一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝，包括：有機(jī)溶劑除油、電解除油、堿性電解拋光、活化、氰化鍍銅、鍍半光亮鎳、鍍亮鎳。所述工藝是針對(duì)鎢基粉末冶金材料本身特點(diǎn)開(kāi)發(fā)，采用專(zhuān)用的電解除油溶液，增加特種堿性電解拋光溶液和活化液進(jìn)行拋光和活化，取消光亮鍍銅工序，改用鍍半光亮鎳，有效地去除零件表面的膜層，加強(qiáng)鍍層的結(jié)合力，使材料達(dá)到了航空標(biāo)準(zhǔn)的使用要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電鍍工藝，具體涉及一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鎢基粉末冶金材料含92%鎢、5%鎳和3%銅，加一些粘結(jié)劑通過(guò)模壓成型，再經(jīng)燒結(jié)成為一種特殊金屬材料。鎢基粉末冶金材料本身具有抗蝕性強(qiáng)、表面氧化膜致密，在高溫紅熱時(shí)易氧化，在酸性介質(zhì)中是比較穩(wěn)定的，可滿(mǎn)足一般良好環(huán)境下的使用要求。但是，在特殊環(huán)境中使用該材料制作的產(chǎn)品零件，如航空航天產(chǎn)品零件的表面耐蝕性要求較高，必須采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)技術(shù)進(jìn)行表面處理。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中采用的表面處理方法有:1)浸漆:因?yàn)榉勰┮苯鸩牧峡紫抖嘤挟愇锎嬖?，采用蒸餾水煮沸2~4h，然后真空浸漆，自然干燥。該方法處理后的零件表面仍有析出物，不能正常使用。2)化學(xué)鍍鎳:采用化學(xué)鍍鎳處理后的零件表面的析出物明顯減少，但基體與鍍層的結(jié)合力差，鍍層脫離，合格率很低。3)電鍍鍍，工藝流程為:電解除油一氰化鍍銅一鍍光亮銅一鍍光亮鎳。但是零件與鍍層的結(jié)合力仍然不高，同時(shí)發(fā)現(xiàn)零件邊緣有腐蝕現(xiàn)象，鍍層厚度不均勻，耐蝕性也達(dá)不到航空技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝。所述工藝是針對(duì)鎢基粉末冶金材料本身特點(diǎn)開(kāi)發(fā)，采用專(zhuān)用的電解除油溶液，增加特種堿性電解拋光溶液和活化液進(jìn)行拋光和活化，取消光亮鍍銅工序，改用鍍半光亮鎳，有效地去除零件表面的膜層，加強(qiáng)鍍層的結(jié)合力，使材料達(dá)到了航空標(biāo)準(zhǔn)的使用要求。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，`本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝，包括:有機(jī)溶劑除油、電解除油、堿性電解拋光、活化、氰化鍍銅、鍍半光亮鎳、鍍亮鎳。
[0007]所述的有機(jī)溶劑除油的工藝為:應(yīng)用汽油浸泡，將孔隙中的機(jī)油等有機(jī)物質(zhì)溶解，然后再用壓縮空氣吹干。有機(jī)溶劑除油主要除去粉末冶金制件在機(jī)械加工時(shí)殘留在孔隙中的機(jī)油等有機(jī)物質(zhì)。
[0008]所述的電解除油配方及工藝條件為:碳酸鈉20~40g/L，磷酸鈉20~40g/L，硅酸鈉3~5g/L,電流密度2~4A/dm2,陰極時(shí)間5~IOmin,陽(yáng)極時(shí)間5~IOs,溫度50~65。。。
[0009]所述的堿性電解拋光溶液配方及工藝條件為:氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉50g/L，溫度50~60°C，電流密度ΙΟΑ/dm2。鎢基合金能在堿性溶液中被溶解，通過(guò)特殊堿性電解拋光溶液，用該溶液來(lái)電解除去不合格零件表面上的黑色膜層，同時(shí)降低了零件表面的粗糙度。
[0010]所述的活化溶液配方及工藝條件為:硝酸200~250mL/L，氫氟酸50~70mL/L，溫度15~25°C，時(shí)間I~2min。
[0011]所述的氰化鍍銅溶液配方及工藝條件為:氰化亞銅40~60g/L，氰化鈉(游離)10~15g/L,氫氧化鈉5~15g/L,碳酸鈉O~100g/L,酒石酸鉀鈉40~60g/L,溫度35~45°C，時(shí)間5~15min，電流密度I~3A/dm2。
[0012]所述的鍍半光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳25(T300g/L，氯化鎳35飛Og/L,硼酸 40~50g/L，稀土氧化物 I X Kr3~5 X l(T3g/L，ρΗ4.0 ~4.5，電流密度 0.5 ~1.2A/dm2，溫度50~60°C，鍍層厚度5~8 μ m。
[0013]所述的鍍光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳320~340g/L，氯化鈉12~Hg/L，硼酸30~35g/L，十二烷基硫酸鈉約0.05g/L，光亮劑適量，pH4.2~4.6，電流密度3~6A/dm2，溫度52~56°C，鍍層厚度3~5 μ m。
[0014]上述稀土氧化物為氧化鑭和/或氧化釔。鑭和釔稀土元素位于元素周期表的第三副族，原子結(jié)構(gòu)相似，最外層電子結(jié)構(gòu)相同，其氧化物容易吸附且對(duì)分散能力影響大，但由于氧化鑭和氧化釔均不溶于水，而易溶于酸而生成相應(yīng)的鹽類(lèi)。因此本發(fā)明是把稀土氧化物加酸至溶解后再加入電鍍液中。根據(jù)鍍液成分，所述酸為鹽酸和/或硫酸。
[0015]本發(fā)明經(jīng)多次配方實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在主成分為硫酸鎳25(T300g/L，氯化鎳35~50g/L，硼酸4(T50g/L的半亮鎳電鍍液中添加少量的稀土氧化物后，電鍍時(shí)，在陰極上組成了一層陽(yáng)離子層，當(dāng)二價(jià)鎳離子向陰極移動(dòng)時(shí)，需要克服稀土離子場(chǎng)的作用力，使得二價(jià)鎳的沉積速度降低，當(dāng)電流密度大時(shí)，鎳離子的運(yùn)動(dòng)速度增強(qiáng)，由于稀土離子場(chǎng)的作用，使電流密度大的地方稀土的離子場(chǎng)較電流密度低的地方強(qiáng)，這導(dǎo)致了電流密度大的地方相對(duì)鎳的沉積速度減小，電流密度小的地方，例如有孔隙的地方，沉積相對(duì)增加，這樣就可獲得鍍層致密度高的，孔隙數(shù)低，添加稀土氧化物起到了提高鍍液的分散能力、使得沉積的鎳結(jié)晶粒子半徑從非納米級(jí)變?yōu)榧{米級(jí)， 從而獲得細(xì)致光亮的鍍層。
[0016]作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鍍液成分組成為:硫酸鎳:25(T300g/L，氯化鎳:35~50g/L，硼酸40~50 g/L，氧化鑭或氧化釔IX Kr3~5X l(T3g/L，濕潤(rùn)劑I~3mL/L，填平劑0.2~1.0mL/L，柔軟劑:T8 mL/L，水余量。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鍍液成分組成為:硫酸鎳25(T300 g/L，氯化鎳35飛Og/L,硼酸 40~50 g/L,氧化鑭 2 X 10_3~4 X 10_3g/L，氧化釔 5 X 10_4~I X 10_3g/L，濕潤(rùn)劑 I~3 mL/L，填平劑0.2^1.0 mL/L，柔軟劑3~8 mL/L，水余量。
[0018]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述鍍液成分組成為:硫酸鎳280g/L，氯化鎳45g/L，硼酸45g/L,氧化鑭3 X l(T3g/L，氧化釔I X l(T3g/L，濕潤(rùn)劑2mL/L，填平劑0.5mL/L,柔軟劑6mL/L，水余量。
[0019]為了進(jìn)一步提高鍍層的致密性及鍍液的分散力，降低電鍍時(shí)副反應(yīng)的發(fā)生，本發(fā)明還應(yīng)考慮稀土氧化物與其它添加劑的配合，介于此，本發(fā)明上述柔軟劑為己炔二醇和水楊酸鈉、HD-N等，長(zhǎng)期實(shí)踐證明這些物質(zhì)在電鍍過(guò)程中可對(duì)減少鍍層應(yīng)力，提高其柔軟性和增加深鍍能力有良好的效果；上述填平劑為丁炔二醇及其衍生物；上述濕潤(rùn)劑為市售半亮鎳低泡濕潤(rùn)劑。綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0020]1、采用本發(fā)明的半亮鎳電鍍液半亮鎳鍍層更加光亮且致密，本發(fā)明的電鍍液能使亮鎳鍍層所沉積的晶粒直徑降低到100納米以下，與現(xiàn)有的多層鎳體系組成的雙層鎳相比具有更好的耐腐蝕性能；
[0021]2、本發(fā)明通過(guò)添加少量的稀土氧化物，并與其它添加劑相配合，經(jīng)合理的配比，所得鍍層單位面積孔隙數(shù)低，通常半亮鎳鍍層的孔隙數(shù)為10-20個(gè)/cm2，本發(fā)明能使其降低到5個(gè)/cm2以下；
[0022]3、本發(fā)明的半亮鎳電鍍液分散能力好，鍍液的分散能力也稱(chēng)為均鍍能力，即鍍液使鍍層均勻分布的能力，該能力的大小是衡量鍍液性能好壞的重要標(biāo)志，采用遠(yuǎn)、近陰極法對(duì)本發(fā)明鍍液分散能力進(jìn)行測(cè)量，本發(fā)明的鍍液分散能力均在98.8%以上。
[0023]4.所述工藝是針對(duì)鎢基粉末冶金材料本身特點(diǎn)開(kāi)發(fā)，采用專(zhuān)用的電解除油溶液，增加特種堿性電解拋光溶液和活化液進(jìn)行拋光和活化，取消光亮鍍銅工序，改用鍍半光亮鎳，有效地去除零件表面的膜層，加強(qiáng)鍍層的結(jié)合力，使材料達(dá)到了航空標(biāo)準(zhǔn)的使用要求。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
[0025]一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝，包括:有機(jī)溶劑除油、電解除油、堿性電解拋光、活化、氰化鍍銅、鍍半光亮鎳、鍍亮鎳。
[0026]實(shí)施例1
[0027]所述的電解除油配方及工藝條件為:碳酸鈉20g/L，磷酸鈉20g/L，硅酸鈉3g/L，電流密度2A/dm2，陰極時(shí)間5min，陽(yáng)極時(shí)間5s，溫度50°C。
[0028]所述的堿性電解拋光溶液配方及工藝條件為:氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉50g/L，溫度50~60°C，電流密度ΙΟΑ/dm2。鎢基合金能在堿性溶液中被溶解，通過(guò)特殊堿性電解拋光溶液，用該溶液來(lái)電解除去不合格零件表面上的黑色膜層，同時(shí)降低了零件表面的粗糙度。
[0029]所述的活化溶液配方及工藝條件為:硝酸200mL/L，氫氟酸50mL/L，溫度15~25°C，時(shí)間 Imin。
`[0030]所述的氰化鍍銅溶液配方及工藝條件為:氰化亞銅40g/L，氰化鈉(游離)10g/L，氫氧化鈉5g/L，碳酸鈉10g/L，酒石酸鉀鈉40g/L，溫度35~45°C，時(shí)間5min，電流密度IA/dm2。
[0031]所述的鍍半光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳250g/L，氯化鎳35g/L，硼酸40g/L，氧化鑭IX l(T3g/L，濕潤(rùn)劑lmL/L，填平劑0.2mL/L，柔軟劑6mL/L，水余量，pH4.0,電流密度0.5A/dm2，溫度50~60°C，鍍層厚度5 μ m。
[0032]所述的鍍光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳320g/L，氯化鈉12g/L，硼酸30g/L，十二烷基硫酸鈉約0.05g/L，光亮劑適量，pH4.2，電流密度3A/dm2，溫度52~56°C，鍍層厚度3 μ m。
[0033]實(shí)施例2
[0034]所述的電解除油配方及工藝條件為:碳酸鈉40g/L，磷酸鈉40g/L，硅酸鈉5g/L，電流密度4A/dm2，陰極時(shí)間IOmin,陽(yáng)極時(shí)間10s，溫度50~65。。。
[0035]所述的堿性電解拋光溶液配方及工藝條件為:氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉50g/L，溫度50~60°C，電流密度ΙΟΑ/dm2。鎢基合金能在堿性溶液中被溶解，通過(guò)特殊堿性電解拋光溶液，用該溶液來(lái)電解除去不合格零件表面上的黑色膜層，同時(shí)降低了零件表面的粗糙度。
[0036]所述的活化溶液配方及工藝條件為:硝酸250mL/L，氫氟酸70mL/L，溫度15~25°C，時(shí)間 2min。
[0037]所述的氰化鍍銅溶液配方及工藝條件為:氰化亞銅60g/L，氰化鈉(游離)15g/L，氫氧化鈉15g/L，碳酸鈉100g/L，酒石酸鉀鈉60g/L，溫度45°C，時(shí)間15min，電流密度3A/dm2。
[0038]所述的鍍半光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳300g/L，氯化鎳50g/L，硼酸50g/L,氧化釔5 X 10_3，濕潤(rùn)劑3mL/L，填平劑1.0mL/L,柔軟劑8mL/L，水余量，pH4.5，電流密度1.2A/dm2，溫度50~60°C，鍍層厚度8 μ m。
[0039]所述的鍍光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳340g/L，氯化鈉14g/L，硼酸35g/L，十二烷基硫酸鈉約0.05g/L，光亮劑適量，pH4.6，電流密度6A/dm2，溫度52~56°C，鍍層厚度5 μ m。
[0040]實(shí)施例3
[0041]所述的電解除油配方及工藝條件為:碳酸鈉30g/L，磷酸鈉30g/L，硅酸鈉4g/L，電流密度3A/dm2，陰極時(shí)間7min，陽(yáng)極時(shí)間8s，溫度50~65°C。
[0042]所述的堿性電解拋光溶液配方及工藝條件為:氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉50g/L，溫度50~60°C，電流密度ΙΟΑ/dm2。鎢基合金能在堿性溶液中被溶解，通過(guò)特殊堿性電解拋光溶液，用該溶液來(lái)電解除去不合格零件表面上的黑色膜層，同時(shí)降低了零件表面的粗糙度。
[0043]所述的活化溶液配方及工藝條件為:硝酸225mL/L，氫氟酸60mL/L，溫度15~25°C，時(shí)間 1.5min。
[0044]所述的氰化鍍銅溶液配方及工藝條件為:氰化亞銅50g/L，氰化鈉(游離)12.5g/L，氫氧化鈉10g/L，碳酸鈉50g/L，酒石酸鉀鈉50g/L，溫度35~45°C，時(shí)間lOmin，電流密度2A/dm2。
[0045]所述的鍍半光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳280g/L，氯化鎳45g/L，硼酸45g/L,氧化釔2 X 10_3，氧化釔5 X 10_4，濕潤(rùn)劑2mL/L，填平劑0.6mL/L,柔軟劑5mL/L，水余量，ρΗ4.2，電流密度0.8A/dm2，溫度50~60°C，鍍層厚度6 μ m。
[0046]所述的鍍光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳330g/L，氯化鈉13g/L，硼酸33g/L，十二烷基硫酸鈉約0.05g/L，光亮劑適量，pH4.4，電流密度5A/dm2，溫度52~56°C，鍍層厚度4 μ m。
[0047] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴(lài)上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎢基粉末冶金材料電鍍工藝，包括:有機(jī)溶劑除油、電解除油、堿性電解拋光、活化、氰化鍍銅、鍍半光亮鎳、鍍亮鎳； 所述的有機(jī)溶劑除油的工藝為:應(yīng)用汽油浸泡，將孔隙中的機(jī)油等有機(jī)物質(zhì)溶解，然后再用壓縮空氣吹干；有機(jī)溶劑除油主要除去粉末冶金制件在機(jī)械加工時(shí)殘留在孔隙中的機(jī)油等有機(jī)物質(zhì)； 所述的電解除油配方及工藝條件為:碳酸鈉20~40g/L，磷酸鈉20~40g/L，硅酸鈉3~5g/L，電流密度2~4A/dm2，陰極時(shí)間5~lOmin，陽(yáng)極時(shí)間5~10s，溫度50~65°C; 所述的堿性電解拋光溶液配方及工藝條件為:氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉50g/L，溫度50~60°C，電流密度ΙΟΑ/dm2 ； 所述的活化溶液配方及工藝條件為:硝酸200~250mL/L，氫氟酸50~70mL/L，溫度15 ~25°C，時(shí)間 I ~2min ； 所述的氰化鍍銅溶液配方及工藝條件為:氰化亞銅40~60g/L，氰化鈉(游離)10~15g/L,氫氧化鈉5~15g/L,碳酸鈉O~100g/L,酒石酸鉀鈉40~60g/L,溫度35~45°C,時(shí)間5~15min,電流密度I~3A/dm2 ； 所述的鍍半光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳25(T300g/L，氯化鎳35~50g/L，硼酸 40~50g/L，稀土氧化物 IX 10_3~5X 10_3g/L，ρΗ4.0 ~4.5，電流密度 0.5 ~1.2A/dm2，溫度50~60°C,鍍層厚度5~8 μ m ; 所述的鍍光亮鎳溶液配方及工藝條件為:硫酸鎳320~340g/L，氯化鈉12~14g/L，硼酸30~35g/L，十二烷基硫酸 鈉約0.05g/L，光亮劑適量，pH4.2~4.6，電流密度3~6A/dm2，溫度52~56°C，鍍層厚度3~5 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于:所述鍍液成分組成為:硫酸鎳25(T300g/L，氯化鎳35~50g/L，硼酸40~50g/L，氧化鑭或氧化釔I X 10_3~5 X 10_3g/L，濕潤(rùn)劑I~3 mL/L，填平劑0.2^1.0 mL/L，柔軟劑3~8 mL/L，水余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于:所述鍍液成分組成為:硫酸鎳25(T300g/L，氯化鎳 35~50g/L，硼酸 40~50g/L，氧化鑭 2X 10_3~4X 10_3g/L，氧化釔 5X 10_4~I X 10_3g/L，濕潤(rùn)劑f 3 mL/L，填平劑0.2^1.0 mL/L，柔軟劑3~8mL/L，水余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于:所述鍍液成分組成為:硫酸鎳280g/L，氯化鎳45g/L,硼酸45g/L,氧化鑭3X l(T3g/L,氧化乾I X l(T3g/L,濕潤(rùn)劑2mL/L,填平劑0.5mL/L，柔軟劑6mL/L，水余量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的工藝，其特征在于:所述填平劑為丁炔二醇及其衍生物。
【文檔編號(hào)】C25D3/12GK103806028SQ201210453656
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月12日
【發(fā)明者】劉茂見(jiàn) 申請(qǐng)人:無(wú)錫三洲冷軋硅鋼有限公司