专利名称：粉末冶金多孔材料的镀镍方法
技术领域：
本发明涉及PVD表面处理技术领域，具体而言，涉及一种粉末冶金多孔材料的镀镍方法。
背景技术：
粉末冶金多孔材料零件应用于航空、造船、机械制造等领域，为了满足零件焊接时的润湿性要求，以及降低零件间相互摩擦、减少零件配合间隙以提高减震性能等要求，需要在粉末冶金多孔材料零件表面镀覆镍层。采用传统的电镀法镀覆镍层，由于粉末冶金多孔材料零件的表面孔 隙率高(一般都在15%以上)，内部结构不致密，存在以下缺点(I)电镀镍使用的电镀槽液多为腐蚀性溶液，电镀时容易进入粉末冶金多孔材料零件表面孔隙，镀镍层之后残留的腐蚀性溶液封闭在粉末冶金多孔材料零件基体内，很难通过清洗等方式去除，长时间使用或存放会导致粉末冶金多孔材料零件内部腐蚀，带来严重的安全隐患；(2)粉末冶金多孔材料零件镀镍层之前清洗时，一般采用普通水剂溶液，粉末冶金多孔材料零件的孔隙内残留的溶液难以烘干去除，镀镍层之后溶液封闭到孔隙内，长时间使用或存放会造成粉末冶金多孔材料零件的腐蚀；(3)粉末冶金多孔材料零件表面孔隙率高，结构不致密，严重影响了镀覆的镍层与粉末冶金多孔材料零件基体的结合力。目前，粉末冶金多孔材料零件采用传统的电镀法镀镍之后，易发生零件内部腐蚀、镍层表面出现锈斑等现象，甚至造成零件的整批报废，因此是生产中急需解决的瓶颈问题。
发明内容
本发明提供了一种粉末冶金多孔材料的镀镍方法，以解决粉末冶金多孔材料零件镀镍之后易发生零件内部腐蚀、镍层与基体结合力差的技术问题。根据本发明的一个方面，提供了一种粉末冶金多孔材料的镀镍方法，包括以下步骤:A、采用挥发性有机溶剂作为清洗溶剂，对粉末冶金多孔材料进行超声波清洗；B、将粉末冶金多孔材料置于惰性气体中，并施加电场使惰性气体电离为惰性气体离子，惰性气体离子轰击粉末冶金多孔材料表面；C、采用电弧离子镀法在粉末冶金多孔材料表面镀镍。进一步地，电弧离子镀法镀镍的弧电流为70 100A，电压为50 1000V，惰性气体的压强为O. I O. 6Pa。进一步地，电弧离子镀法镀镍的过程包括将电压设定为800 1000V，惰性气体压强控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面镀镍底层；将电压设定为50 800V，惰性气体压强控制在O. 2 O. 6Pa，在镍底层上继续镀镍至所需厚度。进一步地，步骤B包括将粉末冶金多孔材料置于压强为I 3Pa的惰性气体中，在900 1100V偏压的电场下使惰性气体电离为惰性气体离子，惰性气体离子轰击粉末冶金多孔材料表面。进一步地,惰性气体为氩气。进一步地，挥发性有机溶剂为无水乙醇。进一步地，超声波清洗采用的超声波功率为I. 5 2. Okff,超声波频率为10 20kHz ο进一步地，步骤A和步骤B之间，还包括将粉末冶金多孔材料进行烘干的步骤。应用本发明的技术方案的粉末冶金多孔材料的镀镍方法，由于采用电弧离子镀技术，镀镍过程中不存在液体接触，从而从根本上解决了粉末冶金多孔材料镀镍过程中与腐蚀性液体接触，镀镍之后液体残留在基体材料孔隙中而导致内部腐蚀的问题，并且所镀覆的镍层结合力好，膜层质量高；采用挥发性有机溶剂作为镀镍之前的清洗溶剂，配合超声波清洗方式来清洗粉末冶金多孔材料，解决了清洗溶剂残留引发粉末冶金多孔材料内部腐蚀 的问题；在镀覆镍层之前，施加电场使惰性气体电离为惰性气体离子，利用惰性气体离子在电场作用下轰击粉末冶金多孔材料表面，去除材料表面氧化膜和杂质，进一步增加材料表面的洁净度，从而提高了镀覆镍层的结合力和膜层质量。
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I示出了本发明实施例的粉末冶金多孔材料镀镍方法得到的镍层的金相结构照片。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。在本发明一种典型的实施方式中，粉末冶金多孔材料的镀镍方法包括以下步骤A、采用挥发性有机溶剂作为清洗溶剂，对粉末冶金多孔材料进行超声波清洗；B、将粉末冶金多孔材料置于惰性气体中，并施加电场使惰性气体电离为惰性气体离子，惰性气体离子轰击粉末冶金多孔材料表面；C、采用电弧离子镀法在粉末冶金多孔材料表面镀镍。采用这样的镀镍工艺流程具有以下优点(I)由于电弧离子镀技术属于物理气相沉积技术，镀镍过程中不存在液体接触，从而从根本上解决了粉末冶金多孔材料镀镍过程中与腐蚀性液体接触，镀镍之后液体残留在基体材料孔隙中而导致内部腐蚀的最大难点，并且所镀覆的镍层具有结合力好，膜层质量闻的优点。(2)采用挥发性有机溶剂作为镀镍之前的清洗溶剂，配合超声波清洗方式来清洗粉末冶金多孔材料，不仅达到了镀镍之前表面洁净度的要求，而且由于挥发性有机溶剂在完成清洗之后可以快速挥发掉，解决了清洗溶剂残留引发粉末冶金多孔材料内部腐蚀的问题。(3)在镀覆镍层之前，施加电场使惰性气体电离为惰性气体离子，利用惰性气体离子在电场作用下轰击粉末冶金多孔材料表面，去除材料表面氧化膜和杂质，进一步增加材料表面的洁净度，从而提高了镀覆镍层的结合力和膜层质量。在本发明优选的实施方式中，电弧离子镀法镀镍的主要工艺参数选择如下弧电流为70 100A，电场偏压为50 1000V，惰性气体压强为O. I O. 6Pa。在本发明的一个具体实施方式
中，先将电压设定为800 1000V，惰性气体压强控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面镀镍底层；再将电压设定为50 800V，惰性气体压强控制在O. 2
O.6Pa，在镍底层上继续镀镍至所需厚度。其中，最终镀镍的“所需厚度”可以根据粉末冶金多孔材料所应用的环境和条件，由本领域技术人员根据实际需要来确定。上述电弧离子镀法镀镍的工艺参数设置是发明人优选的，通过调整弧电流、电压、惰性气体压强等工艺参数及其变化过程，发现上述设置的工艺参数可以使得镀覆镍层的结合力和膜层质量等 能更好，从而确定了本发明技术方案的具有更佳技术效果的工艺参数。在本发明优选的实施方式中，将经过超声波清洗的粉末冶金多孔材料置于压强为I 3Pa的惰性气体中，在900 1100V偏压的电场下使惰性气体电离为惰性气体离子，惰性气体离子轰击粉末冶金多孔材料表面。采用惰性气体在高偏压的电场下电离成的惰性气体离子轰击粉末冶金多孔材料表面，在达到离子清洗的效果的同时，不会残留杂质成分影响后续镀镍。优选地，本发明所采用的惰性气体为氦气。氦气分子和氦离子具有合适的粒子大小，而且氦气的成本较低，原料易得。在本发明具体的实施方式中，超声波清洗所使用的挥发性有机溶剂可以是无水乙醇、丙酮等有机溶剂，只要能够达到清洗效果，并且清洗之后可以快速挥发无残留即可。优选地，采用无水乙醇作为超声波清洗的清洗溶剂。在本发明具体的实施方式中，超声波清洗采用的超声波功率为I. 5 2. OkW，超声波频率为10 20kHz。采用上述操作参数，可以达到较好的超声波清洗效果。在本发明优选的实施方式中，步骤A和步骤B之间，还包括将粉末冶金多孔材料进行烘干的步骤。通过烘干操作，可以确保超声波清洗所用的有机溶剂完全挥发干净、无残留，从而为后续镀镍工艺提供保证。 下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。实施例I选择粉末冶金多孔材料零件作为待镀零件。采用无水乙醇作为清洗溶剂，对待镀零件进行超声波清洗，超声波功率为I. 5kff,超声波频率为IOkHz。超声波清洗完毕后进行烘干。将待镀零件装入炉中，在炉内抽真空，充入氩气使氩气的压强达到2Pa，施加1000V偏压的电场使氩气电离为氩离子，氩离子轰击待镀零件的表面，进行离子清洗。采用电弧离子镀法在待镀零件表面镀镍，采用的弧电流为80A，先将电压设定为800 1000V，炉内惰性气体压强控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面镀镍底层；再将电压设定为50 800V，炉内惰性气体压强控制在O. 2 O. 6Pa，在镍底层上继续镀镍至6 9 μ m,得到镀覆镍层的零件。实施例2选择粉末冶金多孔材料零件作为待镀零件。
采用无水乙醇作为清洗溶剂，对待镀零件进行超声波清洗，超声波功率为2. Okff,超声波频率为IOkHz。超声波清洗完毕后进行烘干。将待镀零件装入炉中，在炉内抽真空，充入氩气使氩气的压强达到IPa，施加900V偏压的电场使氩气电离为氩离子，氩离子轰击待镀零件的表面，进行离子清洗。采用电弧离子镀法在待镀零件表面镀镍，弧电流设定为70A，先将电压设定为800 1000V，炉内惰性气体压强控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面镀镍底层；再将电压设定为50 800V，炉内惰性气体压强控制在O. 2 O. 6Pa，在镍底层上继续镀镍至6 9 μ m,得到镀覆镍层的零件。实施例3选择粉末冶金多孔材料零件作为待镀零件。 采用无水乙醇作为清洗溶剂，对待镀零件进行超声波清洗，超声波功率为I. 8kff,超声波频率为15kHz。将待镀零件装入炉中，在炉内抽真空，充入氩气使氩气的压强达到3Pa，施加1100V偏压的电场使氩气电离为氩离子，氩离子轰击待镀零件的表面，进行离子清洗。采用电弧离子镀法在待镀零件表面镀镍，采用的弧电流为100A，先将电压设定为800 1000V，炉内惰性气体压强控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面镀镍底层；再将电压设定为50 800V，炉内惰性气体压强控制在O. 2 O. 6Pa，在镍底层上继续镀镍至6 9 μ m,得到镀覆镍层的零件。实施例4选择粉末冶金多孔材料零件作为待镀零件。采用丙酮作为清洗溶剂，对待镀零件进行超声波清洗，超声波功率为2. OkW，超声波频率为15kHz。超声波清洗完毕后进行烘干。将待镀零件装入炉中，在炉内抽真空，充入氩气使氩气的压强达到2Pa，施加1000V偏压的电场使氩气电离为氩离子，氩离子轰击待镀零件的表面，进行离子清洗。采用电弧离子镀法在待镀零件表面镀镍，采用的弧电流为90A，先将电压设定为800 1000V，炉内惰性气体压强控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面镀镍底层；再将电压设定为50 800V，炉内惰性气体压强控制在O. 2 O. 6Pa，在镍底层上继续镀镍至6 9 μ m,得到镀覆镍层的零件。实施例5选择粉末冶金多孔材料零件作为待镀零件。采用无水乙醇作为清洗溶剂，对待镀零件进行超声波清洗，超声波功率为2. Okff,超声波频率为20kHz。超声波清洗完毕后进行烘干。将待镀零件装入炉中，在炉内抽真空，充入氦气使氦气的压强达到2Pa，施加1000V偏压的电场使氦气电离为氦离子，氦离子轰击待镀零件的表面，进行离子清洗。采用电弧离子镀法在待镀零件表面镀镍，采用的弧电流为80A，先将电压设定为800 1000V，炉内惰性气体压强控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面镀镍底层；再将电压设定为50 800V，炉内惰性气体压强控制在O. 2 O. 6Pa，在镍底层上继续镀镍至6 9 μ m,得到镀覆镍层的零件。对比例
选择粉末冶金多孔材料零件作为待镀零件。用含5wt%中性金属清洗剂的水溶液清洗待镀零件。采用电镀方法，工作电流密度为2 5A/dm2，在待镀零件表面镀覆镍层至6 12 μ m，得到镀覆镍层的零件。对实施例I得到的镀覆镍层的零件进行金相检测，为更清晰地显示镍层，在镍层上电镀铜层，测试得到的金相结构照片如图I所示，中间的黑色层为镍层(被腐蚀液腐蚀后)，可以看到，所镀覆的镍层完整，无起皮剥落，膜层质量好。将实施例I 5以及对比例得到的镀覆镍层的零件采用金相法进行厚度测试；采用GB5270的划痕法、弯曲法测试结合力；存放一个月后观察零件表面涂层是否有锈点，并剖切后检测基体截面是否有腐蚀，确定基体中是否有溶液残留。测试结果如表I所示表I
权利要求
1.一种粉末冶金多孔材料的镀镍方法，其特征在于，包括以下步骤 A、采用挥发性有机溶剂作为清洗溶剂，对所述粉末冶金多孔材料进行超声波清洗； B、将所述粉末冶金多孔材料置于惰性气体中，并施加电场使所述惰性气体电离为惰性气体离子，所述惰性气体离子轰击所述粉末冶金多孔材料表面； C、采用电弧离子镀法在所述粉末冶金多孔材料表面镀镍。
2.根据权利要求I所述的镀镍方法，其特征在于，所述电弧离子镀法镀镍的弧电流为70 100A,电压为50 1000V，所述惰性气体的压强为0. I 0. 6Pa。
3.根据权利要求2所述的镀镍方法，其特征在于，所述电弧离子镀法镀镍的过程包括 将所述电压设定为800 1000V，所述惰性气体压强控制在0. I 0. 2Pa，在所述粉末冶金多孔材料表面镀镍底层； 将所述电压设定为50 800V，所述惰性气体压强控制在0. 2 0. 6Pa，在所述镍底层上继续镀镍至所需厚度。
4.根据权利要求I所述的镀镍方法，其特征在于，所述步骤B包括 将所述粉末冶金多孔材料置于压强为I 3Pa的惰性气体中，在900 1100V偏压的电场下使所述惰性气体电离为惰性气体离子，所述惰性气体离子轰击所述粉末冶金多孔材料表面。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的镀镍方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。
6.根据权利要求I所述的镀镍方法，其特征在于，所述挥发性有机溶剂为无水乙醇。
7.根据权利要求I所述的镀镍方法，其特征在于，所述超声波清洗采用的超声波功率为I. 5 2. OkW，超声波频率为10 20kHz。
8.根据权利要求I所述的镀镍方法，其特征在于，所述步骤A和所述步骤B之间，还包括将所述粉末冶金多孔材料进行烘干的步骤。
全文摘要
本发明提供了一种粉末冶金多孔材料的镀镍方法。该方法包括以下步骤A、采用挥发性有机溶剂作为清洗溶剂，对粉末冶金多孔材料进行超声波清洗；B、将粉末冶金多孔材料置于惰性气体中，并施加电场使惰性气体电离为惰性气体离子，惰性气体离子轰击粉末冶金多孔材料表面；C、采用电弧离子镀法在粉末冶金多孔材料表面镀镍。本发明的镀镍方法从根本上解决了粉末冶金多孔材料镀镍过程中与腐蚀性液体接触，镀镍之后液体残留在基体材料孔隙中而导致内部腐蚀的问题，而且还解决了清洗溶剂残留引发粉末冶金多孔材料内部腐蚀的问题，并且所镀覆的镍层结合力好，膜层质量高。
文档编号C23C14/02GK102965626SQ201210548670
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者吕亮, 谌曲平, 汪云程, 张小水, 邹阳 申请人:中国南方航空工业(集团)有限公司