一种凝汽器黄铜管化学镀镍方法
【专利摘要】本发明涉及一种凝汽器黄铜管化学镀镍方法。该方法包括以下步骤：对凝汽器黄铜管进行脱脂清洗；对经过脱脂清洗的凝汽器黄铜管进行酸洗；使化学镀镍溶液处于工作状态，将经过酸洗的凝汽器黄铜管放入化学镀镍溶液中，立即接通脉冲直流电源并保持1-3分钟，以凝汽器黄铜管为阴极、不锈钢为阳极进行化学镀镍；当观察到凝汽器黄铜管表面有均匀的气泡释放后断开脉冲直流电源，撤除作为阳极的不锈钢；维持化学镀镍溶液的pH值、温度、镍离子及还原剂浓度温度，使化学镀镍层继续在凝汽器黄铜管表面沉积，得到具有镀镍层的凝汽器黄铜管；对黄铜管进行水洗，烘干。本发明所提供的方法能够在凝汽器黄铜管的表面形成致密的镀镍层，能够很好地提高黄铜管的耐腐蚀性。
【专利说明】一种凝汽器黄铜管化学镀镍方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种凝汽器黄铜管化学镀镍方法，属于金属材料化学镀层【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 凝汽器铜管的腐蚀、泄露问题，长期以来一直是每个电厂所面临的防腐难题，近年 来各国都在凝汽器的设计，管材的选用和管子的制造工艺，运行中水质调节和控制，以及防 止腐蚀的措施等方面作了大量的研究，取得了很大的进步，但目前凝汽器在运行中的损坏 还是相当严重的，并始终没有彻底解决。找到一种既能使凝汽器管材与冷却水水质相适应， 又简单而经济的解决办法，是每一个电厂所亟需的。
[0003] 正确选择凝汽器管材是防止腐蚀、泄露，保证凝汽器安全可靠运行的首选方法，但 是目前凝汽器所使用管材的耐蚀性及经济性都值得商榷。常用凝汽器管材可分如下四类： 黄铜、铜镍合金、不锈钢和钛，这四种管材在使用过程中都有一定的局限性。在凝汽器所有 管材中，黄铜管虽然价格较为便宜，但其损坏频率最大，常见的腐蚀形态有冲蚀、点蚀和应 力腐蚀开裂。在淡水和海水中，铜镍合金的总体性能比黄铜好一些，但在海水应用中也出现 一些损坏，主要是点蚀和冲蚀。点蚀和汽侧冲蚀是凝汽器不锈钢管出现的主要损坏类型。虽 然电厂凝汽器环境中遇到的大多数腐蚀问题，钛材都不会发生，但在铜合金管板和钛管的 凝汽器中，管板会遇到电偶腐蚀，阴极保护能减缓电偶腐蚀，但过保护可能导致钛管管端吸 氢。后三种管材虽然耐蚀性比黄铜管好，但其昂贵的价格制约了这些管材的推广使用。鉴 于上述各种管材的局限性，目前凝汽器管在运行中的损坏还是相当严重的，并始终没有彻 底解决。化学镀镍独具的优点，使我们有希望得到既安全又经济的凝汽器管材。
[0004] 然而铜和铜合金作为非催化活性金属，由于电极电位为正，不能直接进行化学镀 镍，属化学镀镍难镀基材，需做触发或催化处理后才能进行化学镀镍。而传统的处理方法不 仅成本高，工艺复杂，不易维护，而且活化液还对化学镀液有影响，而预镀镍活化法虽然可 防止金属离子污染化学镀液，但对于形状复杂的工件难以获得预镀镍层，而且前处理工艺 仍较复杂，以致生产时间长，效率低，成本较高。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于凝汽器黄铜管的化学镀 镍方法，采用该方法可以在黄铜管的表面形成均匀致密的镀镍层，该镀镍层具有良好的防 腐蚀性能，并且，该方法具有工艺简单、成本低的特点。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供了一种凝汽器黄铜管化学镀镍方法，其包括以下步 骤：
[0007] 脱脂清洗：对凝汽器黄铜管进行脱脂清洗；
[0008] 酸洗：对经过脱脂清洗的凝汽器黄铜管进行酸洗；
[0009] 脉冲直流电干预下的化学镀镍：使化学镀镍溶液处于工作状态，将经过酸洗的凝 汽器黄铜管放入化学镀镍溶液中，立即接通脉冲直流电源并保持1-3分钟，以凝汽器黄铜 管为阴极、不锈钢为阳极进行化学镀镍；当观察凝汽器黄铜管表面有均匀的气泡释放后断 开脉冲直流电源，撤除作为阳极的不锈钢；
[0010] 化学镀镍：维持化学镀镍溶液的pH值、温度、镍离子及还原剂浓度稳定，使化学镀 镍层继续在凝汽器黄铜管表面沉积，得到具有镀镍层的凝汽器黄铜管；
[0011] 后处理：对具有镀镍层的凝汽器黄铜管进行水洗，烘干，完成对于凝汽器黄铜管的 化学镀镍处理。
[0012] 在上述化学镀镍方法中，撤除作为阳极的不锈钢之后，在化学镀镍步骤中，当镀镍 层达到预定厚度后停止化学镀镍即可。
[0013] 在上述化学镀镍方法中，脱脂清洗可以按照常规的化学镀除油清洗方式进行，优 选地，脱脂清洗采用清洗用碱液进行以达到更好的清洗效果，该清洗用碱液具有如下组成， 以清洗用碱液的体积计：氢氧化钠15_20g/L，碳酸钠15-30g/L，磷酸钠15-30g/L，十二烷基 苯磺酸钠2g/L，余量为水。在脱脂清洗过程中，其温度可以控制为20-60°C，时间可以控制 为1分钟。
[0014] 在上述化学镀镍方法中，优选地，酸洗采用浓度为10wt%的盐酸进行，在室温下清 洗1-2分钟。
[0015] 在上述化学镀镍方法中，镀镍的过程可以采用常规的化学镀镍设备进行，化学镀 镍溶液成分的检测和补充调整可以通过相应的设备进行控制，以使镍离子及还原剂浓度稳 定，对此，可以按照常规的方式进行。
[0016] 在上述化学镀镍方法中，优选地，所采用的化学镀镍溶液具有以下组成，以该化学 镀镍溶液的体积计：可溶性镍盐20-30g/L、络合剂15-20g/L、次亚磷酸盐还原剂20-30g/L、 稳定剂2-5mg/L、pH值缓冲剂和pH值调节剂、余量为水，该化学镀镍溶液的pH值4. 4-4. 8。 pH值缓冲剂和pH值调节剂的用量以使该化学镀镍溶液的pH值达到4. 4-4. 8为准。在上述 化学镀镍溶液中，所采用的可溶性镍盐可以为硫酸镍；所采用的络合剂为柠檬酸，所采用的 次亚磷酸盐还原剂可以为次亚磷酸钠；所采用的PH值缓冲剂可以为醋酸钠，pH值调节剂可 以为浓度5wt%的NaOH水溶液；所采用的稳定剂可以为浓度0. 001g/L的KI水溶液。
[0017] 在上述化学镀镍方法中，优选地，在脉冲直流电干预下的化学镀镍过程中以及撤 除不锈钢阳极之后的化学镀镍过程中，化学镀镍的温度控制为84-90°C。
[0018] 在上述化学镀镍方法中，优选地，在脉冲直流电干预下的化学镀镍过程中，脉冲直 流电源的电压为I. 5-5V，脉冲频率为500-1000HZ，脉冲电源接通与断开的占空比为20 :80。
[0019] 在上述化学镀镍方法中，优选地，在后处理过程中，烘干的温度为60_70°C，时间为 30-60分钟。
[0020] 本发明所提供的凝汽器黄铜管的化学镀镍方法可以按照以下具体步骤进行：
[0021] (1)脱脂清洗：采用清洗用碱液对凝汽器黄铜管进行脱脂清洗，清洗温度为 20_60°C，时间为1分钟，该清洗用碱液具有以下组成（以清洗用碱液的体积计）：氢氧化钠 15-20g/L，碳酸钠15-30g/L，磷酸钠15-30g/L，十二烷基苯磺酸钠2g/L，余量为水。
[0022] (2)酸洗：在室温下，利用浓度为10wt%的盐酸对经过脱脂清洗的凝汽器黄铜管进 行1-2分钟的酸洗。
[0023] (3)脉冲直流电干预下的化学镀镍：首先使化学镀镍溶液处于工作状态，pH值 为4. 4-4. 8,温度为84-90°C，将铜管放入化学镀镍溶液时立即接通脉冲直流电源进行 1-3分钟的处理，铜管作为阴极，不锈钢作为阳极，脉冲电源的电压为I. 5-5V，脉冲频率为 500-1000HZ，脉冲电源接通与断开的占空比为20 :80 ;观察铜管表面有均匀的气泡释放后 断开脉冲直流电源，撤除不锈钢阳极；上述化学镀镍溶液的组成包括（以该化学镀镍溶液 的体积计）：可溶性镍盐(硫酸镍）20-30g/L、络合剂(柠檬酸）15-20g/L、次亚磷酸盐还原剂 20-30g/L、稳定剂(浓度为0. 001g/L的KI水溶液）2-5mg/L、pH值缓冲剂(醋酸钠）pH值缓 冲剂(浓度为5wt%的NaOH溶液)，余量为水，pH值缓冲剂pH值缓冲剂用于将溶液的pH值 调整为4. 4-4. 8。通过采用这一处理方式可以使镀层与黄铜管基体紧密结合，且使基体表面 形成致密的镀镍层，从而具有良好的防腐蚀性能。
[0024] (4)化学镀镍：维持化学镀镍溶液的pH值、温度、镍离子及还原剂浓度稳定，使化 学镀镍层继续在黄铜管表面沉积，就可以在铜管表面形成致密、均匀、与基体结合力良好的 防护镀层，当镀镍层的厚度达到预定厚度时停止化学镀镍。
[0025] (5)后处理：对具有镀镍层的凝汽器黄铜管进行水洗，烘干，烘干温度为60-70°C， 时间为30-60分钟，完成对于凝汽器黄铜管的化学镀镍处理。
[0026] 本发明还提供了一种凝汽器黄铜管，其表面具有由上述方法制成的镀镍层。优选 地，该镀镍层由镍和磷组成，二者的质量比为98 :2。
[0027] 本发明所提供的化学镀镍方法能够在凝汽器黄铜管的表面形成致密的镀镍层，能 够很好地提高黄铜管的耐腐蚀性，并且，本发明所提供的化学镀镍方法操作比较简单，成本 也比较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1是具有镀镍层的HSn70_lA黄铜管和HSn70_lA黄铜管在循环水中的腐蚀电位 随时间变化的曲线图。
[0029] 图2是具有镀镍层的HSn70-lA黄铜管与HSn70-lA黄铜管在循环水中偶接的电偶 电流曲线图。
[0030] 图3为HSn70-lA黄铜管、316L不锈钢管和具有镀镍层的HSn70-lA黄铜管在循环 水中的阳极极化曲线图。
[0031] 图4至图6分别为HSn70-lA黄铜管、316L不锈钢管和具有镀镍层的HSn70-lA黄 铜管在循环水介质中测得的Nyquist图。
[0032] 图7a和图7b分别为HSn70_lA黄铜管在海水中浸泡前和在海水中浸泡7天后的 SEM表面形貌图。
[0033] 图8a和图8b分别为具有镀镍层的HSn70_lA黄铜管在海水中浸泡前和在海水中 浸泡7天后的SEM表面形貌图。
【具体实施方式】
[0034] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现参照说明书附 图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0035] 实施例1
[0036] 本实施例提供了一种凝汽器黄铜管的化学镀镍方法，其是在HSn70_lA黄铜管的 表面进行化学镀镍，具体按照以下步骤进行：
[0037] (1)脱脂清洗：采用清洗用碱液对HSn70_lA黄铜管进行脱脂清洗，清洗温度为 20_60°C，时间为1分钟，该清洗用碱液具有以下组成（以清洗用碱液的体积计）：氢氧化钠 18g/L，碳酸钠25g/L，磷酸钠25g/L，十二烷基苯磺酸钠2g/L，余量为水。
[0038] (2)酸洗：在室温下，利用浓度为10wt%的盐酸对经过脱脂清洗的HSn70_lA黄铜 管进行1-2分钟的酸洗。
[0039] (3)脉冲直流电干预下的化学镀镍：首先使化学镀镍溶液处于工作状态，pH值为 4. 4-4. 8,温度为84-90°C，将铜管放入化学镀镍溶液时立即接通脉冲直流电源进行3分钟 的处理，HSn70-lA黄铜管作为阴极，不锈钢作为阳极，脉冲电源的电压为4V，脉冲频率为 1000Hz，脉冲电源接通与断开的占空比为20 :80 ;观察铜管表面有均匀的气泡释放后断开 脉冲直流电源，撤除不锈钢阳极；上述化学镀镍溶液的组成包括（以该化学镀镍溶液的体积 计):硫酸镍30g/L、柠檬酸20g/L、次亚磷酸钠30g/L、浓度为0. 001g/L的KI水溶液5mg/L、 醋酸钠和浓度为5wt%的NaOH溶液的量以将溶液的pH值调整为4. 4-4. 8为准，余量为水。
[0040] (4)化学镀镍：维持化学镀镍溶液的pH值、温度、镍离子及还原剂浓度稳定，使化 学镀镍层继续在黄铜管表面沉积，就可以在铜管表面形成致密、均匀、与基体结合力良好的 防护镀层。
[0041] (5)后处理：对具有镀镍层的HSn70-lA黄铜管进行水洗、烘干，烘干温度为 60-70°C，时间为30-60分钟，完成对于HSn70-lA黄铜管的化学镀镍处理。
[0042] 通过检测得出，在HSn70-lA黄铜管表面形成的镀镍层的厚度为24 μ m，该镀镍层 中镍和磷的质量比为98 :2。
[0043] 采用电化学测量方法对HSn70-lA黄铜管、316L不锈钢管和实施例1的具有镀镍层 的HSn70-lA黄铜管在循环水介质中的电偶腐蚀、动电位扫描、线性极化和交流阻抗进行试 验，综合评价和比较上述几种材料的管在循环水介质中的耐蚀性。
[0044] 为了进一步评价镀镍黄铜管的耐腐蚀性，对HSn70-lA黄铜管、316L不锈钢管和具 有镀镍层的HSn70-lA黄铜管在海水中的极化电阻进行测试，并采用SEM观察HSn70-lA黄 铜管和具有镀镍层的HSn70-lA黄铜管在海水中的腐蚀形貌，试验所用海水介质取自于秦 皇岛电厂海水冷却水。
[0045] 1、实验介质
[0046] (1)循环冷却水取自下花园电厂的循环水，其成分见表1。
[0047] 表 1
[0048]
【权利要求】
1. 一种凝汽器黄铜管化学镀镍方法，其包括以下步骤： 对凝汽器黄铜管进行脱脂清洗； 对经过脱脂清洗的凝汽器黄铜管进行酸洗； 使化学镀镍溶液处于工作状态，将经过酸洗的凝汽器黄铜管放入化学镀镍溶液中，立 即接通脉冲直流电源并保持1-3分钟，以所述凝汽器黄铜管为阴极、不锈钢为阳极进行化 学镀镍；当观察到凝汽器黄铜管表面有均匀的气泡释放后断开脉冲直流电源，撤除作为阳 极的不锈钢； 维持化学镀镍溶液的pH值、温度、镍离子及还原剂浓度稳定，使化学镀镍层继续在凝 汽器黄铜管表面沉积，得到具有镀镍层的凝汽器黄铜管； 对具有镀镍层的凝汽器黄铜管进行水洗、烘干。
2. 根据权利要求1所述的凝汽器黄铜管化学镀镍方法，其中，所述脱脂清洗采用具 有如下组成的清洗用碱液进行，以所述清洗用碱液的体积计：氢氧化钠15_20g/L，碳酸钠 15-30g/L，磷酸钠15-30g/L，十二烷基苯磺酸钠2g/L，余量为水； 所述脱脂清洗的温度为20-60°C，时间为1分钟。
3. 根据权利要求1所述的凝汽器黄铜管化学镀镍方法，其中，所述酸洗采用浓度为 l〇wt%的盐酸进行，在室温下清洗1-2分钟。
4. 根据权利要求1所述的凝汽器黄铜管化学镀镍方法，其中，所述化学镀镍溶液具有 以下组成，以所述化学镀镍溶液的体积计： 可溶性镍盐20-30g/L、络合剂15-20g/L、次亚磷酸盐还原剂20-30g/L、稳定剂2-5mg/ L、pH值缓冲剂和pH值调节剂、余量为水，所述化学镀镍溶液的pH值4. 4-4. 8。
5. 根据权利要求4所述的凝汽器黄铜管化学镀镍方法，其中，所述可溶性镍盐为硫酸 镍； 所述络合剂为柠檬酸； 所述次亚磷酸盐还原剂为次亚磷酸钠； 所述pH值缓冲剂为醋酸钠，所述pH值调节剂为浓度5wt%的NaOH水溶液； 所述稳定剂为浓度〇. 〇〇lg/L的KI水溶液。
6. 根据权利要求1或5所述的凝汽器黄铜管化学镀镍方法，其中，在所述化学镀镍过程 中，化学镀镍的温度控制为84-90°C。
7. 根据权利要求1所述的凝汽器黄铜管化学镀镍方法，其中，所述脉冲直流电源的电 压为1. 5-5V，脉冲频率为500-1000HZ，脉冲电源接通与断开的占空比为20 :80。
8. 根据权利要求1所述的凝汽器黄铜管化学镀镍方法，其中，所述烘干的温度为 60-70°C，时间为30-60分钟。
9. 一种凝汽器黄铜管，其表面具有由权利要求1-8任一项所述的凝汽器黄铜管化学镀 镍方法制成的镀镍层。
10. 根据权利要求9所述的凝汽器黄铜管，其中，所述镀镍层由镍和磷组成，二者的质 量比为98 :2。
【文档编号】C23C18/18GK104372314SQ201310349594
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】张秀丽, 吴浩, 王应高, 李永立, 王娜, 马茜 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司, 南京德磊科技有限公司