提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法
【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合金耐腐蚀性的表面合金 化方法。通过热处理扩散方式在镍铝青铜合金表面形成外层高耐蚀性和内层高强度的双合 金化层，属于材料表面改性技术领域。
【背景技术】
[0002] 镍铝青铜合金以其高热传导性、高耐腐蚀性能和高机械性能被广泛应用于海洋工 程、沿海电厂以及海水淡化厂中，如船用螺旋桨钻井平台、阀门等，尤其是在冷凝管和热交 换器管材中，最常用的是70Cu-30Ni和90Cu-10Ni合金。
[0003] 然而镍铝青铜本身存在的晶粒粗大、成分偏析等缺陷，使其在高副交变载荷的海 洋工况中易发生点蚀，点蚀坑的形成加速表层腐蚀，导致晶界腐蚀，大大降低了工件的使用 寿命。目前，为了提高镍铝青铜的耐腐蚀性能，常用的方法包括搅拌摩擦焊、热喷涂、激光熔 覆、电镀等表面改性处理方法，可以有一定的效果，但是上述方法得到的改性层存在着残余 应力过大、表面孔隙率等缺陷，尤其对镍铝青铜在海水中的点蚀行为并没有很好的改善。
[0004] 为解决上述问题，目前，电镀涂层因其较好的耐腐蚀性能而被业内广泛应用，具有 操作工艺简单、成本低、效率高等优点。然而，现有技术中，共沉积Ni-Cu合金涂层虽能有效 提高基体表面的耐腐蚀性能，但在控制Cu-Ni含量比时具有一定的局限性，而Cu-Ni含量比 对表层的耐腐蚀性能有着较大的影响；共沉积Ni-Cu合金涂层与镍铝青铜基体之间的结合 为机械结合，在高剪切应力下易脱落，从而腐蚀基体。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，在基体 表面电镀Ni涂层，经热处理扩散后得到耐腐蚀性能好、高强度、与基体超强结合的改性层。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] 本发明提供了一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，其包括如下步 骤：
[0008] 在镍铝青铜的表面电镀一层镍涂层；
[0009] 在200~675 °C下进行热处理，得到表面合金化的镍铝青铜。在200~675 °C的温度 范围内，可不改变基体结构的同时能有效改善基体的性能。
[0010] 作为优选方案，前述方法还包括在对所述镍错青铜进行电镀前，先进行打磨并清 洗除油的步骤。
[0011] 作为优选方案，所述镍涂层的厚度为20~40um。
[0012] 作为优选方案，所述电镀的步骤具体包括如下操作：
[0013] 将镍铝青铜放置于电镀液中，调节所述电镀液的pH值为3.8~4.2，在49~51°C下 进行脉冲电镀。
[0014] 作为优选方案，控制正向电流密度为30A/dm2,反向电流密度为0,脉冲频率为 500Hz，占空比为20%，脉冲电镀的时间为10~20min。
[0015] 作为优选方案，所述电镀液中包括如下盐:Ni (S03NH2) 2、NiCl2、H3B〇3和C12H25S〇4Na， 其中无晶粒细化剂，可防止热处理过程中表面出现硫化脆化。
[0016] 作为优选方案，所述Ni(S03NH2)2的浓度为245.3~327.1 8/1、所述附(：12的浓度为 8 · 18~32 · 7g/L、H3B03的浓度为30~50g/L、所述C12H25S〇4Na的浓度为0 · 1~0 · 15g/L。若镍离 子含量过高，其镍离子分散能力和覆盖能力较差;若过低，镍离子含量不足，电镀速度和效 率较低。
[0017] 作为优选方案，所述热处理的步骤具体包括如下操作：
[0018] 将电镀后的镍铝青铜置于惰性气氛中，采用阶段式升温，依次升温至室温~200 °C、200~400°C、400~600°C、600~675°C，且在200°C、400°C、600°C各保温lOmin。可减少加 温过程中产生的表面热应力使表层脱落。
[0019] 作为优选方案，所述阶段式升温的升温速率为5~15°C/min。
[0020] 作为优选方案，所述惰性气氛为氩气氛。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0022] 1、在镍铝青铜表面形成双层改性层:外层具有的高耐腐蚀性Ni-Cu固溶体层和内 层具有的高强度和高结合力Ni-Al-Cu均匀层；
[0023] 2、电镀和热处理过程简单，成本低，经济有效。
【附图说明】
[0024]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：
[0025] 图1为本发明实施例1得到的产品的横截面图；
[0026] 图2为本发明实施例2得到的产品的横截面图；
[0027] 图3为本发明实施例3得到的产品的横截面图。
【具体实施方式】
[0028] 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。
[0029] 实施例1
[0030] 本实例涉及一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，所述方法包括如 下步骤：
[0031] 步骤一:将镍铝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 NaOH、35g/L Na2C03、40g/L Na3P〇4的水溶液）中70°C恒温 lmin，除去残余油脂，用水冲洗后备用；
[0032] 步骤二:将处理好的镍铝青铜在100mL/L H2S〇4进行酸洗活化后用水冲洗冷风吹干 后立即置于含有以下盐的电镀液： NiCb 8.18~32.7g/Lt NifSO；,NH2)2 245.3-327. Ig/L；
[0033] H；,B〇3 30~40g/L； Ci：H25S〇4Na 0·卜 0.15g/L;
[0034] 加热电解液温度至50 ± 1°C ;用氨水调节其pH值至4.0 ± 0.2;脉冲正向电流密度 30A/dm2，反向电流密度为0，占空比为20 %，频率为50Hz，电镀时间为20min;
[0035] 步骤三:将电镀后的镍铝青铜合金取出用去离子水冲洗干净，并用冷风吹干，放入 管式炉中；
[0036]步骤四：先通氩气30min，去除管式炉中的空气，然后再逐渐升温，从室温~200°C， 200 Γ ~400 Γ，400 Γ ~600 Γ，600 Γ ~675 Γ，200 Γ、400 Γ、600 Γ 各保温lOmin，675 Γ保温 0.5h后，结束热处理。
[0037] 本实施例提供的镍铝青铜表面合金化后的截面扫描图和元素扩散分析，如图1所 示。样品在王水溶液中浸渍60s，可明显看出少量Ni和Cu扩散形成Ni-Cu固溶体扩散层，中间 强化层Ni-Al-Cu没有生成，表层与基体的结合力差。
[0038] 实施例2
[0039] 本实例涉及一种提高镍铝青铜耐腐蚀性的表面合金化调控方法，所述方法包括如 下步骤：
[0040] 步骤一: