[發明專利]一種在鋯鋁合金表面化學鍍鎳磷的方法

無效

• 申請號: 201110143366.0
• 申請日: 2011-05-31
• 公開（公告）號: CN102220574A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 馬靜;李強;國棟;李建輝;毛磊
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: C23C18/36
• 分類號: C23C18/36;C23C18/18
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 董金國

技術領域

本發明涉及一種在鋯鋁合金的表面化學鍍鎳磷的方法，屬合金表面鍍膜強化處理技術領域。

背景技術

1824年，Berzelius首次離析出實驗室數量的鋯，從此鋯進入人們的視野而受到廣泛的關注。目前鋯已經應用于眾多領域，例如用于電子工業，作為殘余氣體的吸收劑和制造真空管零件。其良好的耐蝕性使其可制作外科工具、化工設備、電氣零件、珠寶。鋯粉可用于閃光燈粉末、閃光信號、焰火及雷管等。鋯具有低的熱中子吸收截面，良好的耐蝕性，較高的導熱率，鋯合金作為核工業燃料包殼材料已得到廣泛應用。鋯是具有優異的抗腐蝕性能，抗輻照，膨脹系數小，結構與尺寸穩定，儲量豐富，有望代替不銹鋼、GCr15應用于空間活動結構部件，承受空間輻照、原子氧、低溫及交變溫度的影響。然而純鋯(Zr)的拉伸強度只有300MPa，腐蝕性能很不穩定，作為結構件不能滿足使用要求。加入少量的合金元素Al制備鋯鋁合金在鋯基體形成強化相可顯著提高鋯合金的機械性能，滿足空間結構件性能要求。鋯合金在高溫高壓去離子水中的腐蝕通常分為兩個階段，腐蝕初期，表面生成一層致密的黑色氧化膜，腐蝕速率隨時間變化越來越低；隨后腐蝕速率突然增大，生成不具有保護性的白色氧化膜。因此有必要對鋯合金進行表面處理，提高其耐蝕性。作為空間結構件，保持一定的耐磨性也是必要的。

現有技術中，提高鋯合金耐蝕性的方法通常是采用合金化的方法，添加適量的Sn可抑制N的不利影響，中和碳和鋁的影響到某種程度。添加少量的Fe、Cr或Ni可延遲發生快速腐蝕發生的時間。而對鋯合金采用表面處理提高其耐蝕性的研究未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種在鋯鋁合金表面化學鍍鎳磷的方法，提高了鋯鋁合金的耐磨性和耐蝕性，并可使鋯鋁合金獲得良好的綜合性能。

本發明是通過以下技術方案實現的；

本發明的方法包括以下步驟：

(1)將鋯、鋁按比例配制后反復熔煉，使成分均勻，得到鋯鋁合金；

(2)將制備好的鋯鋁合金線切割成一定大小，用280、600、800、1000目的砂紙依次進行打磨，使合金表面平整光亮；

(3)得到的鋯鋁合金試樣先后浸入去離子水、丙酮中之后在超聲波清洗器中清洗5～10min，再放入溫度為50～60℃、質量濃度為40～60g/LNaOH溶液中堿洗10～15min，然后用去離子水沖洗干凈；

(4)酸洗粗化

將步驟(3)得到的試樣放入HF∶HNO₃∶H₂O按體積比為5∶(30～45)∶(50～65)的混合液中，進行酸洗粗化，時間10～30s，用去離子水沖洗干凈；

(5)磷化或浸鋅處理

①磷化處理：

處理液組成如下：正磷酸10～25g/L、硫酸鋅20～50g/L、NaF?1～3g/L、有機硫0.1～0.3g/L；

控制pH?2～3，溫度40～55℃，時間1～3min；用去離子水沖洗干凈；

②浸鋅處理：

處理液組成如下：硫酸鋅25～35g/L、焦磷酸鈉110～130g/L、碳酸鈉4～7g/L；

控制pH?9～11，溫度70～85℃，時間5～12min，用去離子水沖洗干凈；

(6)化學鍍鎳磷

方法有以下兩種：

①采用中性化學鍍：

鍍液組成如下：硫酸鎳15～25g/L、還原劑次磷酸鈉35～45g/L、硫酸銨30～50g/L、乙酸鈉30～50g/L、乙酸鉛0.5～1.5mg/L；

控制pH?6～7，溫度70～80℃，時間40～60min；

②或采用酸性化學鍍：

鍍液組成如下：主鹽硫酸鎳20～35g/L、還原劑次磷酸鈉20～40g/L、乳酸15～25g/L、乙酸鈉30～40g/L；

控制pH?4～5，溫度70～85℃，時間為40～60min；

(7)用去離子水沖洗，吹干，得到表面光亮、致密，與基體結合牢固，厚度為10～20μm的鎳磷鍍層。

本發明取得的有益效果是，本發明適用性廣，不同成分的鋯鋁合金分別通過磷化處理和浸鋅處理后化學鍍均可以獲得光亮致密、與基體結合牢固、耐蝕抗磨性優異的鎳磷鍍層。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發明。下面的實施例是在本發明技術方案為前提下實施，給出了詳細的實施方式及具體的操作過程，但本發明的保護范圍不僅限于下面的實施例。

實施例1

(1)將鋁的質量分數為8.8％的鋯、鋁按比例配制后反復熔煉，達到成分均勻，得到鋯鋁合金；