一种提高耐腐蚀性的表面镍涂层晶粒度调控方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及表面处理技术，具体设及一种提高合金耐腐蚀性的表面儀涂层晶粒度 调控方法，更具体地说是在合金表面通过调控不同电沉积参数得到微米到纳米尺寸变化的 Ni涂层的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，金属合金的用途非常广泛，常见的包括铜合金、儀合金、铁合金、侣合金等， 主要应用于汽车制造、建材、航空航天、海洋平台等行业。但是由于合金本身存在的缺陷如 成分偏析、组织疏松等，使其在潮湿的空气、海洋大气等腐蚀环境中遭受严重的腐蚀，包括 电化学腐蚀和化学腐蚀，大大降低构件材料的使用寿命，限制其应用范围。
[0003] 针对上述现象，表面处理工艺包括揽拌摩擦加工、热喷涂、表面激光烙覆和电锻能 够合理调控改性金属的表层微观结构而不改变基体组织结构，在有效改善耐腐蚀性能方面 有突出的优势。其中电锻涂层技术因其制备设备简单，所得涂层结构致密、耐蚀性能优异等 特性被广泛应用于材料的表面防护领域。
[0004] 电锻儀涂层因其较高的耐腐蚀性能而被广泛应用，且晶粒尺寸越小耐腐蚀性能越 好。目前，传统的电锻儀涂层工艺往往通过添加糖精等晶粒细化剂来实现纳米尺寸的儀涂 层，但在后续热处理退火消除电沉积应力、提高结合力和均匀细化表面结构的过程中，容易 导致杂质元素偏析，如糖精的加入会导致硫元素的晶界偏析，发生硫化脆化，从而导致合金 性能恶化。专利号为CN104562111A，名为"一种提高儀侣青铜耐腐蚀能力的方法"里所介绍 的电锻Ni-Cr涂层，具有厚度不可持续增加、Cr含量不可控，且电锻液中有较多添加剂从而 影响锻层质量等缺陷。基于上述原因，在合金表面电沉积儀涂层W提高其耐腐蚀性能是有 利的。
[0005] 基于上述原因，开发一种在合金表面电沉积得到细晶粒尺寸的涂层的电锻方法是 有利的。
[0006] 基于上述原因，需要开发一种不添加晶粒细化剂，仅通过控制电沉积参数实现纳 米晶粒尺寸的儀涂层的电沉积方法。
[0007] 基于上述原因，需要开发一种可W调控厚度、重复性能好的Μ涂层电沉积方法，适 用于各种需防腐金属材料表面。
【发明内容】
[000引针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种提高耐腐蚀性的表面儀涂层晶 粒度调控方法，不添加晶粒细化剂，仅在合金表面通过调控不同电沉积参数得到微米到纳 米尺寸变化的Ni涂层，W提高耐腐蚀性能。
[0009] 本发明的目的是通过W下技术方案实现的：
[0010] 本发明提供了一种提高合金表面耐腐蚀性的表面儀涂层晶粒度调控方法，其特征 在于，所述方法包括W下步骤：
[0011] A、将需提高耐腐蚀性的合金表面机械打磨、除油、酸洗活化；
[0012] B、将步骤A处理过的合金作为阴极、和作为阳极的不溶性儀板一并置于电锻液中， 与电源相连接进行电锻；
[001引C、将电锻后的合金取出，去离子水冲洗，冷风吹干，在其表面制备获得Μ涂层，用 W提高耐腐蚀能力。
[0014] 优选地，所述合金具体为儀侣青铜合金。
[0015] 优选地，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化0H、30~40g/L Na2C〇3、20~50g/L化3P〇4的除油液，除油条件为： 70~80°C恒溫1~2min;所述酸洗活化采用的活化液为100~150mL/L出S化溶液或100~ 150mL/L HC1溶液，W去除表面氧化物。所述除油液中，化0H具有很强的皂化能力，浓度过低 除油速度慢，浓度过高生产的肥皂难W溶解;Na2C〇3主要起缓冲作用;Na3P〇4起乳化作用，降 低油污和除油液之间的表面张力使油滴不能重聚，含量太低油滴重聚吸附在表面不容易脱 落。
[0016] 优选地，步骤B中，所述电锻液主盐成分为300~400g/L Ni(S化畑2)2 · 4此0、15~ 60g/L NiCb ·細2〇。所述电锻液的主盐成分能够提供较高含量的Ni且其分散能力和覆盖能 力较好，从而提高电锻速度和效率。氨基横酸儀锻液体系可W得到半光亮、平滑、低应力的 儀锻层。
[0017] 优选地，步骤B中，所述电锻液成分中还含有抑缓冲剂30~50g/L出B03、表面活性 剂0.1~0.15g/L Ci2出sS〇4Na。所述抑缓冲剂超过一定浓度范围降低电流效率或产生其他副 作用。
[0018] 优选地，步骤B中，所述电锻液成分为： NiCb · 6H2O 15~30g/U Ni(SO.;NH2)] ·钮2O 3〇〇-400g/L,
[0019] H.'BO; 30~40g/.L, Ci;:H25S〇4Na 0.1 -0.15g/L"
[0020] 优选地，步骤B中，所述电锻液不含任何晶粒细化剂。如糖精、次憐酸钢、盐酸径胺、 棚氨化钢、甲醒、氨基棚烧和水和阱。
[002。 优选地，步骤B中，电锻过程中电锻液溫度为49~51°C，电锻液抑值为3.8~4.2，电 锻时间为60min。该电锻溫度下可最大提高电锻效率，但超过该溫度会导致锻层热应力增 大;选择该电锻液抑值可最大提高阳极溶解性和电流效率，超过该抑值范围则会形成碱式 儀盐沉淀，会使氨气泡滞留于阴极表面从而形成针孔。
[0022] 优选地，所述电锻液pH值是使用畑3 ·出0溶液进行调节，调节过程中需边缓慢滴加 边揽拌。
[0023] 优选地，步骤B中，所述电锻采用直流电锻和/或脉冲方波电锻;所述直流电锻电流 密度为1~5A/dm2,直流电流密度越大，所得儀涂层晶粒尺寸越大;所述脉冲电锻正向电流 密度为1~30A/dm 2,反向电流密度为0~5A/dm2,脉冲频率为100~500Hz，占空比为20~ 50%，通过调节各参数来获得不同晶粒尺寸的儀锻层。
[0024] 本发明的原理在于:脉冲电锻主要是利用电流或电压的脉冲张弛增加阴极的活化 极化和降低阴极的浓差极化，电流接通时，阴极金属离子沉积；电流关掉时，阴极周围的离 子恢复到初始浓度。电流密度越高，使晶核的形成速率远远大于原有晶体的生长速率;电锻 时间越短，频率越高，使得儀涂层沉积时间短，晶粒长大速度很慢。通过改变电流密度、关断 时间Toff、导通时间T。。、脉冲频率f (脉冲周期T = 1 /f)、占空比T。。/ (T。。巧。ff)，从而获得不同 晶粒尺寸的儀锻层。
[0025] 本发明获得的Μ锻层为一层致密、平整、无裂纹的锻层，厚度可达20~50μπι，锻层 厚度与电流密度和电锻时间有关，电流密度越大，电锻时间越长，锻层厚度越大。所获得的 儀涂层表面均匀致密，与基体结合性好，通过控制不同的电锻参数，儀涂层的晶粒尺寸大小 可由微米级(2~3un〇到纳米级（10~20nm)变化;且所获得的儀涂层由于电锻液无糖精等添 加剂，使得儀涂层在后续热处理去除内应力、提高结合力、均匀细化表面的过程中没有出现 严重的硫偏析，因此表面无裂纹。
[0026] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0027] 1、锻液中不添加晶粒细化剂，使锻层中不含硫元素，从而在后续热处理加热过程 中去除内应力、均匀细化表面时不发生锻层硫化脆化，提高锻层质量。
[0028] 2、通过控制电锻参数得到的细晶锻层具有涂层致密、组织结构均匀等优点。
[0029] 3、锻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。
[0030] 4、通过控制电锻时间得到不同厚度的儀涂层，且工艺参数的选择重复性能好。
【附图说明】
[0031] 通过阅读参照W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：
[0032] 图1为实施例1的微米尺寸儀涂层的透射电镜图；
[0033] 图2为实施例2的脉冲电锻亚微米级Ni锻层的电流密度示意图；
[0034] 图3为实施例2的亚微米尺寸儀涂层的透射电镜图；
[0035] 图4为实施例3的脉冲电锻纳米级Ni锻层的电流密度示意图；
[0036] 图5为实施例3的纳米尺寸儀涂层的透射电镜图；
[0037] 图6为本发明获得的不同晶粒尺寸的儀锻层在3.5%化C1溶液中的动电位极化曲 线比较图。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。W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W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W做出若干变形和改进。运些都属于本发明 的保护范围。
[0039] 实施例1
[0040] 本实例设及一种用直流电锻得到微米级儀涂层的电锻方法，所述方法包括如下步 骤：
[0041 ] 步骤一:将儀侣青铜合金表面依次经180#-400#-800#-1200#水砂纸机械打磨， 然后在所配置除油液(含30g/L化0H、35g/L化2C〇3、40g/L化3P〇4)中70°C恒溫Imin，除去 残余油脂，用水冲洗后备用；
[0042] 步骤二:将处理好的儀侣青铜在lOOmL/L此S〇4进行酸洗活化后用水冲洗冷风吹干 后立即置于W下锻液： NiCL · 61-L0 巧~30g/L Ni (SO 側，)。.地。0 3日0~400g/L
[0043] 撕~4 始