[發明專利]一種金屬表面銅鎳合金的制備方法

在審

• 申請號: 201410403253.3
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104178784A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 陳守剛;趙莎莎;蔡宇辰;張振岳
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及金屬表面防腐技術領域，尤其涉及一種金屬表面銅鎳合金的制備方法。

背景技術

金屬腐蝕是自然界普遍存在的一種自然現象，是金屬材料和周圍環境發生化學或者電化學的作用而被破壞的現象。每年由于金屬腐蝕產生的直接經濟損失占國民生產總值的3％左右，因此，金屬的腐蝕與防護關系到整個國民經濟的可持續發展。海洋占地球表面面積70％以上，合理地開發利用海洋資源日益受到人們的重視。海水中含有容易造成腐蝕的氯離子，鋼鐵、鋁、甚至不銹鋼等許多工程金屬材料均不耐海水腐蝕。此外在這些材料，以及木材、玻璃等非金屬材料的表面上還會形成海洋生物污損。銅不但耐海水腐蝕，而且溶入水中的銅離子有殺菌作用，可以防止海洋生物污損。因而，銅和銅合金是海洋工業中十分重要的材料，尤其是銅鎳合金，因其更耐蝕特性受到人們的親賴，已經在海水淡化工廠、海洋采油采氣平臺、以及其它海岸和海底設施中廣泛應用。但是銅鎳合金中的主要添加元素鎳是一種稀缺的戰略物資，價格昂貴。直接大批量的使用銅鎳合金成本大，耗資高而限制了銅鎳合金的廣泛應用。因此尋求一種簡單有效的銅鎳合金保護膜的制備方法就顯得尤為重要。

目前銅鎳合金的制備方法主要有機械合金化法、還原法、超聲波法、粉末冶金法、水熱/溶劑熱法、靜高壓合成法等。這些合成方法，雖然都能成功合成出銅鎳合金，但是其制備的大部分是銅鎳合金的粉體。并且，這些方法的應用有著較大的缺點。部分設備比較復雜，所需要的溫度高，環境苛刻；部分是耗能較大。

恒電流沉積是最近幾年來頗受歡迎的一種技術，恒電流沉積是在含有被沉積金屬離子的溶液中通以恒定電流，使帶正電荷的陽離子在陰極上放電，得到目標產物的一種電沉積技術，而通過恒電流沉積來制備銅鎳合金保護膜層的研究還在起步階段，此外電沉積的一個缺陷就是氫氣的產生使得膜層出現一定程度的孔洞，大大限制了其在工程中的應用。將沉積好的銅鎳合金的金屬在真空爐中處理保溫一段時間可充分的消除膜層中的孔洞，使膜層更加致密均勻，增強其耐蝕特性并起到對金屬基體的保護作用。

恒電流法制備銅鎳合金有著其獨特的優勢。首先，可以在目標金屬或其他部件表面形成一層混勻的薄膜，使得目標物被充分的保護。其次，他可以不受目標物形狀的限制。第三，效率高，成本低，設備簡單，操作方便，環保無污染。第四，通過調節沉積電流可實現銅鎳合金的組分控制。

沉積形成的銅鎳合金保護膜層經過后續的表面真空熱處理可排除滯留在膜層中的孔洞，并進一步使膜層致密均勻，提高膜層的耐蝕性能。

發明內容

本發明提供了一種金屬表面銅鎳合金的制備方法。

本發明采用如下技術方案：

本發明的金屬表面銅鎳合金的制備方法的具體步驟如下：

(1)金屬表面預處理：

將金屬表面用金相砂紙打磨，再用金相拋光機拋光，然后用溶劑清洗除油，最后用焊錫焊接在銅導線上，做成電極放干燥處備用；

(2)溶液配制：

將鎳源、銅源、表面活性劑和絡合劑進行混合，鎳源、銅源、表面活性劑和絡合劑的摩爾比為0.3～0.9：0.03～0.1：1×10^-5～6×10^-5：0.25～0.4，，得到混合溶液，然后調節pH至2-6，

(3)恒電流沉積銅鎳合金：

以飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對電極，步驟(1)制備的金屬電極為陰極，以步驟(2)配制的溶液為電解液，在-8mA～-35mA的恒電流下成膜，得到具有不同組分的銅鎳合金；

(4)表面熱處理：

將步驟(3)沉積銅鎳合金的金屬在200～800℃下真空熱處理，即可得到本發明的金屬表面銅鎳合金。

步驟(1)中，優選金屬表面用用不同目數的金相砂紙依次打磨，拋光完畢后除油清洗，做成電極備用。

步驟(2)中，所述的鎳源是硫酸鎳，氯化鎳，硝酸鎳，所述的銅源是硫酸銅，氯化銅，硝酸銅，所述的表面活性劑是十六烷基硫酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，硬脂酸，所述的絡合劑是檸檬酸鈉，硼酸，乙二胺四乙酸二鈉或乳酸，檸檬酸中的一種。

步驟(4)中，優選將步驟(3)沉積銅鎳合金的金屬在500℃下燒結，保溫30min。

由于銅和鎳的沉積電位相差較大，通過加入絡合劑來調節兩者的沉積電位使其共沉積的可能性增大，在合適的沉積電流下實現銅鎳的共沉積制備出銅鎳合金膜。電沉積無可避免的是氫氣的產生滯留在金屬的表面，通過后續的真空熱處理增加膜層的致密性均勻度。

本發明的積極效果如下：