超硬铝合金化学镀镍后的热处理方法

专利名称：超硬铝合金化学镀镍后的热处理方法
技术领域：
本发明涉及金属材料表面耐磨处理方法，特别是一种涉及超硬铝合金表面化学镀
镍的热处理方法。
背景技术：
超硬铝合金具有强度高、密度低、加工性能及工艺性能良好等特点，广泛应用于航空航天、军工等重要领域，以及纺织器件等民用工业。超硬铝优异的力学性能需要通过固溶
+时效热处理获得，常规工艺是485t:固溶处理后水冷+1201:时效处理。 随着应用范围的扩大，对超硬铝合金制备的零部件，例如机柜导轨等进一步提出
了耐磨损的性能要求，因而需要对超硬铝合金进行耐磨损的表面处理。超硬铝表面镀硬
铬虽然具有高硬度(850-1050Hv)，也在使用中，但对环境有污染，不具有可持续发展性。文献[1]:薛文斌，华铭，杜建成等，LQ超硬铝微弧氧化膜的生长及表征，航空材料学报，28(2008)34-38 ;研究了超硬铝的微弧氧化，获得硬度分别为450Hv和1600Hv的内/外双层膜，但微弧氧化只适合形状简单的零部件，且能耗大。而化学镀镍是节能环保型表面处理技术，无需通电，镀层均匀性好，镀层为非晶态的Ni-P合金，具有较高的硬度和耐磨性。因此，化学镀镍是超硬铝表面耐磨处理的首选方法。文献[2]:张洪哲，黄辉，化学镀镍磷合金对超硬铝LC9疲劳寿命的影响，热加工工艺，3 (1989) 13-14 ;报道了用化学镀镍提高超硬铝的耐磨性，进一步用-g(TC和12(TC冷热循环热处理，改善镀层的疲劳寿命。
在铝合金上化学镀镍的技术比较成熟，并在不断发展中。例如，专利200410043924. 6提出了化学镀镍溶液和以其制备镀镍层的方法及铝合金轮毂镀层；专利200710019511.8公开了高纯铝合金化学镀镍活化液及其活化工艺；专利200810029009. X公开了一种在铝及铝合金表面通过"催化液"处理再化学镀镍的方法；专利200810120012. 2开发了锌铝基合金化学镀镍液及其镀镍方法；专利200910012838. 1公开了一种用于铝合金表面化学镀镍合金层的预处理溶液。这些专利大多针对不同铝合金基体，提出镀前预处理或镀液组成，很少涉及超硬铝合金镀后热处理的问题。
—般Ni-P镀态的硬度为Hv450左右，为了使镀层具有与硬铬相近的硬度和耐磨性能，需要通过热处理。最优的热处理工艺是40(TC、lh保温，镀层的硬度950-1050Hv。但是，由于超硬铝时效温度为12(TC，因此40(TC提高镀层硬度的热处理，必然导致超硬铝基体硬度和强度的显著下降。而12(TC的低温热处理又无法明显增加镀层的硬度。
为此，要使化学镀镍用于超硬铝合金表面耐磨处理，必须解决这一矛盾40(TC高温热处理可使镀层硬度增加，但导致超硬铝基体硬度下降；而低温热处理可保持基体硬度，但镀层硬度无法提高。

发明内容
本发明的目的在于提供一种超硬铝合金化学镀镍后的热处理方法，在保持超硬铝合金基体硬度不降低的情况下，提高化学镀镍层的硬度。
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本发明的原理如下 超硬铝合金由Al-Zn-Mg-Cu组成，通过高温固溶淬火加人工时效，析出MgZn2、A12Mg3Zn3、 A12CuMg等强化相，获得高的强度和硬度。固溶温度一般在455 485°C，时效温度120 14(TC，硬度一般为120 140Hv。对于化学镀镍层，当磷含量高于8%时一般呈非晶态结构，硬度一般为420 460Hv。可以通过热处理，使其析出弥散细小的Ni2P相来使镀层的硬度提高到950-1050Hv。非晶态Ni-P的起始晶化温度为350°C，因此必须在高于35(TC进行热处理，才能获得高的硬度。但温度过高，将使析出的Ni2P长大，导致硬度反而下降。然而，从形核角度出发，快速高温热处理有利于析出更弥散的颗粒，因此只要控制好保温时间，就可以抑制析出相的长大，从而使Ni-P镀层获得高的硬度。并且，该温度同时也是超硬铝合金的固溶温度，这样，通过优化保温时间，就能保证镀层的硬度，然后再经过低温时效，使基体的硬度升高，而此时镀层的硬度保持不变。
本发明采用的技术方案如下 首先对超硬铝合金进行化学镀镍；即碱洗一酸洗一浸锌一水洗一二次浸锌一碱性
化学镀镍一酸性化学镀镍一水洗。接着再进行如下处理 1、以基体固溶热处理的温度作为镀层硬化的热处理温度 a)温度465 485°C ; b)保温时间10 30min，水冷淬火； 2、时效处理 时效处理方法是两段时效，以縮短时间。120°C、3h+160°C、3h ;或者一段时效，温度120。C、24h。 本发明具有的有益效果是 在保证超硬铝合金基体硬度、强度的同时，使表面获得高硬度的化学镀镍层。并且所用方法环保，节能。采用本发明方法，可解决超硬铝合金耐磨性不高的弱点，扩大超硬铝合金的应用领域。


附图是实施例1处理后LC4超硬铝合金化学镀镍层形貌。
具体实施例方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 : lmm厚LC4超硬铝合金，硬度120Hv。 5 %氢氧化钠溶液55°C 、3min碱洗，水洗后50%硝酸溶液浸渍30s，水洗后室温浸锌60s(浸锌溶液组成为240g/L氢氧化钠+120g/L硫酸锌+60g/L硫酸镍+120g/L酒石酸钾钠+5g/L氯化铁)，50%硝酸浸渍5s，水洗后再室温浸锌30s，水洗后浸入碱性化学镀镍溶液(镀液组成为25g/L硫酸镍+25g/L次亚磷酸钠+45g/L柠檬酸钠+30g/L氯化铵，氨水调pH值至9) ， 45。C下镀覆10min，取出水洗后浸入酸性镀镍溶液(镀液组成为25g/L硫酸镍+25g/L次亚磷酸钠+20g/L乳酸+20g/L醋酸钠+2. 5mg/L硫脲，pH值4. 5) ，92。C下镀覆120min，水洗烘干。镀层硬度为450Hv。
试样放入485°C电炉中保温10min，淬水，12(TC保温3h后，再16(TC保温3h，炉冷，结果基体硬度145Hv，镀层硬度981Hv。镀层界面形貌如附图所示，左侧为超硬铝合金基体，中间为化学镀镍层，右侧是试样制备时所用的镶嵌粉。可见通过本发明的热处理后，基体与镀层结合优良。
实施例2 : lmm厚LC4超硬铝合金化学镀镍，方法如实施例1 。 试样放入475°C电炉中保温20min，淬水，12(TC保温24h，基体硬度141Hv，镀层硬
度880Hv ; 实施例3 : lmm厚LC9超硬铝合金，硬度152Hv，化学镀镍方法如实施例1。所得镀层硬度450Hv。试样放入465°C电炉中保温30min，淬水，120。C保温24h，基体硬度160Hv，镀层硬
度860Hv ; 实施例4 作为对比例，lmm厚LC4超硬铝合金试样2片，化学镀镍的方法如实施例1。
试样1放入400°C电炉中保温lh，取出空冷。基体硬度56Hv，镀层硬度980Hv。试样2放入35(TC电炉中保温4h，取出空冷。基体硬度70Hv，镀层硬度913Hv。可见，虽然化学镀镍层的硬度高达913 980Hv，但LC4的基体硬度降至56 70Hv。而通过本发明的热处理工艺，基体硬度达141 145Hv，提高了 1倍以上。
权利要求
一种超硬铝合金化学镀镍后的热处理方法，首先对超硬铝合金进行化学镀镍；即碱洗→酸洗→浸锌→水洗→二次浸锌→碱性化学镀镍→酸性化学镀镍→水洗；其特征在于1)、以基体固溶热处理的温度作为镀层硬化的热处理温度a)温度465～485℃；b)保温时间10～30min，水冷淬火；2)、时效处理时效处理方法是两段时效，以缩短时间，120℃、3h+160℃、3h；或者一段时效，温度120℃、24h。
全文摘要
本发明公开了一种超硬铝合金化学镀镍后的热处理方法。首先对超硬铝合金进行化学镀镍；即碱洗→酸洗→浸锌→水洗→二次浸锌→碱性化学镀镍→酸性化学镀镍→水洗。再以基体固溶热处理的温度作为镀层硬化的热处理温度及时效处理。在保证超硬铝合金基体硬度、强度的同时，使表面获得高硬度的化学镀镍层。并且所用方法环保，节能。采用本发明方法，可解决超硬铝合金耐磨性不高的弱点，扩大超硬铝合金的应用领域。
文档编号C23C18/32GK101775593SQ20101010824
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者凌国平, 楼晓璐, 钱红妹 申请人:浙江大学