[发明专利]哈氏合金表面镀层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属表面处理方法，具体涉及一种哈氏合金表面镀层的制备方法。

背景技术

哈氏合金具有高强度、高韧性、在各种还原性介质中具有优良的耐腐蚀性能，在中等浓度的非氧化性硫酸、磷酸、高温醋酸和甲酸等介质中均有优良的耐蚀性能，因而广泛应用于石油、化工和环保等领域。但一些特定的工作环境中，哈氏合金易吸收有害元素使它的力学性能和耐腐蚀性能下降，并且其耐磨性较差、疏水性较差，这就限制了其在某些行业的应用范围。为了进一步提高哈氏合金部件的耐腐蚀、耐磨和疏水等综合性能，需要在部件表面制备功能镀层。由于镍（Ni）-磷（P）镀层具有耐磨耐蚀的特点，而PTFE又具有良好的化学稳定性、非粘附性和自润滑性等优点，因此将两者相结合对哈氏合金进行复合镀可改善其耐磨性及其他表面性能，因此在哈氏合金表面化学镀镍-磷-纳米聚四氟乙烯（Ni-P-nanoPTFE）复合膜镀层成为改善哈氏合金综合性能的重要途径之一。

化学复合镀就是在无外加电场的情况下，将固体微粒子加入镀液中与金属或合金共沉积，形成一种金属基表面复合材料的过程。Ni-P-nanoPTFE复合镀将Ni-P的耐磨性与PTFE的减摩自润滑性相结合，从而可满足哈氏合金表面耐磨耐蚀疏水的综合性能要求。化学复合镀不需要专用的设备，具有操作简便、易于清理、推广容易、易处理具有复杂结构的零件等优点。

发明内容

本发明提供一种新的，在哈氏合金表面进行化学复合镀形成耐磨耐蚀疏水复合镀层的方法。

一种哈氏合金表面镀层的制备方法，其包括以下步骤：提供一哈氏合金，将哈氏合金的表面进行预处理；提供一第一镀液及一镍板，将所述哈氏合金作为阴极，将所述镍板作为阳极，放入上述第一镀液中电镀一段时间，在哈氏合金的表面形成一纯镍层；提供一复合镀液，该复合镀液中包括镍磷镀液和纳米聚四氟乙烯颗粒；以及，将表面形成有纯镍层的哈氏合金置于该复合镀液中加热至85至91摄氏度，一段时间后取出所述哈氏合金。

针对哈氏合金的表面惰性，本发明所提供的哈氏合金表面镀层的制备方法采用“两步法”，即，“预镀纯镍层”加“化学复合镀Ni-P-nanoPTFE”处理在哈氏合金表面获得耐磨耐蚀疏水复合镀层，用于哈氏合金表面复合镀的粉末为聚四氟乙烯（PTFE）粉末，其粒度为100~300nm。

采用“两步法”对哈氏合金表面做复合镀处理的方法的具体步骤如下：

步骤一、哈氏合金表面预处理

所述哈氏合金表面处理的方法包括以下步骤：

①超声清洗

先以丙酮为清洗剂，将哈氏合金用超声波清洗机清洗10~30分钟，清洗温度为15~35℃；然后以乙醇为清洗剂，将哈氏合金用超声波清洗机清洗10~30分钟，清洗温度为15~35℃。

②表面抛光

对经过超声清洗的哈氏合金表面作抛光处理，将哈氏合金镶嵌于树脂中，固化12小时，水洗后利用抛光机采用抛光剂抛和水抛相结合的方式将哈氏合金抛光至表面粗糙度为Ra0.6~0.3μm，抛光时间为0.5~1小时，抛光剂分别是9μm、3μm金刚石研磨液和SiO₂抛光液。

③活化

将抛光后的哈氏合金置于浓度为20%的HCl中活化10~20s。

步骤二、预镀纯镍层

将预处理后的哈氏合金浸入温度为20~30℃的镀液中，以纯镍板为阳极，采用电镀法在其表面预镀0.5~1μm均匀致密的纯镍层，电流密度5A·dm^-2，时间2~8min，镀液是将HCl、NiCl₂·6H₂O溶于水中得到的如下浓度的水溶液：

HCl 150~250ml/L，NiCl₂·6H₂O 200~280g/L。

步骤三、复合镀液制备

所述复合镀液的制备方法包括以下步骤：

第一，先将FC系阳离子表面活性剂、辛基苯基聚氧乙烯醚、粒径为100~300nm的PTFE微粒、乳酸和水混合均匀，形成一含有纳米聚四氟乙烯颗粒（nanoPTFE）混合液，其中，nanoPTFE与FC系阳离子表面活性剂的含量之比为100：1~10：1，混合液中nanoPTFE的Zeta电位≥+20mV；