本發(fā)明涉及電鍍
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及鎳-鈷/鉻-鋁/氧化釔鍍層及其復(fù)合電鍍方法。
背景技術(shù)：
：高溫鍍層如Ni-Cr、Ni-Al、MCrA1Y等具有韌性好，良好的抗熱腐蝕、抗氧化及抗熱機(jī)械疲勞性等特點(diǎn)，受到了國內(nèi)外研究者的廣泛研究。國內(nèi)外研究者對(duì)MCrA1Y鍍層的研究主要集中于改善涂層成份和優(yōu)化鍍層結(jié)構(gòu)等方面，常用的方法是通過在鍍層中增添Ti、Si、Ta、Re、Ru等多種元素，以及采用多層設(shè)計(jì)的方法，提高鍍層性能。目前，制備上述高溫鍍層的方法有：電子束-物理氣相噴涂、低壓或真空等離子噴涂、爆炸噴涂、真空電弧沉積、三極濺射和最近發(fā)展起來的高速顏料噴涂等。但以上制備方法存在成本高、設(shè)備昂貴，所獲得的鍍層存在裂紋、孔隙率高等缺點(diǎn)。復(fù)合電鍍是在電解質(zhì)溶液中通過化學(xué)或電化學(xué)方法使基質(zhì)金屬與不溶性固體微粒共同沉積而獲得復(fù)合材料層的新技術(shù)。最近幾年，有研究人員利用復(fù)合電鍍技術(shù)制備Ni-CrAl、Ni-CrAl-Y及MCrA1Y等復(fù)合鍍層。但是所得Ni-Cr、Ni-Al、MCrA1Y等高溫鍍層的結(jié)構(gòu)還是不夠致密、孔隙率較高，因此韌性、抗高溫氧化和熱腐蝕性能不好，且制得的MCrA1Y鍍層長時(shí)間在高溫環(huán)境下，鍍層與基體間存在元素的相互擴(kuò)散，導(dǎo)致鍍層性能發(fā)生惡化，抗高溫?zé)岣g及機(jī)械性能下降。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：基于此，有必要提供一種生產(chǎn)成本低，鍍層致密、光亮、孔隙率低、結(jié)合力好的鎳-鈷/鉻-鋁/氧化釔鍍層的復(fù)合電鍍方法。一種鎳-鈷/鉻-鋁/氧化釔((Ni-Co)/CrAl/Y2O3)鍍層的復(fù)合電鍍方法，包括如下步驟：CrAl/Y2O3合金粉末制備：按照重量比80～120：1混合CrAl合金粉末與Y2O3粉末，然后進(jìn)行球磨，得到CrAl/Y2O3合金粉末；鍍層制備：取基板，進(jìn)行復(fù)合電鍍：以包括115～180g/L硫酸鎳、10～30g/L氯化鎳、2～5g/L硫酸鈷、20～50g/LH3BO3、0.1～0.2g/L表面活性劑的水溶液作為電鍍液，并將所述CrAl/Y2O3合金粉末加入至所述電鍍液中，加入量為20～50g/L；然后采用周期換向脈沖電流進(jìn)行電鍍，即在所述基板的表面制備得到所述(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層。本發(fā)明的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的復(fù)合電鍍方法，通過采用周期換向脈沖電流，結(jié)合以CrAl/Y2O3合金粉末作為固體微粒，以Ni、Co作為鍍層主體元素的復(fù)合電鍍方法，制備得到的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層結(jié)晶細(xì)致、結(jié)合力好，鍍層致密平整、空隙率低，韌性、抗高溫氧化和熱腐蝕性能好。同時(shí)，該方法不需使用高溫高壓，設(shè)備簡單，操作方便，工藝條件可控，適合流水線生產(chǎn)，且生產(chǎn)成本較現(xiàn)有的電子束-物理氣相噴涂、低壓或真空等離子噴涂、爆炸噴涂、真空電弧沉積、三極濺射、高速顏料噴涂等方法大幅降低。其原理及優(yōu)點(diǎn)如下：(1)采用周期換向脈沖電流的原理及優(yōu)點(diǎn)在于：(a)在反相脈沖電流的作用下，鍍層表面附著的氫發(fā)生氧化，消除了氫脆，鍍層因其上面的毛刺溶解而變得平整；(b)反相脈沖電流的陽極溶解作用，使基板表面附近的離子溶度迅速上升，表面也一直處于活化狀態(tài)，隨后正向脈沖電流可以使得晶核的形成速度大于了晶體的生長速度，因而得到的鍍層晶粒細(xì)小，總體效果表現(xiàn)為鍍層更加致密、光亮、孔隙率低，結(jié)合力好；(c)有機(jī)雜質(zhì)在反相脈沖電流的作用下更容易使其脫離基體表面，這就可以大大的減少鍍層中該類雜質(zhì)的量，提高鍍層純度，同時(shí)，減小了鍍層的內(nèi)應(yīng)力，增加鍍層與基體之間的結(jié)合力。(2)以CrAl/Y2O3合金粉末作為固體微粒，以Ni、Co作為鍍層主體元素的原理及優(yōu)點(diǎn)在于：采用Ni、Co構(gòu)成鍍層的主要元素，能與Al形成高性能的金屬間化合物(NiAl，Ni3Al，CoAl)；另外在腐蝕環(huán)境中，特別是含S腐蝕環(huán)境中，該鍍層表現(xiàn)出優(yōu)異的抗腐蝕性能，這是由于Co能夠與S形成穩(wěn)定的硫酸鹽，而鍍層中的Cr與Al在氧化過程中可形成保護(hù)性氧化膜；同時(shí)涂層中Y可以有效的提高形成的保護(hù)性氧化膜的粘附性。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述CrAl合金粉末的平均粒徑為20～100um；所述Y2O3粉末的平均粒徑為50～150nm。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述CrAl合金粉末的平均粒徑為50～70um；所述Y2O3粉末的平均粒徑為50～150nm。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述周期換向脈沖電流的電流密度為2～3A/dm2，周期為正向脈沖時(shí)間50～150ms，負(fù)向脈沖時(shí)間10～50ms。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述周期換向脈沖電流的周期為正向脈沖時(shí)間90～110ms，負(fù)向脈沖時(shí)間25～35ms。進(jìn)一步合理控制CrAl合金粉末和Y2O3粉末的粒徑，以及周期換向脈沖電流的電流密度和脈沖周期，能夠使制備得到的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層具有更優(yōu)的綜合性能。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述球磨的方法為：控制球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為500～550轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為2～6h。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述復(fù)合電鍍的過程中，采用間歇性氣流攪拌，攪拌和停止攪拌的時(shí)間之比為1:2～4，攪拌轉(zhuǎn)速為100～150轉(zhuǎn)/分鐘。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述復(fù)合電鍍的時(shí)間為120～180min。在其中一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)行所述復(fù)合電鍍前，先依次采用160～200目、380～420目、580～620目的砂紙對(duì)所述基板進(jìn)行打磨。在其中一個(gè)實(shí)施例中，在進(jìn)行所述打磨前，還包括除油和/或除銹步驟；其中，所述除油步驟為：采用的除油液為包括20g/LNa3PO4，2g/LOP乳化劑，20g/LNa2CO3，65g/LNaOH的水溶液；處理溫度為80～90℃，時(shí)間3～8min。所述除銹步驟為：采用的除銹液為包括0.2～0.5L/L38％HCl，0.5～1.5L/LH2SO4，0～0.6wt％OP-10乳化劑、0.6～1.2wt％烏洛托品的水溶液；處理溫度為常溫，時(shí)間為1～5min。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述基體的材質(zhì)為不銹鋼。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述表面活性劑為陽離子表面活性劑，優(yōu)選為十六烷基三甲基溴化銨。本發(fā)明還提供所述的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的復(fù)合電鍍方法制備得到的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的復(fù)合電鍍方法，通過采用周期換向脈沖電流，結(jié)合以CrAl/Y2O3合金粉末作為固體微粒，以Ni、Co作為鍍層主體元素的復(fù)合電鍍方法，制備得到的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層結(jié)晶細(xì)致、結(jié)合力好，鍍層致密平整、空隙率低，韌性、抗高溫氧化和熱腐蝕性能好。同時(shí)，該復(fù)合電鍍方法不需使用高溫高壓，設(shè)備簡單，操作方便，工藝條件可控，適合流水線生產(chǎn)，且生產(chǎn)成本較現(xiàn)有的電子束-物理氣相噴涂、低壓或真空等離子噴涂、爆炸噴涂、真空電弧沉積、三極濺射、高速顏料噴涂等方法大幅降低。附圖說明圖1為本發(fā)明一實(shí)施例制備得到的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的能譜圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例制備得到的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的宏觀形貌圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例制備得到的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的微觀形貌圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層及其復(fù)合電鍍方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1本實(shí)施例一種(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的復(fù)合電鍍方法，采用的基板為Q235鋼，步驟如下：(1)基板的預(yù)處理：a.基板的去油處理：采用的除油液為包括Na3PO420g/L，OP乳化劑2g/L，Na2CO320g/L，NaOH65g/L的水溶液；處理溫度為80～90℃，時(shí)間3～8min；b.基板的除銹處理：采用的除銹液為包括38％HCl0.2～0.5L/L，H2SO40.5～1.5L/L，OP-10乳化劑0～0.6wt％、烏洛托品0.6～1.2wt％的水溶液；處理溫度為常溫，時(shí)間為1～5min；c.打磨：用180#、400#、600#、600#依次對(duì)除油除銹后的基板進(jìn)行打磨，用蒸餾水沖洗，然后用酒精對(duì)打磨后的基板進(jìn)行超聲波清洗，烘干備用。(2)CrAl/Y2O3合金粉末制備：在200克平均粒徑為60um的CrAl粉中加入2克平均粒徑為100nm的球狀Y2O3，混合粉采用QM-3SP2行星式球磨機(jī)進(jìn)行細(xì)化，其中使用的瑪瑙罐容積為100mL，球磨罐中通入氬氣，密封，控制球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為525轉(zhuǎn)/分鐘，每半小時(shí)正反交替運(yùn)行，球磨4h。(3)基板表面周期換向脈沖復(fù)合電鍍：對(duì)步驟(1)處理得到的基板進(jìn)行復(fù)合電鍍：電鍍液的配方為：NiSO4·6H2O250g/L，NiCl2·6H2O35g/L，CoSO4·7H2O6g/L，H3BO330g/L，CrAl/Y2O330g/L，十六烷基三甲基溴化銨0.1g/L；電鍍溫度為室溫，pH為3.5～4.2，電流密度為2～3A/dm2，周期換向脈沖TF(正)100ms，TR(負(fù))30ms；采用間歇性空氣攪拌方式，間歇性攪拌的通斷比為1:3，攪拌轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分鐘；施鍍時(shí)間為150min，即在基板的表面制備得到(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層。實(shí)施例2本實(shí)施例一種(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的復(fù)合電鍍方法，采用的基板為Q235鋼，步驟如下：(1)基板的預(yù)處理方法同實(shí)施例1。(2)CrAl/Y2O3合金粉末制備：在160克平均粒徑為20um的CrAl粉中加入2克平均粒徑為150nm的球狀Y2O3，混合粉采用QM-3SP2行星式球磨機(jī)進(jìn)行細(xì)化，其中使用的瑪瑙罐容積為100mL，球磨罐中通入氬氣，密封，控制球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘，每半小時(shí)正反交替運(yùn)行，球磨6h。(3)基板表面周期換向脈沖復(fù)合電鍍：對(duì)步驟(1)處理得到的基板進(jìn)行復(fù)合電鍍：電鍍液的配方為：NiSO4·6H2O300g/L，NiCl2·6H2O20g/L，CoSO4·7H2O9g/L，H3BO350g/L，CrAl/Y2O320g/L，十六烷基三甲基溴化銨0.2g/L；電鍍溫度為室溫，pH為3.5～4.2，電流密度為2～3A/dm2，周期換向脈沖TF(正)50T/ms，TR(負(fù))50T/ms；采用間歇性空氣攪拌方式，間歇性攪拌的通斷比為1:3，攪拌轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘；施鍍時(shí)間為120min，即在基板的表面制備得到(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層。實(shí)施例3本實(shí)施例一種(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的復(fù)合電鍍方法，采用的基板為T92鋼，步驟如下：(1)基板的預(yù)處理方法同實(shí)施例1。(2)CrAl/Y2O3合金粉末制備：在240克平均粒徑為100um的CrAl粉中加入2克平均粒徑為50nm的球狀Y2O3，混合粉采用QM-3SP2行星式球磨機(jī)進(jìn)行細(xì)化，其中使用的瑪瑙罐容積為100mL，球磨罐中通入氬氣，密封，控制球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為550轉(zhuǎn)/分鐘，每半小時(shí)正反交替運(yùn)行，球磨2h。(3)基板表面周期換向脈沖復(fù)合電鍍：對(duì)步驟(1)處理得到的基板進(jìn)行復(fù)合電鍍：電鍍液的配方為：NiSO4·6H2O200g/L，NiCl2·6H2O50g/L，CoSO4·7H2O5g/L，H3BO320g/L，CrAl/Y2O350g/L，十六烷基三甲基溴化銨0.1g/L；電鍍溫度為室溫，pH為3.5～4.2，電流密度為2～3A/dm2，周期換向脈沖TF(正)150T/ms，TR(負(fù))10T/ms；采用間歇性空氣攪拌方式，間歇性攪拌的通斷比為1:3，攪拌轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分鐘；施鍍時(shí)間為180min，即在基板的表面制備得到(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層。對(duì)比例1本對(duì)比例一種(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的制備方法，其步驟類似實(shí)施例1，區(qū)別在于：步驟(3)中采用直流電流。對(duì)比例2本對(duì)比例一種(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的制備方法，其步驟類似實(shí)施例1，區(qū)別在于：步驟(3)中未加入CrAl/Y2O3合金粉末。實(shí)施例1制備得到的(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層的能譜圖如圖1所示，宏觀形貌如圖2所示，微觀形貌如圖3所示，由此可見，該(Ni-Co)/CrAl/Y2O3鍍層結(jié)構(gòu)平整、致密。進(jìn)一步對(duì)實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-2的鍍層進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。表1孔隙率結(jié)合力(MPa)韌性抗高溫氧化性/熱腐蝕性實(shí)施例10.56％59.86好優(yōu)實(shí)施例20.63％62.25好優(yōu)實(shí)施例30.59％59.48好優(yōu)對(duì)比例11.57％48.63一般較差對(duì)比例20.60％59.95一般差以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3