[發明專利]提高鎳鋁青銅耐腐蝕性的表面合金化調控方法

在審

• 申請號: 201610112917.X
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105568325A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 吳忠;劉磊;羅芹;秦真波;沈彬;張琪;劉德榮;胡文彬
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C25D3/12
• 分類號: C25D3/12;C25D5/18;C25D5/34;C25D5/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及表面處理技術，具體涉及一種提高鎳鋁青銅合金耐腐蝕性的表面合金化 方法。通過熱處理擴散方式在鎳鋁青銅合金表面形成外層高耐蝕性和內層高強度的雙合 金化層，屬于材料表面改性技術領域。

背景技術

鎳鋁青銅合金以其高熱傳導性、高耐腐蝕性能和高機械性能被廣泛應用于海洋工 程、沿海電廠以及海水淡化廠中，如船用螺旋槳鉆井平臺、閥門等，尤其是在冷凝管和 熱交換器管材中，最常用的是70Cu-30Ni和90Cu-10Ni合金。

然而鎳鋁青銅本身存在的晶粒粗大、成分偏析等缺陷，使其在高副交變載荷的海洋 工況中易發生點蝕，點蝕坑的形成加速表層腐蝕，導致晶界腐蝕，大大降低了工件的使 用壽命。目前，為了提高鎳鋁青銅的耐腐蝕性能，常用的方法包括攪拌摩擦焊、熱噴涂、 激光熔覆、電鍍等表面改性處理方法，可以有一定的效果，但是上述方法得到的改性層 存在著殘余應力過大、表面孔隙率等缺陷，尤其對鎳鋁青銅在海水中的點蝕行為并沒有 很好的改善。

為解決上述問題，目前，電鍍涂層因其較好的耐腐蝕性能而被業內廣泛應用，具有 操作工藝簡單、成本低、效率高等優點。然而，現有技術中，共沉積Ni-Cu合金涂層雖 能有效提高基體表面的耐腐蝕性能，但在控制Cu-Ni含量比時具有一定的局限性，而 Cu-Ni含量比對表層的耐腐蝕性能有著較大的影響；共沉積Ni-Cu合金涂層與鎳鋁青銅 基體之間的結合為機械結合，在高剪切應力下易脫落，從而腐蝕基體。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高鎳鋁青銅耐腐蝕性的表面合金化調控方法，在基 體表面電鍍Ni涂層，經熱處理擴散后得到耐腐蝕性能好、高強度、與基體超強結合 的改性層。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種提高鎳鋁青銅耐腐蝕性的表面合金化調控方法，其包括如下 步驟：

在鎳鋁青銅的表面電鍍一層鎳涂層；

在200～675℃下進行熱處理，得到表面合金化的鎳鋁青銅。在200～675℃的溫 度范圍內，可不改變基體結構的同時能有效改善基體的性能。

作為優選方案，前述方法還包括在對所述鎳鋁青銅進行電鍍前，先進行打磨并 清洗除油的步驟。

作為優選方案，所述鎳涂層的厚度為20～40um。

作為優選方案，所述電鍍的步驟具體包括如下操作：

將鎳鋁青銅放置于電鍍液中，調節所述電鍍液的pH值為3.8～4.2，在49～51℃ 下進行脈沖電鍍。

作為優選方案，控制正向電流密度為30A/dm²，反向電流密度為0，脈沖頻率 為500Hz，占空比為20％，脈沖電鍍的時間為10～20min。

作為優選方案，所述電鍍液中包括如下鹽：Ni(SO₃NH₂)₂、NiCl₂、H₃BO₃和 C₁₂H₂₅SO₄Na，其中無晶粒細化劑，可防止熱處理過程中表面出現硫化脆化。

作為優選方案，所述Ni(SO₃NH₂)₂的濃度為245.3～327.1g/L、所述NiCl₂的濃度 為8.18～32.7g/L、H₃BO₃的濃度為30～50g/L、所述C₁₂H₂₅SO₄Na的濃度為0.1～0.15g/L。 若鎳離子含量過高，其鎳離子分散能力和覆蓋能力較差；若過低，鎳離子含量不足， 電鍍速度和效率較低。

作為優選方案，所述熱處理的步驟具體包括如下操作：

將電鍍后的鎳鋁青銅置于惰性氣氛中，采用階段式升溫，依次升溫至室溫～200℃、 200～400℃、400～600℃、600～675℃，且在200℃、400℃、600℃各保溫10min。可減少 加溫過程中產生的表面熱應力使表層脫落。

作為優選方案，所述階段式升溫的升溫速率為5～15℃/min。

作為優選方案，所述惰性氣氛為氬氣氛。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：