專利名稱：一種鎳基非晶材料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬的表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及合金表面非晶態(tài)涂層形成方法，特別提供了在碳鋼表面鎳基非晶層制備方法。
背景技術(shù)：
非晶材料作為金屬存在的特殊形式，具有高耐腐蝕性、高耐磨損性、高硬度以及優(yōu)越的裝飾性能，在交通、通訊、航空、航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。但是，由于非晶材料制備工藝復(fù)雜及限制了其在一些領(lǐng)域的應(yīng)用。由于非晶材料脆性極大，并在大氣環(huán)境下極易迅速在表面形成一層惰性的氧化層，因此，常規(guī)的一些金屬表面制備方法受到一定的限制。目前，非晶材料制備方法主要為晶體生長(zhǎng)，而且工藝復(fù)雜且設(shè)備昂貴，生長(zhǎng)速度慢。例如，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外普遍采用的是美國(guó)ASTM推薦的涂裝的標(biāo)準(zhǔn)方法，迄今，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了不同基非晶材料十多種，但是穩(wěn)定而結(jié)構(gòu)完整并用于生產(chǎn)的非晶材料少之又少，由于非晶存在合金體系中的優(yōu)勢(shì)，隨著非晶的制備方法不斷取得進(jìn)步，非晶的優(yōu)勢(shì)就凸顯了出來，這些優(yōu)勢(shì) 推動(dòng)了非晶材料制備、性能和應(yīng)用的研究，為非晶材料的全面開發(fā)及應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種高光亮，高耐磨及耐蝕，操作性強(qiáng)的非晶材料制備方法，該方法不用含氰、鉻、氟等有害物質(zhì)，并且工藝重現(xiàn)性好，生長(zhǎng)速度快。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種鎳基非晶材料制備方法，是一種水性沉積方法，其特征在于所述方法包括電導(dǎo)、去應(yīng)力、脫脂、定晶、表面調(diào)整、活化、非晶處理、后處理工序，除了后處理工序外，其余每?jī)傻拦ば蛑g需對(duì)零件進(jìn)行流水沖洗。非晶處理工序中，非晶處理液配比為硫酸鈷I 55g/L，硫酸鎳2 75g/L，檸檬酸2 22g/L,蘋果酸2 39g/L,次磷酸鈉10 40g/L,酒石酸鉀鈉11 32g/L,甘氨酸5 36g/L，潔晶劑0. I 38g/L ;助晶劑0. I 22g/L，余量為去離子水;非晶處理液PH=I 7 ；非晶處理溫度為50°C 94°C，電流密度為I 15/dm2，時(shí)間為30 300min，非晶處理完成后取出材料用流水沖洗。在活化工序中，活化液配比為酸性氟化銨10 95g/L，鹽酸35 255ml/L，六次甲基四胺2. 0 9. 5g/L，余量為去離子水；將材料于室溫下在活化液中浸泡20 30s，取出后用流水沖洗。在表面調(diào)整工序中，表面調(diào)整液配比為谷氨酸鈉2 55g/L，碳酸鈣2. 0 45g/L，硫脲2. 0 11. Og/L，余量為去離子水；將材料于室溫下在表面調(diào)整液中浸泡20 30s，取出后用流水沖洗。在定晶處理工序中，定晶處理液配比為氧化鈰0.2 32g/L，六次甲基四胺I. 5 50g /L,偏磷酸3. 0 82g/L，硫酸鎳5 48g/L ;余量為去離子水；將材料于50 78°C溫度下在定晶處理液中浸泡20 30s，取出后用流水沖洗；然后于室溫下在10 52%濃度的正磷酸鈉溶液中浸泡20 30s，取出后用流水沖洗。在中和處理工序中，中和液配比為甲叉丁二酸8 68g/L，吐溫12 36g/L，檸檬酸5 38g/L，余量為去離子水；將材料于室溫下在中和液中浸泡2 100s，取出后用流水沖洗。在去應(yīng)力工序中，去應(yīng)力液配比為0P 2. 3 55g/L，偏硅酸鈉12 50g/L，余量為去離子水；將材料于室溫下在去應(yīng)力液中浸泡I 50h，取出后用流水沖洗，然后把材料放在150 600°C的箱式爐中，保溫I 28h。在電導(dǎo)工序中，利用專用設(shè)備使去離子水的電導(dǎo)率達(dá)到12 55uS。后處理工序包括非晶層的固膜處理和非晶層的封閉處理。
鎳基非晶材料的非晶層是在合金表面形成一層富含鈷、鎳和微量鈰元素的金屬的非晶態(tài)層，該非晶態(tài)層中鎳和鈷的重量分別占為82% 90 %和9% 17 %，余量為微量鈰和聚氨脂類非金屬類及不可避免的雜質(zhì)，非晶態(tài)層的厚度為25 150 ym。本發(fā)明所述技術(shù)方案，通過合理的非晶處理工藝，非晶層處理工藝不用含氰、含鉻及含氟的藥液，減少了環(huán)境污染；水液配制和處理工藝可操作性強(qiáng)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以進(jìn)行；非晶層硬度為HV950 w 1200 ;非晶層強(qiáng)度高，熱震820小時(shí)表面不變化、無裂紋；磨損率為I. 64g/a. m2;腐蝕數(shù)率為4. 4g/a. m2;有效的提高了合金的表面性能，極大地拓展合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例I :
取 50 X 20 X 100 30# 鋼試樣。I.電導(dǎo)將準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)用水在特定的設(shè)備中電析，使水的電導(dǎo)率維持在電導(dǎo)率為7uS，然后加3. 5mg/L平平加。2.去應(yīng)力將試樣浸入OP 5g/L和偏硅酸鈉12g/L的去應(yīng)力液中，在室溫下浸泡8h，取出后用流水沖洗。然后把式樣放在200°C的箱式爐中，保溫16h .
3.脫脂將上述經(jīng)去應(yīng)力的試樣浸入6g/L的脂肪酸乙二醇脂和9g/L的平平加配置成的堿性溶液并加入lg/L的焦磷酸鈉；脫脂時(shí)溫度要求保持在60°C左右，脫脂時(shí)間15分鐘，并不斷地?cái)嚢杳撝海撝戤吅?，取出零件先用熱水洗，后用室溫流水沖洗。4.熱水洗將上述經(jīng)化學(xué)脫脂的試樣浸入溫度約為70°C的熱水(去離子水)中，浸泡處理4分鐘。5.冷水洗將上述熱水洗的試樣在室溫下，以流動(dòng)的去離子水漂洗3min。6.中和將漂洗后的式樣浸入中和液中，在室溫下浸泡處理15秒。取出后用流水漂洗。中和液配方如下表1一1 :
權(quán)利要求
1.一種鎳基非晶材料制備方法，是一種水性沉積方法，其特征在于所述方法包括電導(dǎo)、去應(yīng)力、脫脂、定晶、表面調(diào)整、活化、非晶處理、后處理工序，除了后處理工序外，其余每?jī)傻拦ば蛑g需對(duì)零件進(jìn)行流水沖洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種鎳基非晶材料制備方法，其特征在于非晶處理工序中，非晶處理液配比為硫酸鈷I 55g/L，硫酸鎳2 75g/L，檸檬酸2 22g/L，蘋果酸2 39g/L,次磷酸鈉10 40g/L,酒石酸鉀鈉11 32g/L，甘氨酸5 36g/L，潔晶劑0. I 38g/L ;助晶劑0. I 22g/L，余量為去離子水；非晶處理液PH=I 7 ;非晶處理溫度為50°C 940C，電流密度為I 15/dm2，時(shí)間為30 300min，非晶處理完成后取出材料用流水沖洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種鎳基非晶材料制備方法，其特征在于在活化工序中，活化液配比為酸性氟化銨10 95g/L，鹽酸35 255ml/L，六次甲基四胺2. 0 9. 5g/L，余量為去離子水；將材料于室溫下在活化液中浸泡20 30s，取出后用流水沖洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種鎳基非晶材料制備方法，其特征在于在表面調(diào)整工序中，表面調(diào)整液配比為谷氨酸鈉2 55g/L，碳酸鈣2. 0 45g/L，硫脲2. 0 11. Og/L，余量為去離子水；將材料于室溫下在表面調(diào)整液中浸泡20 30s，取出后用流水沖洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種鎳基非晶材料制備方法，其特征在于在定晶處理工序中，定晶處理液配比為氧化鈰0. 2 32g/L，六次甲基四胺1.5 50g /L，偏磷酸3. 0 82g/L，硫酸鎳5 48g/L ;余量為去離子水；將材料于50 78°C溫度下在定晶處理液中浸泡20 30s,取出后用流水沖洗；然后于室溫下在10 52%濃度的正磷酸鈉溶液中浸泡20 30s,取出后用流水沖洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種鎳基非晶材料制備方法，其特征在于在中和處理工序中，中和液配比為甲叉丁二酸8 68g/L，吐溫12 36g/L，檸檬酸5 38g/L，余量為去離子水；將材料于室溫下在中和液中浸泡2 100s，取出后用流水沖洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種鎳基非晶材料制備方法，其特征在于在去應(yīng)力工序中，去應(yīng)力液配比為0P 2. 3 55g/L，偏硅酸鈉12 50g/L，余量為去離子水；將材料于室溫下在去應(yīng)力液中浸泡I 50h，取出后用流水沖洗，然后把材料放在150 600°C的箱式爐中，保溫I 28h。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種鎳基非晶材料制備方法，其特征在于在電導(dǎo)工序中，利用專用設(shè)備使去離子水的電導(dǎo)率達(dá)到12 55uS。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種鎳基非晶材料制備方法，其特征在于后處理工序包括非晶層的固膜處理和非晶層的封閉處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述一種鎳基非晶材料制備方法，其特征在于鎳基非晶材料的非晶層是在合金表面形成一層富含鈷、鎳和微量鈰元素的金屬的非晶態(tài)層，該非晶態(tài)層中鎳和鈷的重量分別占為82% 90 %和9% 17 %，余量為微量鈰和聚氨脂類非金屬類及不可避免的雜質(zhì)，非晶態(tài)層的厚度為25 150 V- m。
全文摘要
一種鎳基非晶材料制備方法，是一種水性沉積方法，其特征在于所述方法包括電導(dǎo)、去應(yīng)力、脫脂、定晶、表面調(diào)整、活化、非晶處理、后處理工序，除了后處理工序外，其余每?jī)傻拦ば蛑g需對(duì)零件進(jìn)行流水沖洗。本發(fā)明所述技術(shù)方案，通過合理的非晶處理工藝，非晶層處理工藝不用含氰、含鉻及含氟的藥液，減少了環(huán)境污染；水液配制和處理工藝可操作性強(qiáng)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以進(jìn)行；非晶層硬度為HV950∽1200；非晶層強(qiáng)度高，熱震820小時(shí)表面不變化、無裂紋;磨損率為1.64g/a.m2;腐蝕數(shù)率為4.4g/a.m2;有效的提高了合金的表面性能，極大地拓展合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C22C45/04GK102747348SQ20111010137
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者劉剛, 李文君, 王英 申請(qǐng)人:九星控股集團(tuán)有限公司