一种提高镍铝青铜耐腐蚀能力的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及表面处理技术，具体涉及一种提高镍铝青铜耐腐蚀能力的方法，更具 体地说是一种在镍铝青铜表面脉冲电镀Ni-Cr合金镀层的方法。
【背景技术】
[0002] 镍铝青铜合金因其所具有的良好的耐腐蚀性能和高的机械性能而被广泛应用于 海洋环境中，如舰船螺旋桨、海水阀门以及海上钻井平台设备等。但由于铸造镍铝青铜所存 在着的成分偏析、晶粒粗大、组织疏松等缺陷，在尚腐蚀、尚副交变载荷海洋环境下容易发 生选相腐蚀、腐蚀疲劳及点蚀等现象，大大降低了材料的使用寿命，限制着人类海洋活动的 发展。
[0003] 目前，针对提高镍铝青铜材料耐蚀性能的方法主要有搅拌摩擦加工、热喷涂、表面 激光熔覆及热处理等。但以上所述处理方法往往存在着残余应力过大、处理后表面孔隙率 过高、所需设备昂贵以及耐蚀性能改进效果不明显等一系列问题。
[0004] 脉冲电镀技术因其设备简单，所镀涂层结晶细微光亮、孔隙率低等优点广泛应用 于材料的表面防护领域。可以通过脉冲电流的张弛和脉冲参数的设定来改善镀层的物理化 学性质。其中，利用电镀技术所得到的Ni-Cr合金涂层有着较高的耐蚀性能和耐磨性能。 但采用电镀方法制备Ni-Cr合金镀层存在着镀层Cr含量过低、镀厚性差以及镀层表面裂纹 较多等问题，制约着该镀层的应用。本发明采用在镍铝青铜表面脉冲电镀一层光洁致密的 Ni-Cr合金来提高材料的抗腐蚀能力的方法，目前还没有报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种利用电镀技术来提 高镍铝青铜抗腐蚀能力的方法。通过调整镀液成分，选用合适的脉冲电镀工艺参数，在镍铝 青铜表面得到一层平整致密、成分可调、厚度可控、表面无裂纹的镍铬合金镀层。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007] 本发明涉及一种提高镍铝青铜抗腐蚀能力的方法，所述方法包括以下步骤：
[0008] A、将镍铝青铜表面机械打磨、除油、酸洗活化；
[0009] B、将步骤A处理过的镍铝青铜作为阴极，和作为阳极的不溶性钛板一并置于镍铬 镀液中，与脉冲电源相连接进行电镀，电镀时间为40?80min ;
[0010] C、将电镀后的镍铝青铜取出，去离子水冲洗，冷风吹干，在其表面制备获得Ni-Cr 合金镀层，用以提高镍铝青铜的耐腐蚀能力。
[0011] 所述的镍铝青铜为在真空条件下熔炼得到铸态合金，组织均匀，其成分为：9. 5% Al，4. 2% Ni，4. 0% Fe，I. 2% Mn，余量为 Cu。
[0012] 作为优选方案，步骤A中，所述机械打磨依次使用180#、400#、800#、1200#水砂纸； 所述除油采用包含20?30g/L Na0H、30?40g/L Na2C03、20?50g/L Na3PO4的除油液，除 油条件为：70?80°C恒温5?IOmin所述酸洗活化采用的活化液为lOOmL/L HC1。
[0013] 作为优选方案，步骤B中，所述镍铬镀液主盐成分为15?60g/L NiCl2 · 6H20、 100 ?140g/L CrCl3 · 6H20。
[0014] 作为优选方案，步骤B中，所述镍铬镀液成分中还含有30?50g/L Η3Β04、135? 200g/L C6H5Na3O7 · 2H20、15 ?50g/L NH4C1、10 ?40g/L NaBr。
[0015] 更优选镍铬镀液成分为：
[0016] NiCl2_6H20 15?60g/L CrCUH2O 100~140g/L FhBO4 30~50g/L C6H5Na3O7^H2O 135?200g/L NH4Cl 20-50 g/L NaBr 10~25g/L Ci2H25SO4Na 0.l~0,2g/L..
[0017] 作为优选方案，所述镀液中CrCl3 · 6H20的含量为115?130g/L。在该浓度下，所 得镀层Cr含量最高，耐蚀性最好。
[0018] 作为优选方案，步骤B中，电镀过程中镀液温度为30?40°C，镀液pH值为2. 0? 3. 5。更优选地，镀液pH值调节至2. 2?2. 7,电镀温度稳定在30?35°C，形成的镀层中Cr 含量最高，具有最高的耐蚀性能。
[0019] 作为优选方案，所述镀液pH值是使用NaOH和HCl溶液进行调节，调节过程中需边 缓慢滴加边搅拌。
[0020] 作为优选方案，步骤B中，所述电镀采用脉冲方波电镀法，阴极电流密度为10? 20A/dm 2,频率为100?10000Hz，占空比为25?90%，通过调节各参数来获得不同表面形 貌和合金成分的镀层。
[0021] 作为优选方案，步骤C中，所述Ni-Cr合金镀层为一层致密、平整、无裂纹的合金 层，厚度可达20?50 μ m，镀层中Cr含量所占质量分数为3?12 %，显微组织为Cr在Ni 中的固溶体。
[0022] 作为优选方案，所述Ni-Cr合金镀层由几十至几百层厚度为几百纳米的薄层叠 加，呈现明显的梯度成分结构，且沿镀层截面方向Cr含量由内向外递增。
[0023] 与现有技术相比，本发明采用脉冲电镀的方法在镍铝青铜材料表面制备Ni-Cr合 金镀层具有以下有益效果：
[0024] 1、工艺简单，设备廉价，耗能低；
[0025] 2、所得到的镀层具有镀层致密、成分均匀、孔隙率低等优点，能够将基体材料与腐 蚀介质进行完全隔离；
[0026] 3、镀层具有较优异的耐腐蚀性能，较高的硬度，能够在较恶劣工况条件下服役，从 而保护基体不受侵蚀；
[0027] 4、本发明可避免镍铝青铜工件在海水介质中点蚀现象的发生。本发明在镍铝青铜 表面所得镀层具有成分梯度结构，每层厚度约为几百个纳米；即镀层由几十甚至几百层具 有不同成分的薄层叠加在一起，且Cr含量由内而外逐层增加。该镀层结构具有抑制点蚀的 突出优势，当其受到腐蚀时，只有当较外层的涂层完全破坏掉后，腐蚀才会向着内部进行。
【附图说明】
[0028] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0029] 图1为实施例1的脉冲电镀工艺所施加的电流随时间变化过程示意图；
[0030] 图2为实施例1的镍铝青铜表面脉冲电镀Ni-Cr合金镀层表面形貌的扫描电镜照 片；
[0031] 图3为实施例1的镍铝青铜表面脉冲电镀Ni-Cr合金镀层截面的扫描电镜照片；
[0032] 图4为实施例2的镍铝青铜表面脉冲电镀Ni-Cr合金镀层表面形貌的扫描电镜照 片；
[0033] 图5为实施例2的镍铝青铜表面脉冲电镀Ni-Cr合金镀层截面的扫描电镜照片；
[0034] 图6为本发明的镍铝青铜表面电镀Ni-Cr镀层后与铸态镍铝青铜在3. 5% NaCl溶 液中的动电位极化曲线比较图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0036] 实施例1
[0037] 本实例涉及一种提高镍铝青铜耐腐蚀能力的方法，所述方法包括如下步骤：
[0038] 步骤一：将镍铝青铜表面依次经180#-400#-800#-1200#水砂纸机械打磨，然后在 所配置除油液（含20g/LNa0H、30g/LNa 2C03、50g/LNa3P04)中70°C恒温lOmin，除去残余油 月旨，用水冲洗后用lOOmL/L HCl进行酸洗活化，冷风吹干后备用；
[0039] 步骤二：将处理好的镍铝青铜置于以下镀液：
[0040] NiCl2-6H20 15~30g/L CrCli ·6Η20 100-130g/L H3BO4 30~40g/L C6HsNa^〇7-2H20 135~ 180g/L NH4Cl 20-40 g/L NaBr 10~20g/L Ci2H25SO4Na 0.1~0.15g/L
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