[发明专利]无电镀Ni-复合材料的基材和方法

说明书

　背景技术

 技术领域

本文公开的主题的实施方案总的涉及方法和系统，更具体地，涉及使用耐磨涂层镀基材的机理和技术。

背景技术论述

在石化和石油工业中使用各种压缩机。它们中的许多用于泵送过程流体，过程流体可能以不期望的方式腐蚀压缩机材料或与压缩机材料相互作用。出于该原因，各种技术用于保护压缩机。一种这样的方法为无电镀镍(ENP)。

ENP在基材上产生镍磷合金涂层。无电镍涂层中的磷含量可为4%-13%。其通常用于需要耐磨、硬度和磨耗防护的工程涂布应用。ENP的其它应用可包括油田阀、转子、驱动轴、电/机械工具等。

由于涂层的高硬度，其还可用于补救磨损的部件。可将0.001-0.004英寸的涂层施用于磨损的组件，随后可将涂层机械加工回到最终的尺寸。由于其均匀的沉积分布，这些涂层可施用于不容易适于其它硬磨损涂层(如基于铬的涂层)的复杂组件。

ENP为不需要电流在基材上沉积镍涂层的自催化反应。这与电镀不同，电镀需要电流通过溶液以形成沉积。该镀术用于防止磨耗和磨损。通过将粉末在浸没基材的浴中悬浮，ENP技术还可用于制造复合材料涂层。

比起电镀，ENP具有若干优点。不含通量-密度和电源问题，ENP提供均匀的沉积，而与工件几何形状无关，并且，使用适当的预镀催化剂，可在非传导性表面上沉积。

关于图1讨论传统的ENP沉积系统。系统10包括其中提供特定的浴14的隔室12。浴14的组成根据应用的不同而变，并且取决于许多因素。可提供风扇16以保持浴14的内含物的均质分布。在支架20上提供待涂布的基材18(其可为圆盘)，支架20完全浸入浴14中。将待在基材18上涂布的期望的材料22加入到浴14中，将风扇16激活，使得期望的材料22在浴中更均匀地分布，并且保持材料的颗粒在镀的过程中恒定搅拌。期望的材料22可包括Ni、P、SiC、BC和ZrO₂。然而，在压缩机套筒上沉积之后，ENP已知的组成具有短的寿命。

因此，期望提供避免前述问题和缺点的系统和方法。

发明概述

根据一个示例性实施方案，提供了一种用于通过无电镀镍(Ni)使用耐磨颗粒涂布基材的方法。所述方法包括将基材浸入隔室中提供的浴中，所述浴具有Ni盐；向浴中加入具有预定尺寸的立方氮化硼(cBN)颗粒，以便产生预定浓度的cBN；将基材在含有cBN颗粒的浴中保持预定的时间；和移除基材，其中移除的基材具有在第一范围的cBN和Ni的涂层。

根据再一个示例性实施方案，提供了一种用于通过无电镀镍(Ni)使用耐磨颗粒涂布基材的方法。所述方法包括将基材浸入隔室中提供的浴中；向浴中加入具有预定尺寸和预定浓度的立方氮化硼(cBN)颗粒和具有预定尺寸和预定浓度的六方BN(hBN)颗粒，其中所述浴包括Ni盐；将基材在含有cBN和hBN颗粒的浴中保持预定的时间；和移除基材，其中移除的基材具有在第一范围的cBN、hBN和Ni的涂层。

根据又一个示例性实施方案，提供了一种包括通过无电镀镍(Ni)在基材上沉积的包括耐磨颗粒的涂层的基材，其中所述涂层包括对于多于一半的cBN颗粒尺寸为6-20 μm的立方氮化硼(cBN)颗粒。

根据另一个示例性实施方案，提供了一种包括通过无电镀镍(Ni)在基材上沉积的包括耐磨颗粒的涂层的基材，其中所述涂层包括六方氮化硼(hBN)和立方氮化硼(cBN)颗粒，cBN颗粒对于多于一半的颗粒的尺寸为6-12 μm，而hBN颗粒对于多于一半的颗粒的尺寸为6-10 μm。

附图简述

附图并入说明书并构成说明书的一部分，所述附图说明一个或多个实施方案，并且与说明书一起说明这些实施方案。在附图中：

图1为常规的无电镀镍系统的示意图；

图2为说明Ni沉积涉及的化学反应的流程图；

图3说明根据一个示例性实施方案用于涂布基材的各种复合材料；

图4说明对于图3的各种复合材料的金属损失；

图5为说明图3的各种复合材料的平均重量损失的图表；

图6为说明图3的各种复合材料的平均磨损速率的图表；

图7为说明图3的各种复合材料的重量损失和磨损速率的数值的表；

图8为根据一个示例性实施方案使用一种或多种图3的复合材料涂布基材的系统的示意图；