專利名稱：一種面向等離子體鍍層電鍍工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電鍍技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種面向等離子體鍍層電鍍工藝。
背景技術(shù)：
面向等離子體材料(Plasma Facing Materials,PFMs)，即在核聚變反應(yīng)裝置中直 接面對等離子體的第一壁(First Wall, FW)和偏濾器(divertor)及限制器(limiter)的 護(hù)甲材料。面向等離子體材料在正常運(yùn)行工況下保護(hù)第一壁、孔欄和偏濾器部件結(jié)構(gòu)材料 免受等離子體逃逸粒子的濺射作用。在異?；蛩矐B(tài)工況下，例如發(fā)生等離子體破裂事件時， 也對結(jié)構(gòu)材料提供保護(hù)。發(fā)生等離子體破裂時，等離子體的全部能量在O. 1ms的時間內(nèi)沉 積在這些表面材料上，避免對結(jié)構(gòu)材料的損傷。由于面向等離子體材料不承擔(dān)結(jié)構(gòu)功能，對 材料的主要要求是具有低濺射速率、高熱沖擊抗力、高熱負(fù)荷能力、低氚存留量、低活化放 射性、低衰變余熱。 由于鎢具有優(yōu)良的熱性能，是高熔點(diǎn)金屬，低蒸汽壓，良好的熱傳導(dǎo)性能，而且隨 溫度的升高熱傳導(dǎo)性能降低較小，低的滯氫能力，高的物理濺射能量閥值和低的化學(xué)濺射 活性使鎢被認(rèn)為是理想的面向等離子體元件的護(hù)甲材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種面向等離子體鍍層電鍍工藝，使直接面向等離子體的 材料表面能夠獲得一層均勻致密的鎢合金鍍層。 —種面向等離子體鍍層電鍍工藝，是將經(jīng)過鍍前處理的金屬工件放置到40 9(TC配好的電鍍液中，在電鍍過程中保持ra值穩(wěn)定在7. 0 9. 0范圍內(nèi)，電流密度為2 20A/dm、所述配好的電鍍液的配置過程為將電鍍液的組成成分按照鎢酸鈉30 90g/L、 酒石酸鉀鈉20 80g/L、檸檬酸15 55g/L、硫酸亞鐵10 45g/L、抗壞血酸1 3g/L和 十二烷基磺酸鈉0 0. lg/L的加入順序混合均勻，再用水稀釋到電鍍槽規(guī)定量，用氨水調(diào) 節(jié)鍍液PH值至7. 0 9. O，加熱到40 9(TC范圍內(nèi)。 所述電鍍液的優(yōu)選組成為鴇酸鈉65g/L、酒石酸鉀鈉60g/L、擰檬酸80g/L、硫酸
亞鐵45g/L、抗壞血酸2g/L和十二烷基磺酸鈉0. 02g/L。 在金屬表面形成面向等離子體鍍層的電鍍工藝步驟為 a.電鍍液的配制 先加去離子水，再加入鎢酸鈉、酒石酸鉀鈉、檸檬酸、硫酸亞鐵、抗壞血酸和十二烷 基磺酸鈉，按照所列順序加入每種物質(zhì)后必須充分?jǐn)嚢?，使其完全溶解，抗壞血酸和十二?基磺酸鈉加入時首先分別在燒杯中將其充分溶解，氨水調(diào)節(jié)鍍液K1值至7. 0 9. O，加去離 子水定容，加熱電鍍液后即可施鍍；
b.鍍件的預(yù)處理 按照常規(guī)金屬表面的處理方式或按照下述處理步驟，將金屬工件放入煮沸的10% 氫氧化鈉溶液中，堿洗15min，用清水沖洗后再將工件放入15%的稀鹽酸中酸洗15min，清水沖洗，用機(jī)械方法將表面難以去除的缺陷去除后在超聲波中清洗，10%稀鹽酸活化，去離 子水清洗。 c.施鍍鍍件預(yù)處理后，放到步驟a中配制的電鍍液中電鍍，鍍液溫度升至40
90°C，電流密度為2 20A/di^，鍍完后，沖洗、吹干。 電鍍所用的陽極為不銹鋼，鍍層厚度為幾十到幾百微米。 本發(fā)明采用上述電鍍工藝可在金屬表面形成一種面向等離子體鍍層，該鍍層具有 非晶結(jié)構(gòu)(見圖1)，且鍍層具有光潔、均勻、致密和高硬度等優(yōu)良性能(見圖2、圖3)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 1)本發(fā)明能在碳鋼、合金鋼、銅及其合金等基體材料上電鍍得到光潔均勻致密的 面向等離子體鎢合金鍍層。 2)本發(fā)明中各種化學(xué)試劑對環(huán)境無污染，鍍液組分簡單，鍍液穩(wěn)定性好可長期保 存，覆蓋能力和分散能力好。 3)本發(fā)明所采用的電鍍工藝電流密度范圍寬，溫度范圍寬，使得工藝簡單易于掌握。 4)本發(fā)明所獲得的鎢合金鍍層中鎢含量占55wt^以上，鍍層與基體結(jié)合牢固。


圖1 :鐵鴇合金鍍層XRD圖。
圖2 :鐵鎢合金鍍層表面形貌。
圖3 :鐵鎢合金鍍層斷面形貌。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 : (1)金屬工件進(jìn)行鍍前處理按照常規(guī)金屬表面的處理方式或按照下述處理步 驟將金屬工件放入煮沸的10%氫氧化鈉溶液中，堿洗15min，用清水沖洗后再將工件放入 15 %的稀鹽酸中酸洗15min，清水沖洗，用機(jī)械方法將表面難以去除的缺陷去除后在超聲波 中清洗，10%稀鹽酸活化，去離子水清洗。 (2)配制電鍍液鴇酸鈉65g/L、酒石酸鉀鈉60g/L、擰檬酸40g/L、硫酸亞鐵25g/ L、抗壞血酸2g/L和十二烷基磺酸鈉0. 02g/L，將上述成分取所需量按照順序分別充分溶解 在一定量的去離子水中，攪拌均勻，再加去離子水到所需容量，然后用氨水調(diào)Kl值達(dá)8. 0。
(3)電鍍實(shí)施過程將配好的電鍍液升溫到70°C，電鍍過程中保持ra值穩(wěn)定在 8. 0，電流密度10A/dm2。陽極選用不銹鋼材料，電鍍lh。
在金屬表面形成均勻致密的鎢合金鍍層，鍍層厚度為60 70 ii m。
實(shí)施例2 :
(1)同實(shí)施例1。 (2)配制電鍍液鴇酸鈉80g/L、酒石酸鉀鈉45g/L、擰檬酸50g/L、硫酸亞鐵40g/ L、抗壞血酸lg/L和十二烷基磺酸鈉0. lg/L，將上述成分取所需量按照順序分別充分溶解 在一定量的去離子水中，攪拌均勻，再加去離子水到所需容量，然后用氨水調(diào)Kl值達(dá)7. 5。
(3)電鍍實(shí)施過程將配好的電鍍液升溫到8(TC，電鍍的過程中保持ra值穩(wěn)定在
47.5，電流密度15A/dm2。陽極選用不銹鋼材料。電鍍lh。 在金屬表面形成均勻致密的鎢合金鍍層，鍍層厚度為75 90 m。 實(shí)施例3 : (1)同實(shí)施例1。 (2)配制電鍍液鴇酸鈉40g/L、酒石酸鉀鈉75g/L、擰檬酸30g/L、硫酸亞鐵15g/ L、抗壞血酸1. 5g/L和十二烷基磺酸鈉0. 05g/L，將上述成分取所需量按照順序分別充分
溶解在一定量的去離子水中，攪拌均勻，再加去離子水到所需容量，然后用氨水調(diào)ra值達(dá)
8. 5。 (3)電鍍實(shí)施過程將配好的電鍍液升溫到9(TC，電鍍的過程中保持ra值穩(wěn)定在
8.5，電流密度5A/dm2。陽極選用不銹鋼材料。電鍍lh。 在金屬表面形成均勻致密的鎢合金鍍層，鍍層厚度為35 50 ii m。 實(shí)施例4 : (1)同實(shí)施例1。 (2)配制電鍍液鴇酸鈉70g/L、酒石酸鉀鈉45g/L、擰檬酸15g/L、硫酸亞鐵20g/ L、抗壞血酸lg/L和十二烷基磺酸鈉0. 01g/L，將上述成分取所需量按照順序分別充分溶解 在一定量的去離子水中，攪拌均勻，再加去離子水到所需容量，然后用氨水調(diào)Kl值達(dá)9. 0。
(3)電鍍實(shí)施過程將配好的電鍍液升溫到75°C，電鍍的過程中保持ra值穩(wěn)定在
9. 0，電流密度2A/dm2。陽極選用不銹鋼材料，電鍍lh。 在金屬表面形成均勻致密的鎢合金鍍層，鍍層厚度為20 30 ii m。
權(quán)利要求
一種面向等離子體鍍層電鍍工藝，其特征在于將經(jīng)過鍍前處理的金屬工件放置到40～90℃配好的電鍍液中，在電鍍過程中保持PH值穩(wěn)定在7.0～9.0范圍內(nèi)，電流密度為2～20A/dm2，所述配好的電鍍液的配置過程為將電鍍液的組成成分按照鎢酸鈉30～90g/L、酒石酸鉀鈉20～80g/L、檸檬酸15～55g/L、硫酸亞鐵10～45g/L、抗壞血酸1～3g/L和十二烷基磺酸鈉0～0.1g/L的加入順序混合均勻、定容，用氨水調(diào)節(jié)鍍液PH值至7.0～9.0。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向等離子體鍍層電鍍工藝，其特征在于所述電鍍液的組成 為每升水溶液中含有鎢酸鈉65g、酒石酸鉀鈉60g、檸檬酸80g、硫酸亞鐵45g、抗壞血酸2g 和十二烷基磺酸鈉0. 02g。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向等離子體鍍層電鍍工藝，其特征在于其獲得的鎢合金鍍 層中鎢含量占55wt^以上。
全文摘要
一種面向等離子體鍍層電鍍工藝，將經(jīng)過鍍前處理的金屬工件放置到40～90℃配好的電鍍液中，在電鍍過程中保持pH值穩(wěn)定在7.0～9.0范圍內(nèi)，電流密度為2～20A/dm2，所述配好的電鍍液的配置過程為將電鍍液的組成成分按照鎢酸鈉30～90g/L、酒石酸鉀鈉20～80g/L、檸檬酸15～55g/L、硫酸亞鐵10～45g/L、抗壞血酸1～3g/L和十二烷基磺酸鈉0～0.1g/L的加入順序混合均勻，定容，用氨水調(diào)節(jié)鍍液pH值至7.0～9.0。本發(fā)明所用化學(xué)試劑對環(huán)境無污染，鍍液組分簡單、穩(wěn)定性好可長期保存、覆蓋能力和分散能力好，獲得鎢合金鍍層中鎢含量占55wt％以上，鍍層與基體結(jié)合牢固。
文檔編號C25D3/54GK101768767SQ20101003447
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者侯婷, 王立生, 郭志猛 申請人:北京科技大學(xué)