[發(fā)明專利]一種電沉積鈷基復(fù)合鍍層的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011158658.7
• 申請(qǐng)日: 2020-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN112226805A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章德銘;張?chǎng)?/a>;劉建明;王帥;黃凌峰;劉通;郭丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 礦冶科技集團(tuán)有限公司;北礦新材科技有限公司
• 主分類號(hào): C25D15/00
• 分類號(hào): C25D15/00;C25D3/12;C25D5/18;C25D5/50
• 代理公司: 北京博智杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11929
• 代理人: 尹春雷

一種電沉積鈷基復(fù)合鍍層的制備方法，屬于表面防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：（1）配制復(fù)合鍍液，復(fù)合鍍液由硫酸鈷、氯化鈷、硼酸、磷酸、表面活性劑和水配制而成。（2）將預(yù)處理后的陶瓷粉末加入復(fù)合鍍液，攪拌，使粉末均勻分散在鍍液中。（3）采用脈沖電流和雙電極平行裝置進(jìn)行復(fù)合電沉積，將清洗干凈的鈷板作為陽(yáng)極，待鍍工件為陰極，在待鍍工件表面形成鈷基復(fù)合鍍層。（4）將形成鈷基復(fù)合鍍層的工件進(jìn)行熱處理。本發(fā)明采用使用脈沖電源替代直流電源、調(diào)整電流密度，對(duì)鍍層進(jìn)行熱處理，對(duì)粉末顆粒進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理等技術(shù)手段，顯著提高粉末顆粒與金屬基體結(jié)合強(qiáng)度，改善了鍍層均勻性，降低了鍍層粗糙度，增強(qiáng)了鍍層性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于表面防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及金屬材料的表面防護(hù)，具體涉及一種表面電沉積Co-Cr₃C₂或Co-SiC復(fù)合鍍層的技術(shù)方法，其復(fù)合鍍層的主要目的是用于金屬材料表面的保護(hù)以及提高材料的表面光潔度、高溫耐磨性能、硬度等綜合性能，起到防護(hù)工件、延長(zhǎng)工件使用壽命的作用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)材料性能的要求越來越嚴(yán)格，材料的使用量也越來越大，然而使用過程中材料的失效是不可避免的。為了節(jié)約成本同時(shí)強(qiáng)化材料的性能，表面防護(hù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，電鍍就是其中一種方法，因其操作方便、節(jié)約成本、污染小等優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。而復(fù)合電鍍，即在鍍層中增加硬質(zhì)顆粒，獲得更優(yōu)異的綜合性能，具有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。

金屬鈷具有優(yōu)良的耐熱性能，在700 ℃時(shí)仍能保持一定硬度，具有優(yōu)良的耐磨減摩性能，因而鈷基復(fù)合鍍層被應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。而Cr₃C₂或SiC顆粒耐磨、硬度高，因而被選作復(fù)合鍍層硬質(zhì)相。

鈷基鍍層實(shí)際應(yīng)用于在高溫環(huán)境工作的易磨損零件，如火箭噴嘴等較薄且精度要求高的零件表面。鈷基鍍層可通過熱噴涂、釬焊、激光熔覆等方法獲得，但這些工序的高溫過程，易造成較薄的航空航天零件的變形。但由于零件涂覆涂層是零件生產(chǎn)的最后一道工序，為保證零件轉(zhuǎn)配精度，還要額外再增加一道工序，進(jìn)行校正變形，無疑增加了生產(chǎn)成本，也易損傷零件。而復(fù)合電鍍是在常溫下進(jìn)行、操作方便，不存在噴砂等高速?zèng)_擊的過程，不會(huì)引起較薄零件的變形，無需增加工序矯形；同時(shí)電鍍?cè)O(shè)備投資比熱噴涂設(shè)備投資要少很多，具有生產(chǎn)成本低、原材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)。

在制備復(fù)合鍍層過程中，往往由于陶瓷顆粒表面潤(rùn)濕性差，導(dǎo)致金屬基體鍍層與陶瓷顆粒結(jié)合較差，最后獲得的鍍層疏松、致密性差。同時(shí)由于鍍層應(yīng)用在航空航天零件表面，為保證裝配精度和零件的耐磨性能，零件表面的粗糙度也有一定的要求，這對(duì)鍍層的表面粗糙度也提出了較高的要求。粗糙度越大，鍍層的摩擦系數(shù)也會(huì)隨之增加，磨損也逐漸嚴(yán)重；若零件服役于腐蝕環(huán)境，表面粗糙度越大，零件的腐蝕敏感性也易增加。因此控制鍍層的表面粗糙度具有重要意義。

另外鍍液成分、鍍液濃度、電流密度、攪拌速度、pH值等因素均會(huì)影響鍍層的組織性能。不同類型電源的電流方向、電流峰值、電流波形等均不同，這會(huì)影響金屬離子沉積的速率，進(jìn)而影響到鍍層組織。人們迫切需要一種電沉積鈷基復(fù)合鍍層的制備方法，在薄壁零件表面形成鍍層均勻、粗糙度低的鈷基復(fù)合鍍層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用復(fù)合電鍍技術(shù)在基材表面獲得了低粗糙度的Co -Cr₃C₂或Co-SiC復(fù)合鍍層，同時(shí)在電鍍過程中采用脈沖電源代替直流電源，減少了鍍層內(nèi)部缺陷，保證了鍍層表面的光潔度，提高了顆粒在鍍層中的均勻性，改善了基材性能，擴(kuò)大了基材的應(yīng)用范圍，使之具有更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種電沉積鈷基復(fù)合鍍層的制備方法，包括以下步驟：

（1）配制復(fù)合鍍液，復(fù)合鍍液由硫酸鈷、氯化鈷、硼酸、磷酸、表面活性劑和水配制而成；

（2）將預(yù)處理后的陶瓷粉末加入復(fù)合鍍液，攪拌，使粉末均勻分散在鍍液中；