一種提高鎳鋁青銅耐腐蝕能力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及表面處理技術(shù)，具體涉及一種提高鎳鋁青銅耐腐蝕能力的方法，更具 體地說(shuō)是一種在鎳鋁青銅表面脈沖電鍍Ni-Cr合金鍍層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎳鋁青銅合金因其所具有的良好的耐腐蝕性能和高的機(jī)械性能而被廣泛應(yīng)用于 海洋環(huán)境中，如艦船螺旋槳、海水閥門(mén)以及海上鉆井平臺(tái)設(shè)備等。但由于鑄造鎳鋁青銅所存 在著的成分偏析、晶粒粗大、組織疏松等缺陷，在尚腐蝕、尚副交變載荷海洋環(huán)境下容易發(fā) 生選相腐蝕、腐蝕疲勞及點(diǎn)蝕等現(xiàn)象，大大降低了材料的使用壽命，限制著人類(lèi)海洋活動(dòng)的 發(fā)展。
[0003] 目前，針對(duì)提高鎳鋁青銅材料耐蝕性能的方法主要有攪拌摩擦加工、熱噴涂、表面 激光熔覆及熱處理等。但以上所述處理方法往往存在著殘余應(yīng)力過(guò)大、處理后表面孔隙率 過(guò)高、所需設(shè)備昂貴以及耐蝕性能改進(jìn)效果不明顯等一系列問(wèn)題。
[0004] 脈沖電鍍技術(shù)因其設(shè)備簡(jiǎn)單，所鍍涂層結(jié)晶細(xì)微光亮、孔隙率低等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用 于材料的表面防護(hù)領(lǐng)域。可以通過(guò)脈沖電流的張弛和脈沖參數(shù)的設(shè)定來(lái)改善鍍層的物理化 學(xué)性質(zhì)。其中，利用電鍍技術(shù)所得到的Ni-Cr合金涂層有著較高的耐蝕性能和耐磨性能。 但采用電鍍方法制備N(xiāo)i-Cr合金鍍層存在著鍍層Cr含量過(guò)低、鍍厚性差以及鍍層表面裂紋 較多等問(wèn)題，制約著該鍍層的應(yīng)用。本發(fā)明采用在鎳鋁青銅表面脈沖電鍍一層光潔致密的 Ni-Cr合金來(lái)提高材料的抗腐蝕能力的方法，目前還沒(méi)有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種利用電鍍技術(shù)來(lái)提 高鎳鋁青銅抗腐蝕能力的方法。通過(guò)調(diào)整鍍液成分，選用合適的脈沖電鍍工藝參數(shù)，在鎳鋁 青銅表面得到一層平整致密、成分可調(diào)、厚度可控、表面無(wú)裂紋的鎳鉻合金鍍層。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明涉及一種提高鎳鋁青銅抗腐蝕能力的方法，所述方法包括以下步驟：
[0008] A、將鎳鋁青銅表面機(jī)械打磨、除油、酸洗活化；
[0009] B、將步驟A處理過(guò)的鎳鋁青銅作為陰極，和作為陽(yáng)極的不溶性鈦板一并置于鎳鉻 鍍液中，與脈沖電源相連接進(jìn)行電鍍，電鍍時(shí)間為40?80min ;
[0010] C、將電鍍后的鎳鋁青銅取出，去離子水沖洗，冷風(fēng)吹干，在其表面制備獲得Ni-Cr 合金鍍層，用以提高鎳鋁青銅的耐腐蝕能力。
[0011] 所述的鎳鋁青銅為在真空條件下熔煉得到鑄態(tài)合金，組織均勻，其成分為：9. 5% Al，4. 2% Ni，4. 0% Fe，I. 2% Mn，余量為 Cu。
[0012] 作為優(yōu)選方案，步驟A中，所述機(jī)械打磨依次使用180#、400#、800#、1200#水砂紙； 所述除油采用包含20?30g/L Na0H、30?40g/L Na2C03、20?50g/L Na3PO4的除油液，除 油條件為：70?80°C恒溫5?IOmin所述酸洗活化采用的活化液為lOOmL/L HC1。
[0013] 作為優(yōu)選方案，步驟B中，所述鎳鉻鍍液主鹽成分為15?60g/L NiCl2 · 6H20、 100 ?140g/L CrCl3 · 6H20。
[0014] 作為優(yōu)選方案，步驟B中，所述鎳鉻鍍液成分中還含有30?50g/L Η3Β04、135? 200g/L C6H5Na3O7 · 2H20、15 ?50g/L NH4C1、10 ?40g/L NaBr。
[0015] 更優(yōu)選鎳鉻鍍液成分為：
[0016] NiCl2_6H20 15?60g/L CrCUH2O 100~140g/L FhBO4 30~50g/L C6H5Na3O7^H2O 135?200g/L NH4Cl 20-50 g/L NaBr 10~25g/L Ci2H25SO4Na 0.l~0,2g/L..
[0017] 作為優(yōu)選方案，所述鍍液中CrCl3 · 6H20的含量為115?130g/L。在該濃度下，所 得鍍層Cr含量最高，耐蝕性最好。
[0018] 作為優(yōu)選方案，步驟B中，電鍍過(guò)程中鍍液溫度為30?40°C，鍍液pH值為2. 0? 3. 5。更優(yōu)選地，鍍液pH值調(diào)節(jié)至2. 2?2. 7,電鍍溫度穩(wěn)定在30?35°C，形成的鍍層中Cr 含量最高，具有最高的耐蝕性能。
[0019] 作為優(yōu)選方案，所述鍍液pH值是使用NaOH和HCl溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過(guò)程中需邊 緩慢滴加邊攪拌。
[0020] 作為優(yōu)選方案，步驟B中，所述電鍍采用脈沖方波電鍍法，陰極電流密度為10? 20A/dm 2,頻率為100?10000Hz，占空比為25?90%，通過(guò)調(diào)節(jié)各參數(shù)來(lái)獲得不同表面形 貌和合金成分的鍍層。
[0021] 作為優(yōu)選方案，步驟C中，所述Ni-Cr合金鍍層為一層致密、平整、無(wú)裂紋的合金 層，厚度可達(dá)20?50 μ m，鍍層中Cr含量所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3?12 %，顯微組織為Cr在Ni 中的固溶體。
[0022] 作為優(yōu)選方案，所述Ni-Cr合金鍍層由幾十至幾百層厚度為幾百納米的薄層疊 加，呈現(xiàn)明顯的梯度成分結(jié)構(gòu)，且沿鍍層截面方向Cr含量由內(nèi)向外遞增。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用脈沖電鍍的方法在鎳鋁青銅材料表面制備N(xiāo)i-Cr合 金鍍層具有以下有益效果：
[0024] 1、工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備廉價(jià)，耗能低；
[0025] 2、所得到的鍍層具有鍍層致密、成分均勻、孔隙率低等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)⒒w材料與腐 蝕介質(zhì)進(jìn)行完全隔離；
[0026] 3、鍍層具有較優(yōu)異的耐腐蝕性能，較高的硬度，能夠在較惡劣工況條件下服役，從 而保護(hù)基體不受侵蝕；
[0027] 4、本發(fā)明可避免鎳鋁青銅工件在海水介質(zhì)中點(diǎn)蝕現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明在鎳鋁青銅 表面所得鍍層具有成分梯度結(jié)構(gòu)，每層厚度約為幾百個(gè)納米；即鍍層由幾十甚至幾百層具 有不同成分的薄層疊加在一起，且Cr含量由內(nèi)而外逐層增加。該鍍層結(jié)構(gòu)具有抑制點(diǎn)蝕的 突出優(yōu)勢(shì)，當(dāng)其受到腐蝕時(shí)，只有當(dāng)較外層的涂層完全破壞掉后，腐蝕才會(huì)向著內(nèi)部進(jìn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0029] 圖1為實(shí)施例1的脈沖電鍍工藝所施加的電流隨時(shí)間變化過(guò)程示意圖；
[0030] 圖2為實(shí)施例1的鎳鋁青銅表面脈沖電鍍Ni-Cr合金鍍層表面形貌的掃描電鏡照 片；
[0031] 圖3為實(shí)施例1的鎳鋁青銅表面脈沖電鍍Ni-Cr合金鍍層截面的掃描電鏡照片；
[0032] 圖4為實(shí)施例2的鎳鋁青銅表面脈沖電鍍Ni-Cr合金鍍層表面形貌的掃描電鏡照 片；
[0033] 圖5為實(shí)施例2的鎳鋁青銅表面脈沖電鍍Ni-Cr合金鍍層截面的掃描電鏡照片；
[0034] 圖6為本發(fā)明的鎳鋁青銅表面電鍍Ni-Cr鍍層后與鑄態(tài)鎳鋁青銅在3. 5% NaCl溶 液中的動(dòng)電位極化曲線(xiàn)比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 本實(shí)例涉及一種提高鎳鋁青銅耐腐蝕能力的方法，所述方法包括如下步驟：
[0038] 步驟一：將鎳鋁青銅表面依次經(jīng)180#-400#-800#-1200#水砂紙機(jī)械打磨，然后在 所配置除油液（含20g/LNa0H、30g/LNa 2C03、50g/LNa3P04)中70°C恒溫lOmin，除去殘余油 月旨，用水沖洗后用lOOmL/L HCl進(jìn)行酸洗活化，冷風(fēng)吹干后備用；
[0039] 步驟二：將處理好的鎳鋁青銅置于以下鍍液：
[0040] NiCl2-6H20 15~30g/L CrCli ·6Η20 100-130g/L H3BO4 30~40g/L C6HsNa^〇7-2H20 135~ 180g/L NH4Cl 20-40 g/L NaBr 10~20g/L Ci2H25SO4Na 0.1~0.15g/L
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