[发明专利]一种在铜表面制备NiCr耐磨涂层的工艺方法

说明书

本发明涉及金属表面处理技术领域，特指一种在铜表面制备NiCr耐磨涂层的工艺方法，通过表面合金化和表面前处理过程提高Cu表面的耐磨和耐蚀性能。其步骤主要包括：1）铜表面预处理过程；2）NiCr沉积电极的准备及其处理过程；3）耐磨Ni/Cr涂层的制备过程。本发明工艺过程简单，设计合理，操作方便，加工成本低，没有气相沉积、溅射等过程工艺复杂，也没有电镀过程中所带来的环境污染等问题。涂层制备过程中改变制备工艺参数，可以获得不同厚度和性能的涂层。获得的NiCr涂层比采用气相沉积、溅射和电镀获得的涂层与基体的结合力强，涂层与基体具有冶金结合的特点，能保持良好的耐磨性能，涂层致密能有效抑制氧化。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，特指一种在铜表面制备NiCr耐磨涂层的工艺方法，通过表面合金化和表面前处理过程提高Cu表面的耐磨和耐蚀性能。

背景技术

近年来，由于人们对环保要求越来越重视，过去相对比较成熟的电镀Cu、Ni、Cr等行业受环保等部门监管更严格，因此很多电镀行业正在寻求更加环保和环境友好的工艺技术代替目前的高污染的电镀工业；而随着科学技术的发展和信息产业的兴起，对材料的表面处理和表面精饰的要求也越来越高，其相应的表面处理技术也越来越丰富，也越来越受到人们的重视。

铜及其铜合金导电、导热性能优良，但是铜的耐磨性、耐高温性能不佳一直是表面工程科学需要解决的重要课题；目前铜合金的表面防护主要采用化学镀、电镀等手段在其表面镀Cr来提高其耐磨和耐蚀性，但电镀过程中往往由于电镀工艺参数的控制不合理，造成镀层存在大量孔隙和空洞等缺陷，同时镀铬常使用铬酸即六价铬，铬酸毒性很大，且是致癌物质，已引起人们的广泛关注，因此目前人们希望通过其余表面处理手段对铜表面进行强化或者进行表面合金化处理提高其耐磨性和耐蚀性能；针对目前存在的问题，本发明采用一种新兴的表面处理技术，高能微弧合金化技术在铜及其合金表面制备耐蚀、耐磨性涂层，该技术是利用电源储存的能量通过短时、高电流脉冲将电极材料熔化并沉积到金属基体上，所形成的涂层具有微晶和纳米晶的特点、其与基体界面为冶金结合，结合强度高，通过该技术进行处理，具有非常方便、灵活、易操作等特点，同时也更环保。

发明内容

为了弥补现有电镀铬工艺技术中存在工艺繁琐、毒性大，镀层孔隙率高、涂层与基体结合强度低等不足，本发明提供了一种耐蚀性好、加工成本低、易于操作可在铜表面制备NiCr涂层制备方法。

本发明通过如下技术方案实施：

1）：Cu金属表面预处理过程

利用砂纸将铜表面进行打磨直至1200#，打磨后除油清洗，然后干燥晾干。

2）：沉积电极的预处理过程

将纯Ni和纯Cr加工成圆形棒材作为电极材料，同样除油清洗，然后进行晾干处理；

或采用非自耗电弧熔炼制备得到NiCr合金锭，进行切割加工成圆形棒材作为电极材料，然后同样除油清洗，进行晾干处理。

3）：NiCr涂层的制备

采用高能微弧合金化方法将预先处理好的纯Ni棒、纯Cr棒和NiCr合金棒电极材料分别作为旋转电极，基体Cu金属作为阴极。

工艺一，先选用Ni作为沉积电极，在惰性气体氩气保护下在铜合金表面先沉积一层Ni；然后将再将Cr作为沉积电极，同样在氩气保护下进行沉积，在沉积过程中通过调节电极的旋转速度、沉积过程中的电压、频率、脉宽、占空比和沉积时间从而得到一定成分和厚度的NiCr涂层。

工艺二，将NiCr合金棒材作为沉积电极，在惰性气体氩气保护下进行沉积，通过控制沉积过程中的电极旋转速度、沉积过程中的电压、频率、脉宽、占空比和沉积时间，在铜表面形成不同组织的NiCr涂层。