[發明專利]哈氏合金表面鍍層的制備方法

有效

• 申請號: 201210186153.0
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102787314A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 衣曉紅;張晨輝;雒建斌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;B05D5/08
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明涉及一種金屬表面處理方法，具體涉及一種哈氏合金表面鍍層的制備方法。

背景技術

哈氏合金具有高強度、高韌性、在各種還原性介質中具有優良的耐腐蝕性能，在中等濃度的非氧化性硫酸、磷酸、高溫醋酸和甲酸等介質中均有優良的耐蝕性能，因而廣泛應用于石油、化工和環保等領域。但一些特定的工作環境中，哈氏合金易吸收有害元素使它的力學性能和耐腐蝕性能下降，并且其耐磨性較差、疏水性較差，這就限制了其在某些行業的應用范圍。為了進一步提高哈氏合金部件的耐腐蝕、耐磨和疏水等綜合性能，需要在部件表面制備功能鍍層。由于鎳（Ni）-磷（P）鍍層具有耐磨耐蝕的特點，而PTFE又具有良好的化學穩定性、非粘附性和自潤滑性等優點，因此將兩者相結合對哈氏合金進行復合鍍可改善其耐磨性及其他表面性能，因此在哈氏合金表面化學鍍鎳-磷-納米聚四氟乙烯（Ni-P-nanoPTFE）復合膜鍍層成為改善哈氏合金綜合性能的重要途徑之一。

化學復合鍍就是在無外加電場的情況下，將固體微粒子加入鍍液中與金屬或合金共沉積，形成一種金屬基表面復合材料的過程。Ni-P-nanoPTFE復合鍍將Ni-P的耐磨性與PTFE的減摩自潤滑性相結合，從而可滿足哈氏合金表面耐磨耐蝕疏水的綜合性能要求。化學復合鍍不需要專用的設備，具有操作簡便、易于清理、推廣容易、易處理具有復雜結構的零件等優點。

發明內容

本發明提供一種新的，在哈氏合金表面進行化學復合鍍形成耐磨耐蝕疏水復合鍍層的方法。

一種哈氏合金表面鍍層的制備方法，其包括以下步驟：提供一哈氏合金，將哈氏合金的表面進行預處理；提供一第一鍍液及一鎳板，將所述哈氏合金作為陰極，將所述鎳板作為陽極，放入上述第一鍍液中電鍍一段時間，在哈氏合金的表面形成一純鎳層；提供一復合鍍液，該復合鍍液中包括鎳磷鍍液和納米聚四氟乙烯顆粒；以及，將表面形成有純鎳層的哈氏合金置于該復合鍍液中加熱至85至91攝氏度，一段時間后取出所述哈氏合金。

針對哈氏合金的表面惰性，本發明所提供的哈氏合金表面鍍層的制備方法采用“兩步法”，即，“預鍍純鎳層”加“化學復合鍍Ni-P-nanoPTFE”處理在哈氏合金表面獲得耐磨耐蝕疏水復合鍍層，用于哈氏合金表面復合鍍的粉末為聚四氟乙烯（PTFE）粉末，其粒度為100~300nm。

采用“兩步法”對哈氏合金表面做復合鍍處理的方法的具體步驟如下：

步驟一、哈氏合金表面預處理

所述哈氏合金表面處理的方法包括以下步驟：

①超聲清洗

先以丙酮為清洗劑，將哈氏合金用超聲波清洗機清洗10~30分鐘，清洗溫度為15~35℃；然后以乙醇為清洗劑，將哈氏合金用超聲波清洗機清洗10~30分鐘，清洗溫度為15~35℃。

②表面拋光

對經過超聲清洗的哈氏合金表面作拋光處理，將哈氏合金鑲嵌于樹脂中，固化12小時，水洗后利用拋光機采用拋光劑拋和水拋相結合的方式將哈氏合金拋光至表面粗糙度為Ra0.6~0.3μm，拋光時間為0.5~1小時，拋光劑分別是9μm、3μm金剛石研磨液和SiO₂拋光液。

③活化

將拋光后的哈氏合金置于濃度為20%的HCl中活化10~20s。

步驟二、預鍍純鎳層

將預處理后的哈氏合金浸入溫度為20~30℃的鍍液中，以純鎳板為陽極，采用電鍍法在其表面預鍍0.5~1μm均勻致密的純鎳層，電流密度5A·dm^-2，時間2~8min，鍍液是將HCl、NiCl₂·6H₂O溶于水中得到的如下濃度的水溶液：

HCl?150~250ml/L，NiCl₂·6H₂O?200~280g/L。

步驟三、復合鍍液制備

所述復合鍍液的制備方法包括以下步驟：

第一，先將FC系陽離子表面活性劑、辛基苯基聚氧乙烯醚、粒徑為100~300nm的PTFE微粒、乳酸和水混合均勻，形成一含有納米聚四氟乙烯顆粒（nanoPTFE）混合液，其中，nanoPTFE與FC系陽離子表面活性劑的含量之比為100：1~10：1，混合液中nanoPTFE的Zeta電位≥+20mV；