一种镍钼铝稀土-二硅化钼复合镀层的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，涉及一种热涂层技术，具体来说是一种镍钼铝稀土 - 二硅化钼复合镀层的制备方法。
【背景技术】
[0002]目前大幅度提高航空发动机工作温度的切实可行的方法是采用热障涂层技术。获得实际应用的热障涂层大多为双层结构，陶瓷层由于具有隔热、抗腐蚀、冲刷和侵蚀性能，作为热障涂层的表层。由于陶瓷与高温结构材料的热膨胀系数不匹配，需要起着抗高温氧化腐蚀和改善基体与陶瓷涂层物理相容性的作用的金属粘结层，金属粘结层为底层。目前热障涂层普遍采用的一种粘结层材料为MCrAlY(M:N1、Co或Ni+Co)。我们研究了镍钼镀层、镍钼稀土镀层、镍钼-二硅化钼复合镀层、镍钼稀土 - 二硅化钼复合镀层、镍钼铝镀层、镍钼铝稀土镀层作为粘结层。在镍钼铝稀土镀层中加入适量的二硅化钼，可提高粘结层的抗高温氧化腐蚀性，但目前尚没有镍钼铝稀土 - 二硅化钼复合镀层实际应用的报道。
[0003]
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种镍钼铝稀土 - 二硅化钼复合镀层的制备方法，所述的这种镍钼铝稀土 - 二硅化钼复合镀层的制备方法解决了现有技术中的粘结层材料抗高温氧化腐蚀的效果不佳的技术问题。
[0005]本发明提供了一种镍钼铝稀土 - 二硅化钼复合镀层的制备方法，包括如下步骤:
(1)一个将粒径为10nm?10um的二娃化钼微粒进行酸洗、水洗、干燥的步骤；
(2)—个配置稀土盐溶液的步骤，将稀土氧化物溶于酸中，配制成稀土盐溶液，稀土盐溶液中稀土的浓度为:10?60g/L，
(3)称取镍盐、钼化合物、铝盐、稀土盐、络合剂、氯化物，用水溶解，使得镍盐、钼化合物、铝盐、稀土盐、络合剂、氯化物的浓度分别为9~405g/L、9~805g/L、9~355g/L、0.04~12g/L、4~105g/L、9~305g/L，用碱溶液调节溶液pH值为7.3?9.6，制成镍盐-钼化合物-铝盐-稀土盐-络合剂-氯化物混合液；其中镍盐为硝酸镍、氯化镍、或者硫酸镍中的一种或两种以上组成的混合物；钼化合物为钼酸铵、五氯化钼、磷钼酸铵、或者钼酸钠中的一种或两种以上组成的混合物；铝盐为硫酸铝、或者三氯化铝中的一种或两种组成的混合物；络合剂为羟基乙酸、氨基乙酸、柠檬酸、草酸、乳酸、苹果酸、丁二酸、或者酒石酸中的一种和一种以上的络合剂混合物；氯化物为氯化铵、氯化钠、或者氯化钾中的一种和一种以上的氯化物混合物；
(4)将步骤(1)制备的二硅化钼微粒、第一批镍盐-钼化合物-铝盐-稀土盐-络合剂-氯化物混合液与表面活性剂混合，第一批镍盐-钼化合物-铝盐-稀土盐-络合剂-氯化物混合液和二硅化钼的体积质量比为1?2ml: lg，研磨后转入容器中添加第二镍盐-钼化合物-铝盐-稀土盐-络合剂-氯化物混合液，使得二硅化钼的浓度为3?60g/L，表面活性剂浓度为0.009?0.95g/L，并在转速为300?900rpm条件下机械搅拌4?12 h，制得电镀液，表面活性剂选自曲拉通X-100、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、溴化十六烷基吡啶、聚乙二醇6000中的一种或一种以上的混合物；
(5)将待镀的镀件放入电镀液中电镀，阳极为镍，阴极为待电镀镍合金，电镀的工艺条件为脉冲频率500?5000Hz、占空比为0.4?0.9、电流密度10?25A/dm2，电镀液pH值
7.3?9.6，电镀温度30?60°C，搅拌转速100?600rpm，电镀时间10?60min，电镀完毕后，镀件用水冲洗，风干得到镍钼铝稀土 - 二硅化钼复合镀层。
[0006]进一步的，在步骤1)中，将粒径为10nm?10um的二娃化钼微粒先用丙酮清洗，再浸泡于1?6mol/L的盐酸溶液中0.2?lh，抽滤，水洗至中性，在50?100°C下干燥0.5?5h0
[0007]进一步的，其中稀土氧化物为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪稀土氧化物中的一种或一种以上的稀土氧化物的混合物；酸为硝酸、盐酸中的一种。
[0008]进一步的，所述的酸的浓度为质量百分比浓度为60~90%。
[0009]进一步的，所述的碱溶液为碳酸钠溶液，其质量百分比浓度为5~20%。
[0010]采用Bruker AXS Microanalysis GmbH能谱仪测定镍钼铝稀土-二硅化钼复合中铝和硅含量分别为1.8?18.3%和1.6?7.6%ο
[0011]
【具体实施方式】
实施例1
称取粒径为10 μ m 二娃化钼微粒3g于100mL的烧杯中，加5mL丙酮，搅拌5min，抽滤，将二娃化钼微粒于50mL的烧杯中，加6mol.L 1盐酸溶液5mL，浸泡0.2h,抽滤，水洗至中性，在50°C烘箱中干燥5h。称取0.5798g氧化钐于50mL小烧杯中，在搅拌下加6mL浓硝酸，加热，使其溶解，待其冷却后，移至50mL的容量瓶中，用水稀释至刻度，该溶液中钐浓度为10g/L。在2L的烧杯中加入9g硝酸镍、9g磷钼酸铵、9g三氯化铝、9g羟基乙酸、2g草酸、9g氯化铵，加上述钐浓度为10g/L溶液4mL，加980mL水溶解形成硝酸镍-磷钼酸铵-三氯化铝-硝酸钐-羟基乙酸-草酸-氯化铵混合溶液，用碳酸钠溶液调节溶液pH值为7.3，移入1L容量瓶中，用水稀释至刻度。
[0012]将上述处理的二硅化钼微粒于研钵中，加0.009g聚乙二醇6000表面活性剂、6mL上述配制的硝酸镍-磷钼酸铵-三氯化铝-硝酸钐-羟基乙酸-草酸-氯化铵混合液，研磨30 min，转入2L的烧杯中，加入994mL上述配制的硝酸镍-磷钼酸铵-三氯化铝-硝酸钐-羟基乙酸-草酸-氯化铵混合液，机械搅拌，搅拌转速为300rpm，搅拌时间为12h，制得电镀液。将80mmX80mmX0.5mm的待镀镍合金板放入电镀液中并为阴极，阳极为150mmX 100mmX 2mm的电解镍板，磁力搅拌，搅拌转速为lOOrprn，电流密度为ΙΟΑ/dm2，电镀液pH值为7.3，温度为30°C，施镀时间为60min。取出镀件，用水冲洗净，风干。采用BrukerAXS Microanalysis GmbH能谱仪测定镍钼铝-二硅化钼镀层中铝和硅的含量分别为1.8%和 1.6% ο
[0013]
实施例2 称取粒径为10nm 二娃化钼微粒60g于200mL的烧杯中，加lOOmL丙酮，搅拌5min，抽滤，将二硅化钼微粒于200mL的烧杯中，加lmol.L 1盐酸溶液lOOmL，浸泡lh，抽滤，水洗至中性，在100°C烘箱中干燥0.5ho称取6.9150g氧化IL于lOOmL小烧杯中，在搅拌下加55mL浓硝酸，加热，使其溶解，待其冷却后，移至lOOmL的容量瓶中，用水稀释至刻度，该溶液中钆浓度为60g/L。称取7.6200g氧化钇于lOOmL小烧杯中，在搅拌下加55mL浓硝酸，加热，使其溶解，待其冷却后，移至lOOmL的容量瓶中，用水稀释至刻度，该溶液中钇浓度为60g/L。在2L的烧杯中加入205g氯化镍、200g硫酸镍、805g钼酸铵、150g三氯化铝、205g硫酸铝、30g氨基乙酸、75g柠檬酸、155g氯化钠、150g氯化钾，加上述钆浓度为60g/L的溶液lOOmL和上述钇浓度为60g/L的溶液100mL，加785mL水溶解形成氯化镍-硫酸镍-钼酸铵-三氯化铝-硫酸铝-硝酸钆-硝酸钇-氨基乙酸-柠檬酸-氯化钠-氯化钾混合溶液，用碳酸钠溶液调节溶液pH值为9.6，移入1L容量瓶中，用水稀释至刻度。将上述处理的二硅化钼微粒于研钵中，加0.45g溴化十六烷基吡啶和0.5g曲拉通X-100表面活性剂、60mL上述配制的氯化镍-硫酸镍-钼酸铵-三氯化铝-硫酸铝-硝酸钆-硝酸钇-氨基乙酸-柠檬酸-氯化钠-氯化钾混合液，研磨30 min,转入2L的烧杯中，加入940mL上述配制的氯化镍-硫酸镍-钼酸铵-三氯化铝-硫酸铝-硝酸钆-硝酸钇-氨基乙酸-柠檬酸-氯化钠-氯化钾混合液，机械搅拌，搅拌转速为900rpm，搅拌时间为4h，制得电镀液。将80mm X 80mm X 0.5mm的待镀镍合金板放入电镀液中并为阴极，阳极为150mmX 100mmX2mm的电解镍板，磁力搅拌，搅拌转速为600rpm，电流密度为25A/dm2，电镀液pH值为9.6，温度为60°C，施镀时间为lOmin。取出镀件，用水冲洗净，风干。采用Bruker AXS Microanalysis GmbH能谱仪测定镍钼铝-二硅化钼镀层中铝和硅的含量分别为18.3%和7.6%。
[0014]
实施例3
称取粒径为5 μπι二娃化钼微粒30g于100mL的烧杯中，加50mL丙酮，搅拌5min，抽滤，将二娃化钼微粒于100mL的烧杯中，加3mol.L 1盐酸溶液50mL，浸泡0.6h，抽滤，水洗至中性，在75°C烘箱中干燥3h。称取5.8640g氧化镧于100mL小烧杯中，在搅拌下加30mL质量浓度为37%的盐酸，加热，使其溶解，待其冷却后，移至100mL的容量瓶中，用水稀释至刻度，该溶液中镧浓度为50g/L。称取0.5686g氧化镥于50mL小烧杯中，在搅拌下加3mL浓硝酸，加热，使其溶解，待其冷却后，移至50mL的容量瓶中，用水稀释至刻度，该溶液中镥浓度为10g/L。在2L的烧杯中加入203g硝酸镍、203g五氯化钼、200g磷钼酸铵、178g三氯化铝、20g乳酸、33g酒石酸、53g氯化钾、100g氯化铵，加上述镧浓度为50g/L的溶液100mL和上述镥浓度为10g/L的溶液100mL，加785mL水水溶解形成硝酸镍-五氯化钼-磷钼酸铵-三氯化铝-氯化镧-硝酸镥-乳酸-酒石酸-氯化钾-氯化铵混合溶液，用碳酸钠溶液调节溶液pH值为8.5，移入1L容量瓶中，用水稀释至刻度。将上述处理的二硅化钼微粒于研钵中，加0.45g十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂、45mL上述配制的硝酸镍-五氯化钼-磷钼酸铵-三氯化铝-氯化镧-硝酸镥-乳酸-酒石酸-氯化钾-氯化铵混合液，研磨30 min,转入2L的烧杯中，加入955mL上述配制的硝酸镍-五氯化钼-磷钼酸铵-三氯化铝-氯化镧-硝酸镥-乳酸-酒石酸-氯化钾-氯化铵混合液，机械搅拌，搅拌转速为600rpm，搅拌时间为8h，制得电镀液。将80mmX80mmX0.5mm的待镀镍合金板放入电镀液中并为阴极，阳极为150mmX 100mmX 2mm的电解镍板，磁力搅拌，搅拌转速为350rpm，电流密度为17.5A/dm2，电镀液pH值为8.5，温度为45°C，施镀时间为45min。取出镀件，用水冲洗净，风干。采用Bruker AXS Microanalysis GmbH能谱仪测定镍钼招-二娃化钼镀层中招和娃的含量分别为 10.7% 和 4.8%ο
[0015]
实施例4
称取粒径为1 μ m 二娃化钼微粒16g于50mL的烧杯中，加20mL丙酮，搅拌5min，抽滤，将二娃化钼微粒于50mL的烧杯中，加2mol.L 1盐酸溶液20mL，浸泡0.8h，抽滤，水洗至中性，在85°C烘箱中干燥1.5ho称取2.8588g氧化铒于50mL小烧杯中，在搅拌下加15mL浓硝酸，加热，使其溶解，待其冷却后，移至lOOmL的容量瓶中，用水稀释至刻度，该溶液