[发明专利]一种用助镀剂改善碳钢与镍基合金结合界面的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种用助镀剂改善普通碳钢与镍基合金结合界面的方法。

背景技术

目前制备镍基涂层的方法有热喷涂法、真空熔覆法等，但是都有自身的局限性。如：热喷涂法制备的镍基涂层空隙率比较大，且对环境污染比较严重，涂层质量低等；真空熔覆所用设备昂贵，生产周期长，存在着一定元素挥发现象等。本发明人用热浸镀的方法制备镍基耐磨耐蚀涂层现在已经取得了很大突破(一种镍基耐磨耐蚀合金热浸镀方法，申请号：200510011589.6)，热浸镀镍基合金技术最大的优点就是成本低，生产周期短，生产效率高，对环境污染小等。镍基涂层具有优良的耐磨耐蚀性，可以起到用极少量的材料起到大量、昂贵的整体材料难以起到的作用，极大地降低产品的加工成本，从而达到提高包装产品质量、延长使用寿命、节约资源和能源。热浸镀镍基合金的基本工艺是：将钢基体进行表面预处理，使其露出新鲜且带有一定粗糙度的表面，然后将其浸入具有气氛保护且温度范围在980℃～1150℃的镍基镀液中，浸镀时间为0.5～60s，然后将基体从镀液中取出，在真空或者惰性气体保护下进行自然冷却，得到镍基合金镀层。该发明所用的镍基合金成分按重量百分比为Cr：5～20％，B：1～6％，Si：1～6％，C：0～1.1％，Fe：≤10％，Ni：余量。但是目前热浸镀镍基合金存在钢基体与镍基镀层结合效果不好，结合力不高的缺点。

热浸镀技术在工业生产中已得到广泛的应用，用于在钢材表面镀锌或铝，起到钢材表面防腐的作用。目前热浸镀锌铝中使用的助镀剂基本是水溶液助镀剂，基本工艺是先将酸洗后的钢材在水溶液助镀剂中浸渍适当时间，经干燥后其表面形成一层保护膜，再在熔融的锌铝合金镀液中浸镀。从目前公开发表的资料来看，热浸镀锌铝过程中使用的水溶液助镀剂有：

(1)含ZnCl₂ 91～97％，NH₄Cl3～9％和适量的NaF及其它氟化物的水溶液；

(2)含ZnCl₂ 85～92％和适量NaF、NH₄F的水溶液；

(3)含ZnCl₂ 280～300g/L，NH₄Cl200～220g/L和NH₄F44～60g/L的水溶液；

(4)含ZnCl₂ 400～420g/L，NH₄Cl80～100g/L和KCl10～12g/L的水溶液。

上述各种水溶液助镀剂中的氯化锌氨复盐含量高，在热浸镀过程中，氯化铵分解成NH₃和HCl，产生的这些气体不仅会使钢基体局部难镀覆，其表面出现镀层不连续(漏镀)现象，而且会降低钢基体与镀层之间的结合效果，影响镀层的质量。因此，这些助镀剂都不适合在热浸镀镍基合金中使用。再加上锌铝的浸镀的温度都比较低，热浸镀锌铝中使用的助镀剂满足不了热浸镀镍基合金的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合于热浸镀镍基过程中使用的助镀剂，以克服热浸镀镍基合金存在钢基体与镍基镀层结合效果不好，结合力不高的缺点。

本发明的用助镀剂改善普通碳钢与镍基合金结合界面的方法为：钢基体表面经过喷砂预处理，然后通过浸泡覆盖一层助镀剂，在110～160℃烘干助镀剂中的水分和结晶水之后，浸入到镍基合金镀液中，再从镀液中取出，空冷得到镍基合金涂层。

本发明所用的镍基合金成分可以是按重量百分比为Cr：5～20％，B：1～6％，Si：1～6％，C：0～1.1％，Fe：≤10％，Ni：余量。该镍基合金的浸镀温度为980℃～1150℃，浸镀时间为0.5～60s。

采用的助镀剂成分重量百分比为5％～15％的KF和10％～30％的KCl复合水溶液或者是助镀剂为5％～10％的KF、1％～10％的KCl和5％～20％的K₂ZrF₆复合水溶液。

具体步骤如下：

一、钢基体表面预处理

钢基体表面在运输和储藏过程中会有油污、铁锈和氧化皮，在其表面热浸镀镍基合金前必须进行充分清洗。因此为了得到新鲜的钢基体表面，采用喷砂处理来除去钢基体表面的油污、铁锈和氧化皮，同时可以得到新鲜且粗糙的钢基体表面，增大了钢基体与涂层之间的接触面积，有利于提高钢基体与镍基涂层之间的界面结合强度。在喷砂过程中，将压缩空气的压力控制在200～300KPa，采用粒径在900～1200微米的刚玉砂作为磨料。

二、助镀剂的使用