[发明专利]一种在锆铝合金表面化学镀镍磷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在锆铝合金的表面化学镀镍磷的方法，属合金表面镀膜强化处理技术领域。

背景技术

1824年，Berzelius首次离析出实验室数量的锆，从此锆进入人们的视野而受到广泛的关注。目前锆已经应用于众多领域，例如用于电子工业，作为残余气体的吸收剂和制造真空管零件。其良好的耐蚀性使其可制作外科工具、化工设备、电气零件、珠宝。锆粉可用于闪光灯粉末、闪光信号、焰火及雷管等。锆具有低的热中子吸收截面，良好的耐蚀性，较高的导热率，锆合金作为核工业燃料包壳材料已得到广泛应用。锆是具有优异的抗腐蚀性能，抗辐照，膨胀系数小，结构与尺寸稳定，储量丰富，有望代替不锈钢、GCr15应用于空间活动结构部件，承受空间辐照、原子氧、低温及交变温度的影响。然而纯锆(Zr)的拉伸强度只有300MPa，腐蚀性能很不稳定，作为结构件不能满足使用要求。加入少量的合金元素Al制备锆铝合金在锆基体形成强化相可显著提高锆合金的机械性能，满足空间结构件性能要求。锆合金在高温高压去离子水中的腐蚀通常分为两个阶段，腐蚀初期，表面生成一层致密的黑色氧化膜，腐蚀速率随时间变化越来越低；随后腐蚀速率突然增大，生成不具有保护性的白色氧化膜。因此有必要对锆合金进行表面处理，提高其耐蚀性。作为空间结构件，保持一定的耐磨性也是必要的。

现有技术中，提高锆合金耐蚀性的方法通常是采用合金化的方法，添加适量的Sn可抑制N的不利影响，中和碳和铝的影响到某种程度。添加少量的Fe、Cr或Ni可延迟发生快速腐蚀发生的时间。而对锆合金采用表面处理提高其耐蚀性的研究未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种在锆铝合金表面化学镀镍磷的方法，提高了锆铝合金的耐磨性和耐蚀性，并可使锆铝合金获得良好的综合性能。

本发明是通过以下技术方案实现的；

本发明的方法包括以下步骤：

(1)将锆、铝按比例配制后反复熔炼，使成分均匀，得到锆铝合金；

(2)将制备好的锆铝合金线切割成一定大小，用280、600、800、1000目的砂纸依次进行打磨，使合金表面平整光亮；

(3)得到的锆铝合金试样先后浸入去离子水、丙酮中之后在超声波清洗器中清洗5～10min，再放入温度为50～60℃、质量浓度为40～60g/LNaOH溶液中碱洗10～15min，然后用去离子水冲洗干净；

(4)酸洗粗化

将步骤(3)得到的试样放入HF∶HNO₃∶H₂O按体积比为5∶(30～45)∶(50～65)的混合液中，进行酸洗粗化，时间10～30s，用去离子水冲洗干净；

(5)磷化或浸锌处理

①磷化处理：

处理液组成如下：正磷酸10～25g/L、硫酸锌20～50g/L、NaF 1～3g/L、有机硫0.1～0.3g/L；

控制pH 2～3，温度40～55℃，时间1～3min；用去离子水冲洗干净；

②浸锌处理：

处理液组成如下：硫酸锌25～35g/L、焦磷酸钠110～130g/L、碳酸钠4～7g/L；

控制pH 9～11，温度70～85℃，时间5～12min，用去离子水冲洗干净；

(6)化学镀镍磷

方法有以下两种：

①采用中性化学镀：

镀液组成如下：硫酸镍15～25g/L、还原剂次磷酸钠35～45g/L、硫酸铵30～50g/L、乙酸钠30～50g/L、乙酸铅0.5～1.5mg/L；

控制pH 6～7，温度70～80℃，时间40～60min；

②或采用酸性化学镀：

镀液组成如下：主盐硫酸镍20～35g/L、还原剂次磷酸钠20～40g/L、乳酸15～25g/L、乙酸钠30～40g/L；

控制pH 4～5，温度70～85℃，时间为40～60min；

(7)用去离子水冲洗，吹干，得到表面光亮、致密，与基体结合牢固，厚度为10～20μm的镍磷镀层。

本发明取得的有益效果是，本发明适用性广，不同成分的锆铝合金分别通过磷化处理和浸锌处理后化学镀均可以获得光亮致密、与基体结合牢固、耐蚀抗磨性优异的镍磷镀层。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明。下面的实施例是在本发明技术方案为前提下实施，给出了详细的实施方式及具体的操作过程，但本发明的保护范围不仅限于下面的实施例。

实施例1

(1)将铝的质量分数为8.8％的锆、铝按比例配制后反复熔炼，达到成分均匀，得到锆铝合金；