化鎳35~50g/L，硼酸40~50g/L，氧化鑭或氧化釔I X 10_3~5 X 10_3g/L，濕潤劑I~3 mL/L，填平劑0.2^1.0 mL/L，柔軟劑3~8 mL/L，水余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于:所述鍍液成分組成為:硫酸鎳25(T300g/L，氯化鎳 35~50g/L，硼酸 40~50g/L，氧化鑭 2X 10_3~4X 10_3g/L，氧化釔 5X 10_4~I X 10_3g/L，濕潤劑f 3 mL/L，填平劑0.2^1.0 mL/L，柔軟劑3~8mL/L，水余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于:所述鍍液成分組成為:硫酸鎳280g/L，氯化鎳45g/L,硼酸45g/L,氧化鑭3X l(T3g/L,氧化乾I X l(T3g/L,濕潤劑2mL/L,填平劑0.5mL/L，柔軟劑6mL/L，水余量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的工藝，其特征在于:所述填平劑為丁炔二醇及其衍生物。
【文檔編號】C25D3/12GK103806028SQ201210453656
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月12日
【發(fā)明者】劉茂見 申請人:無錫三洲冷軋硅鋼有限公司