專利名稱：超硬鋁合金化學(xué)鍍鎳后的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料表面耐磨處理方法，特別是一種涉及超硬鋁合金表面化學(xué)鍍
鎳的熱處理方法。
背景技術(shù)：
超硬鋁合金具有強(qiáng)度高、密度低、加工性能及工藝性能良好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工等重要領(lǐng)域，以及紡織器件等民用工業(yè)。超硬鋁優(yōu)異的力學(xué)性能需要通過(guò)固溶
+時(shí)效熱處理獲得，常規(guī)工藝是485t:固溶處理后水冷+1201:時(shí)效處理。 隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，對(duì)超硬鋁合金制備的零部件，例如機(jī)柜導(dǎo)軌等進(jìn)一步提出
了耐磨損的性能要求，因而需要對(duì)超硬鋁合金進(jìn)行耐磨損的表面處理。超硬鋁表面鍍硬
鉻雖然具有高硬度(850-1050Hv)，也在使用中，但對(duì)環(huán)境有污染，不具有可持續(xù)發(fā)展性。文獻(xiàn)[1]:薛文斌，華銘，杜建成等，LQ超硬鋁微弧氧化膜的生長(zhǎng)及表征，航空材料學(xué)報(bào)，28(2008)34-38 ;研究了超硬鋁的微弧氧化，獲得硬度分別為450Hv和1600Hv的內(nèi)/外雙層膜，但微弧氧化只適合形狀簡(jiǎn)單的零部件，且能耗大。而化學(xué)鍍鎳是節(jié)能環(huán)保型表面處理技術(shù)，無(wú)需通電，鍍層均勻性好，鍍層為非晶態(tài)的Ni-P合金，具有較高的硬度和耐磨性。因此，化學(xué)鍍鎳是超硬鋁表面耐磨處理的首選方法。文獻(xiàn)[2]:張洪哲，黃輝，化學(xué)鍍鎳磷合金對(duì)超硬鋁LC9疲勞壽命的影響，熱加工工藝，3 (1989) 13-14 ;報(bào)道了用化學(xué)鍍鎳提高超硬鋁的耐磨性，進(jìn)一步用-g(TC和12(TC冷熱循環(huán)熱處理，改善鍍層的疲勞壽命。
在鋁合金上化學(xué)鍍鎳的技術(shù)比較成熟，并在不斷發(fā)展中。例如，專利200410043924. 6提出了化學(xué)鍍鎳溶液和以其制備鍍鎳層的方法及鋁合金輪轂鍍層；專利200710019511.8公開(kāi)了高純鋁合金化學(xué)鍍鎳活化液及其活化工藝；專利200810029009. X公開(kāi)了一種在鋁及鋁合金表面通過(guò)"催化液"處理再化學(xué)鍍鎳的方法；專利200810120012. 2開(kāi)發(fā)了鋅鋁基合金化學(xué)鍍鎳液及其鍍鎳方法；專利200910012838. 1公開(kāi)了一種用于鋁合金表面化學(xué)鍍鎳合金層的預(yù)處理溶液。這些專利大多針對(duì)不同鋁合金基體，提出鍍前預(yù)處理或鍍液組成，很少涉及超硬鋁合金鍍后熱處理的問(wèn)題。
—般Ni-P鍍態(tài)的硬度為Hv450左右，為了使鍍層具有與硬鉻相近的硬度和耐磨性能，需要通過(guò)熱處理。最優(yōu)的熱處理工藝是40(TC、lh保溫，鍍層的硬度950-1050Hv。但是，由于超硬鋁時(shí)效溫度為12(TC，因此40(TC提高鍍層硬度的熱處理，必然導(dǎo)致超硬鋁基體硬度和強(qiáng)度的顯著下降。而12(TC的低溫?zé)崽幚碛譄o(wú)法明顯增加鍍層的硬度。
為此，要使化學(xué)鍍鎳用于超硬鋁合金表面耐磨處理，必須解決這一矛盾40(TC高溫?zé)崽幚砜墒瑰儗佑捕仍黾樱珜?dǎo)致超硬鋁基體硬度下降；而低溫?zé)崽幚砜杀３只w硬度，但鍍層硬度無(wú)法提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超硬鋁合金化學(xué)鍍鎳后的熱處理方法，在保持超硬鋁合金基體硬度不降低的情況下，提高化學(xué)鍍鎳層的硬度。
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本發(fā)明的原理如下 超硬鋁合金由Al-Zn-Mg-Cu組成，通過(guò)高溫固溶淬火加人工時(shí)效，析出MgZn2、A12Mg3Zn3、 A12CuMg等強(qiáng)化相，獲得高的強(qiáng)度和硬度。固溶溫度一般在455 485°C，時(shí)效溫度120 14(TC，硬度一般為120 140Hv。對(duì)于化學(xué)鍍鎳層，當(dāng)磷含量高于8%時(shí)一般呈非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，硬度一般為420 460Hv?？梢酝ㄟ^(guò)熱處理，使其析出彌散細(xì)小的Ni2P相來(lái)使鍍層的硬度提高到950-1050Hv。非晶態(tài)Ni-P的起始晶化溫度為350°C，因此必須在高于35(TC進(jìn)行熱處理，才能獲得高的硬度。但溫度過(guò)高，將使析出的Ni2P長(zhǎng)大，導(dǎo)致硬度反而下降。然而，從形核角度出發(fā)，快速高溫?zé)崽幚碛欣谖龀龈鼜浬⒌念w粒，因此只要控制好保溫時(shí)間，就可以抑制析出相的長(zhǎng)大，從而使Ni-P鍍層獲得高的硬度。并且，該溫度同時(shí)也是超硬鋁合金的固溶溫度，這樣，通過(guò)優(yōu)化保溫時(shí)間，就能保證鍍層的硬度，然后再經(jīng)過(guò)低溫時(shí)效，使基體的硬度升高，而此時(shí)鍍層的硬度保持不變。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 首先對(duì)超硬鋁合金進(jìn)行化學(xué)鍍鎳；即堿洗一酸洗一浸鋅一水洗一二次浸鋅一堿性
化學(xué)鍍鎳一酸性化學(xué)鍍鎳一水洗。接著再進(jìn)行如下處理 1、以基體固溶熱處理的溫度作為鍍層硬化的熱處理溫度 a)溫度465 485°C ; b)保溫時(shí)間10 30min，水冷淬火； 2、時(shí)效處理 時(shí)效處理方法是兩段時(shí)效，以縮短時(shí)間。120°C、3h+160°C、3h ;或者一段時(shí)效，溫度120。C、24h。 本發(fā)明具有的有益效果是 在保證超硬鋁合金基體硬度、強(qiáng)度的同時(shí)，使表面獲得高硬度的化學(xué)鍍鎳層。并且所用方法環(huán)保，節(jié)能。采用本發(fā)明方法，可解決超硬鋁合金耐磨性不高的弱點(diǎn)，擴(kuò)大超硬鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。


附圖是實(shí)施例1處理后LC4超硬鋁合金化學(xué)鍍鎳層形貌。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1 : lmm厚LC4超硬鋁合金，硬度120Hv。 5 %氫氧化鈉溶液55°C 、3min堿洗，水洗后50%硝酸溶液浸漬30s，水洗后室溫浸鋅60s(浸鋅溶液組成為240g/L氫氧化鈉+120g/L硫酸鋅+60g/L硫酸鎳+120g/L酒石酸鉀鈉+5g/L氯化鐵)，50%硝酸浸漬5s，水洗后再室溫浸鋅30s，水洗后浸入堿性化學(xué)鍍鎳溶液(鍍液組成為25g/L硫酸鎳+25g/L次亞磷酸鈉+45g/L檸檬酸鈉+30g/L氯化銨，氨水調(diào)pH值至9) ， 45。C下鍍覆10min，取出水洗后浸入酸性鍍鎳溶液(鍍液組成為25g/L硫酸鎳+25g/L次亞磷酸鈉+20g/L乳酸+20g/L醋酸鈉+2. 5mg/L硫脲，pH值4. 5) ，92。C下鍍覆120min，水洗烘干。鍍層硬度為450Hv。
試樣放入485°C電爐中保溫10min，淬水，12(TC保溫3h后，再16(TC保溫3h，爐冷，結(jié)果基體硬度145Hv，鍍層硬度981Hv。鍍層界面形貌如附圖所示，左側(cè)為超硬鋁合金基體，中間為化學(xué)鍍鎳層，右側(cè)是試樣制備時(shí)所用的鑲嵌粉?？梢?jiàn)通過(guò)本發(fā)明的熱處理后，基體與鍍層結(jié)合優(yōu)良。
實(shí)施例2 : lmm厚LC4超硬鋁合金化學(xué)鍍鎳，方法如實(shí)施例1 。 試樣放入475°C電爐中保溫20min，淬水，12(TC保溫24h，基體硬度141Hv，鍍層硬
度880Hv ; 實(shí)施例3 : lmm厚LC9超硬鋁合金，硬度152Hv，化學(xué)鍍鎳方法如實(shí)施例1。所得鍍層硬度450Hv。試樣放入465°C電爐中保溫30min，淬水，120。C保溫24h，基體硬度160Hv，鍍層硬
度860Hv ; 實(shí)施例4 作為對(duì)比例，lmm厚LC4超硬鋁合金試樣2片，化學(xué)鍍鎳的方法如實(shí)施例1。
試樣1放入400°C電爐中保溫lh，取出空冷?；w硬度56Hv，鍍層硬度980Hv。試樣2放入35(TC電爐中保溫4h，取出空冷?；w硬度70Hv，鍍層硬度913Hv?？梢?jiàn)，雖然化學(xué)鍍鎳層的硬度高達(dá)913 980Hv，但LC4的基體硬度降至56 70Hv。而通過(guò)本發(fā)明的熱處理工藝，基體硬度達(dá)141 145Hv，提高了 1倍以上。
權(quán)利要求
一種超硬鋁合金化學(xué)鍍鎳后的熱處理方法，首先對(duì)超硬鋁合金進(jìn)行化學(xué)鍍鎳；即堿洗→酸洗→浸鋅→水洗→二次浸鋅→堿性化學(xué)鍍鎳→酸性化學(xué)鍍鎳→水洗；其特征在于1)、以基體固溶熱處理的溫度作為鍍層硬化的熱處理溫度a)溫度465～485℃；b)保溫時(shí)間10～30min，水冷淬火；2)、時(shí)效處理時(shí)效處理方法是兩段時(shí)效，以縮短時(shí)間，120℃、3h+160℃、3h；或者一段時(shí)效，溫度120℃、24h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超硬鋁合金化學(xué)鍍鎳后的熱處理方法。首先對(duì)超硬鋁合金進(jìn)行化學(xué)鍍鎳；即堿洗→酸洗→浸鋅→水洗→二次浸鋅→堿性化學(xué)鍍鎳→酸性化學(xué)鍍鎳→水洗。再以基體固溶熱處理的溫度作為鍍層硬化的熱處理溫度及時(shí)效處理。在保證超硬鋁合金基體硬度、強(qiáng)度的同時(shí)，使表面獲得高硬度的化學(xué)鍍鎳層。并且所用方法環(huán)保，節(jié)能。采用本發(fā)明方法，可解決超硬鋁合金耐磨性不高的弱點(diǎn)，擴(kuò)大超硬鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C23C18/32GK101775593SQ20101010824
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者凌國(guó)平, 樓曉璐, 錢(qián)紅妹 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)