一种复合梯度涂层的化学镀制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料表面化学处理技术领域，具体设及一种复合梯度涂层的化学 锻制备方法。
【背景技术】
[0002] 进入21世纪W来，人们通过各种物理、化学、机械或者复合的方法，在材料表面制 备涂层、薄膜或进行表面改性，使得材料逐渐地满足现代工业和人们生活的需要。化学锻作 为一种新兴的表面处理技术，因其锻件可具有复杂的形状，锻层厚度均匀，且有较高的显微 硬度，较好的耐磨性、耐蚀性、导电性等优良特性，因而将其用作材料的表面处理，已经引起 了人们的广泛关注，在航空、航天、石油、化工、机械、电子、计算机、汽车、食品、模具、纺织、 医疗等领域得到了广泛的应用。尤其是近年来复合化学锻技术的发展，进一步扩大了化学 锻技术的应用范围。利用功能梯度材料的设计思路，采用化学锻技术来实现锻层内部合理 的成分和结构梯度化，由于成分和结构的相容性，不仅提高了锻层与基体材料的结合强度， 而且具有其他特殊的性能。
[0003] 化学锻技术制备功能梯度合金锻层主要是通过改变锻液的成分、抑值、温度及其 它工艺条件来实现合金锻层的成分呈梯度变化从而制得梯度锻层，达到改善锻层结合力、 增强其使用性能的目的。T.S.N.SankaraNarayanan等（T.S.N.SankaraNarayanan,I. Baskaran,K.Krishnaveni,etal.DepositionofelectrolessNi-Pgradedcoatings andevaluationoftheircorrosionresistance[J].SurfaceandCoatingsTechnolo gy，2006, 200 (11) : 3438-3445)采用=种还原剂加入量各不相同的锻液，即配制锻层为低磯 (3. 34% )、中磯化70% )、高磯（13. 30% )的S种锻液。在S种锻液中依次连续施锻。制 备了磯含量呈梯度分布的Ni-P合金锻层，锻层中磯含量由基体到表面递增呈梯度分布，即 低磯-中磯-高磯。梯度化学锻Ni-P合金锻层由于磯含量呈梯度变化实现了锻层的特殊 组织结构（晶态-晶态+非晶-非晶态）即结构递变。利用复合化学锻技术，通过在一定 时间内调节固体颗粒（如SiC、Zr〇2、Al2〇3、化2〇3、（CF)。、PTFE等）分散量和锻液成分及其 他影响因素，使微粒分布从工件表面至锻层外表面连续地增加，即可获得梯度功能复合锻 层。基体金属与不溶性固体微粒之间的相界面基本上是清晰的，几乎不发生相互扩散现象， 却具备基质金属与不溶性固体微粒的综合性能。如具有较好的结合强度、较高的延展性、较 低的内应力、较低的表面能、优良的抗热冲击和耐磨耐蚀性能。
[0004] 尽管对化学锻梯度涂层已有初步的研究，但是截止目前，尚未发现有关化学锻镶 磯棚-铜梯度涂层的制备方法见诸报道。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、 生产成本低廉、工艺参数易控的复合梯度涂层的化学锻制备方法。利用该方法所制备的涂 层实现了铜元素在镶磯棚锻层和镶磯棚铜锻层中的梯度分布，不但提高了锻层与基体之间 的结合力，同时显著改善了锻层的耐蚀性能，适于工业化生产，且利用该方法制备的梯度涂 层致密且与基体的结合牢固，具有优良的耐蚀防护性能。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种复合梯度涂层的化学锻制 备方法，其特征在于，该方法包括W下步骤：
[0007] 步骤一、对基体进行预处理；
[000引步骤二、将步骤一中预处理后的基体置于一段化学锻处理液中进行一段化学锻处 理；所述一段化学锻处理液由硫酸镶、次亚磯酸钢、棚氨化钢、甲酸、己酸钢、硫脈和去离子 水混合均匀而成，所述一段化学锻处理液中硫酸镶的浓度为15g/L~20g/l，次亚磯酸钢的 浓度为12g/L~25g/L，棚氨化钢的浓度为2g/L~4g/l，甲酸的浓度为25血/L~40血/L， 己酸钢的浓度为5g/L~15g/l，硫脈的浓度为Ig/L~3g/L;
[0009] 步骤=、向步骤二中经一段化学锻处理后的一段化学锻处理液中加入氧化铜，混 合均匀后得到二段化学锻处理液，然后将一段化学锻处理后的基体置于二段化学锻处理 液中进行二段化学锻处理；所述氧化铜的加入量为每升一段化学锻处理液中加入25mg~ 30mg氧化铜；
[0010] 步骤四、向步骤=中经二段化学锻处理后的二段化学锻处理液中加入氧化铜，混 合均匀后得到=段化学锻处理液，然后将二段化学锻处理后的基体置于=段化学锻处理 液中进行S段化学锻处理；所述氧化铜的加入量为每升二段化学锻处理液中加入35mg~ 40mg氧化铜；
[0011] 步骤五、向步骤四中经=段化学锻处理后的=段化学锻处理液中加入氧化铜，混 合均匀后得到四段化学锻处理液，然后将=段化学锻处理后的基体置于四段化学锻处理液 中进行四段化学锻处理，在基体表面得到复合梯度涂层；所述氧化铜的加入量为每升=段 化学锻处理液中加入50mg~60mg氧化铜。
[0012] 上述的一种复合梯度涂层的化学锻制备方法，其特征在于，步骤一中所述预处理 的具体过程为：
[0013] 步骤101、对基体进行打磨处理；
[0014] 步骤102、将步骤101中打磨处理后的基体置于盛装有除油液的超声波清洗器中 进行超声辅助除油处理；
[0015] 步骤103、将步骤102中经超声辅助除油处理后的基体置于盛装有除诱液的超声 波清洗器中进行超声辅助除诱处理。
[0016] 上述的一种复合梯度涂层的化学锻制备方法，其特征在于，步骤101中所述打磨 处理的具体工艺为；依次采用400#、600#、800#和1000#砂纸对基体进行打磨。
[0017] 上述的一种复合梯度涂层的化学锻制备方法，其特征在于，步骤102中所述除油 液由氨氧化钢、娃酸钢、焦磯酸钢和去离子水混合配制而成，所述除油液中氨氧化钢的浓度 为lOg/L~15g/l，娃酸钢的浓度为50g/L~65g/l，焦磯酸钢的浓度为35g/L~45g/L。 [001引上述的一种复合梯度涂层的化学锻制备方法，其特征在于，步骤103中所述除诱 液由盐酸、硫脈和去离子水混合均匀而成，所述除诱液中氯化氨的浓度为lOOg/L~200g/ L硫脈的浓度为0.Ig/L~0. 2g/L。
[0019] 上述的一种复合梯度涂层的化学锻制备方法，其特征在于，步骤二中对预处理后 的基体进行一段化学锻处理之前，预先采用质量百分比浓度为5%的硫酸将一段化学锻处 理液的抑值调节为4. 5~5. 5。
[0020] 上述的一种复合梯度涂层的化学锻制备方法，其特征在于，步骤=中对一段化学 锻处理后的基体进行二段化学锻处理之前，预先采用质量百分比浓度为5%的硫酸将二段 化学锻处理液的抑值调节为4. 5~5. 5。
[0021] 上述的一种复合梯度涂层的化学锻制备方法，其特征在于，步骤四中对二段化学 锻处理后的基体进行=段化学锻处理之前，预先采用质量百分比浓度为5%的硫酸将=段 化学锻处理液的抑值调节为4. 5~5. 5。
[0022] 上述的一种复合梯度涂层的化学锻制备方法，其特征在于，步骤五中对=段化学 锻处理后的基体进行四段化学锻处理之前，预先采用质量百分比浓度为5%的硫酸将四段 化学锻处理液的抑值调节为4. 5~5. 5。
[0023] 上述的一种复合梯度涂层的化学锻制备方法，其特征在于，步骤二中所述一段化 学锻处理、步骤=中所述二段化学锻处理、步骤四中所述=段化学锻处理和步骤五中所述 四段化学锻处理的温度均为75°C，时间均为30min~50min。
[0024] 本发明与现有技术相比具有W下优点：
[0025] 1、本发明制备工艺简单，工艺参数易控，化学锻处理液的使用寿命长，维护简便， 便于生产；尤其是本发明所制梯度涂层对基体起到全面的防腐作用，具有广阔的应用前景。
[0026] 2、本发明采用化学锻技术在基体表面获得复合型梯度涂层，依据国家标准GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》测得该涂层与基体的结合力评级为1级或0级， 说明本发明制备的复合梯度涂层与基体的结合性能优良。
[0027] 3、本发明首先对基体进行表面预处理，W去除基体表面的杂质及氧化物，露出洁 净的基体表面；此外，基体的除诱工艺不仅可W去除表面的氧化物，还可W起到活化的作 用，使得化学锻梯度涂层与基体的结合性能良好。
[002引 4、本发明将基体浸入化学锻处理液中，在基体表面依次获得一层镶磯棚涂层和 =层镶磯棚铜涂层，铜元素在梯度涂层中沿垂直于基体与锻层交界面的方向递增，实现了 铜元素在镶