[发明专利]一种非晶态镍钨合金涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学表面涂层技术领域，涉及一种合金涂层的制备方法，尤其是涉及一种非晶态镍钨合金涂层的制备方法。

背景技术

镍(Ni)，具有较好的耐腐蚀性能和可装饰性，镍及镍合金广泛应用于表面防护材料，但是其非晶涂层的热稳定性差，在温度较高环境中的适用性很差。钨(W)，具有高硬度、高熔点，但是钨涂层的制备能耗非常高、色泽偏黑，作为防护材料的应用范围不大。Ni-W合金结合了镍、钨金属的优势，其合金涂层兼有优异的耐腐蚀性能和耐热性能，这是其他镍基合金涂层遥不可及的。Ni-W合金具有优异的耐腐蚀性能，腐蚀速率是不锈钢的四十分之一，可以沉积于各类导电材料表面进而增强材料的耐腐蚀性能，而且较高的热稳定性保持了合金材料在使用过程中的结构和性能的稳定性，缩短失效时间、提高使用寿命，提高经济效益。

一般认为，非晶态合金无晶界、节点和位错等结构缺陷，物理化学性能各相同性，具有高于晶态合金的力学性能和腐蚀性能。因此，非晶Ni-W涂层的开发一直以来受到国内外学者的关注，尤其在环境污染恶劣的今天，在酸雨、大气、海水等自然环境以及工厂车间、厨房浴室等人为环境中不仅要求材料和设备的耐受力强，而且防护材料的生产要求低污染、低能耗，促进社会与自然的和谐发展。

非晶合金涂层的制备方法总体分为物理法制备和化学法制备，物理法包括离子溅射、火焰喷涂、激光熔覆、物理气相沉积以及高能球磨等，但是火焰喷涂和激光熔覆的能耗高，离子溅射、物理气相沉积和球磨效率低，不利于低成本防护材料的制备。化学法包括电化学沉积、化学沉积、化学气相沉积等，其中化学沉积和化学气相沉积也存在效率低的缺点。然而，电化学沉积也是通常所说的电镀，可以快速制备合金涂层，对于涂层的规模生产具有快速、经济的特点。1998年Yamasaki首先提出，只有当Ni-W涂层中的W含量超过22at％才能制备得到非晶态Ni-W合金涂层。研究表明，电化学方法制备非晶态Ni-W涂层需要使用脉冲电流或者采用超重力场才能获得。调节脉冲电流的正负脉冲电压、占空比等参数，需要结合信号发生器、功率放大器以及示波器进行实时监测，但是在实际制备过程中波形容易发生变化，不能在恒定参数下进行制备，需要实时调节。采用超重力场可以解决实时参数调整的问题，但是设备昂贵、不适用于在大件上的涂层制备。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种非晶态镍钨合金涂层的制备方法，利用该方法可以在经济、简单的条件下，通过超声波辅助直流电流制备得到热稳定性好、高耐腐蚀性能的非晶态Ni-W合金涂层。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种非晶态镍钨合金涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)预处理：将基体铜试样进行打磨抛光，置于去离子水中超声清洗，并干燥；

(2)配制溶液：将镍盐、钨酸盐、缓冲剂及络合剂按摩尔比(0.04～0.1)∶(0.1～0.2)∶(0.02～0.2)∶(0.01～0.12)加入到去离子水中进行混合，并充分搅拌至溶液均匀，用稀盐酸调节混合溶液的pH值为6.9～7.2；

(3)镀前处理：将步骤(1)制备得到的基体铜试样浸入热碱溶液中处理10～30min，再将处理后的基体铜试样置于去离子水中进行超声处理，待超声结束后，将基体铜试样置于酸溶液中接通正极电解10～30s，进行表面活化：

(4)电镀：将步骤(3)所得的表面活化基体铜试样置于电镀液中进行电沉积，最后在表面活化基体铜试样表面制得非晶态镍钨合金涂层。

步骤(1)所述的超声清洗时间为30～60min，步骤(3)所述的超声处理时间为10～30min。

步骤(2)所述的镍盐为硫酸镍、氨基磺酸镍、氟硼酸镍及柠檬酸镍中的一种或多种，优选硫酸镍。

步骤(2)所述的钨酸盐为钨酸钠、钨酸铵中的一种或两种，优选钨酸钠。

步骤(2)所述的缓冲剂为氯化铵及硼酸按摩尔比(2～8)：(5～10)进行混合的混合物，所述的络合剂为柠檬酸钠及柠檬酸铵按摩尔比(1～6)∶(1～6)进行混合的混合物。

步骤(2)所述的镍盐、钨酸盐、缓冲剂及络合剂组成的混合溶液中各物质的浓度优选：硫酸镍0.04～0.1mol/L，钨酸钠0.1～0.2mol/L，柠檬酸钠0.01～0.06mol/L，柠檬酸铵0.01～0.06mol/L，氯化铵0.02～0.08mol/L，硼酸0.05～0.1mol/L。