[發(fā)明專利]一種提高鎳磷化學鍍層耐蝕性的方法

有效

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• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102899642A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設計）人: 鄒勇;欒濤;徐揚;郝玉林
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: C23C18/32
• 分類號: C23C18/32
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高耐蝕性的方法，特別涉及一種提高鎳磷化學鍍層耐蝕性的方法，屬于Ni-P非晶材料鍍層防蝕技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

化學鍍鎳是一種用電化學反應的原理將鎳合金鍍在基體上的一種方法。由于這種鍍層有著眾所周知的優(yōu)點，化學鍍技術(shù)如今在商業(yè)領(lǐng)域得到了很廣泛的應用。這些優(yōu)點包括高耐磨性，耐蝕性，好的光滑平整度，和即便在凹凸處也表現(xiàn)出色的厚度均一性?；瘜W鍍技術(shù)被認為是保護鐵、鋁、鎂等金屬免于腐蝕的技術(shù)中，最簡單經(jīng)濟的方法之一。但是鎳磷鍍層通常只起到一個物理隔絕的作用。因為鎳磷合金的腐蝕電位通常比鐵、鎂等基體的腐蝕電位要高，所以鎳磷鍍層對于基體來說是陰極。所以不像鋅、鎘這些犧牲鍍層，鎳磷鍍層通常只起到物理隔絕基體與腐蝕環(huán)境的作用。這也就是為什么鎳磷鍍層需要盡可能的減小孔隙率。鎳磷合金鍍層表面孔隙的尺寸及數(shù)量對鎳磷合金鍍層的耐蝕性起著決定性的作用。工業(yè)上應用的一般是在碳鋼表面鍍鎳。碳鋼基體表面化學鍍Ni—P合金鍍層屬于陰極覆蓋層，如果鍍層存在孔隙，尤其是形成直達基體的通孔時，腐蝕性介質(zhì)就能穿過鍍層直接與基體發(fā)生化學反應，那么在大陰極(鎳磷合金鍍層)小陽極(碳鋼)的耦合作用下，碳鋼就會加速腐蝕，最終使鍍層失去保護作用，直到失效，使基材金屬受到更為嚴重的局部腐蝕。所以，對于鎳磷合金鍍層必須特別注意控制孔隙的形成，特別是那些直達基體的通孔。在碳鋼基體上，只有當作為陰極的鎳磷合金鍍層足夠的完整時，才能有效地防止腐蝕。

許多因素，像含磷量，鍍層厚度，基體表面粗糙度和基體預處理等，都會影響鍍層的孔隙率。一般地，高磷鍍層（含磷量高于10wt.%）與含磷量較低的鍍層相比，有較低的孔隙率和較高的耐蝕性。另外，決定孔隙率最重要的指標是鍍層厚度。對于相對較平滑的基體（R_a>5～10μm）來說，12～15微米的厚度可以保證有可以接受的孔隙率。而對于粗糙的基體而言，最少要有25微米厚的鍍層。但在實際工程中，對于一些部件由于表面銹蝕等原因，粗糙度比較大，很多時候即使鍍層厚度達到了30-40微米仍然不能保證完全封孔。除了粗糙度，化學鍍過程中不斷釋放出的大量氫也是導致產(chǎn)生空隙的一個重要原因，大量氫氣在基體周圍生成，會降低還原劑的有效濃度，并且導致化學鍍的不連續(xù)，特別是在基體有瑕疵的地方，孔隙可能就是由于這種不連續(xù)化學鍍的積累所形成的。如何在有限的厚度下降低鍍層孔隙率來提高鍍層的耐蝕性是一個重要的問題。

目前為了解決這一問題，采用的方法包括復合鍍層及封孔技術(shù)等。復合鍍層例如雙鍍層技術(shù)，既鍍兩層含磷量不一樣的鎳磷鍍層，在雙鎳層里中磷鍍層電位比高磷鍍層電位低，層間電位差達到120mV，可以起到很好的陽極保護作用。化學鍍雙鎳層由于中途改變鍍液體系，可以造成鍍層表面針孔錯位而大大降低鍍層孔隙率；同時雙鎳層具有120mV的層間電位差，外層可以作為犧牲陽極而提高系統(tǒng)的耐蝕性。其他的還包括三元鍍層與二元鍍層相結(jié)合等技術(shù)。而對于化學鍍鎳層封孔技術(shù)主要有兩種方法，一種是用無機Cr系列封孔溶液，如用重鉻酸鹽溶液進行封孔；一種是用有機涂料進行封孔。重鉻酸鹽一般僅用于鋁、鋅合金的封閉處理，而且會造成嚴重的鉻酸鹽污染：另外由于化學鍍鎳層的孔隙(一般為0．1～1微米)比鉻氧化物的水合分子大，因此對化學鍍鎳層的大孔隙達不到好的封孔效果。有機涂料法雖然可將孔隙封住，但涂層的耐熱性比較差，不適用于高溫環(huán)境。其他的溶膠一凝膠方法及硅烷偶聯(lián)劑對材料表面進行改性也有報道。但從實施方法上，這些封孔技術(shù)需要另外一套工藝措施，需要另外單獨加熱處理等，因此提高了工藝的復雜程度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前化學鍍鎳中存在的因孔隙而引起耐蝕性下降的問題，提出了一種提高鎳磷化學鍍層耐蝕性的方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種提高鎳磷化學鍍層耐蝕性的方法，包括步驟如下：

（1）先在碳鋼基體表面鍍一薄層鎳磷，

（2）再用化學置換法鍍一層銅；

（3）再鍍一層鎳磷層。

所述的提高鎳磷化學鍍層耐蝕性的方法，優(yōu)選步驟如下：

（1）在清潔的碳鋼基體表面化學鍍鎳磷，厚度范圍1-10微米；

（2）將鍍鎳磷后的基體置入鍍銅液中置換反應鍍銅，鍍銅厚度范圍1-5微米；

（3）鍍銅后的基體再次化學鍍鎳磷，厚度范圍根據(jù)需要確定,可以1-80微米，為了在較薄的鍍層厚度下獲得較高的耐蝕性最后這層的厚度可以控制在1-20微米。