[发明专利]一种金属表面铜镍合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面防腐技术领域，尤其涉及一种金属表面铜镍合金的制备方法。

背景技术

金属腐蚀是自然界普遍存在的一种自然现象，是金属材料和周围环境发生化学或者电化学的作用而被破坏的现象。每年由于金属腐蚀产生的直接经济损失占国民生产总值的3％左右，因此，金属的腐蚀与防护关系到整个国民经济的可持续发展。海洋占地球表面面积70％以上，合理地开发利用海洋资源日益受到人们的重视。海水中含有容易造成腐蚀的氯离子，钢铁、铝、甚至不锈钢等许多工程金属材料均不耐海水腐蚀。此外在这些材料，以及木材、玻璃等非金属材料的表面上还会形成海洋生物污损。铜不但耐海水腐蚀，而且溶入水中的铜离子有杀菌作用，可以防止海洋生物污损。因而，铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料，尤其是铜镍合金，因其更耐蚀特性受到人们的亲赖，已经在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。但是铜镍合金中的主要添加元素镍是一种稀缺的战略物资，价格昂贵。直接大批量的使用铜镍合金成本大，耗资高而限制了铜镍合金的广泛应用。因此寻求一种简单有效的铜镍合金保护膜的制备方法就显得尤为重要。

目前铜镍合金的制备方法主要有机械合金化法、还原法、超声波法、粉末冶金法、水热/溶剂热法、静高压合成法等。这些合成方法，虽然都能成功合成出铜镍合金，但是其制备的大部分是铜镍合金的粉体。并且，这些方法的应用有着较大的缺点。部分设备比较复杂，所需要的温度高，环境苛刻；部分是耗能较大。

恒电流沉积是最近几年来颇受欢迎的一种技术，恒电流沉积是在含有被沉积金属离子的溶液中通以恒定电流，使带正电荷的阳离子在阴极上放电，得到目标产物的一种电沉积技术，而通过恒电流沉积来制备铜镍合金保护膜层的研究还在起步阶段，此外电沉积的一个缺陷就是氢气的产生使得膜层出现一定程度的孔洞，大大限制了其在工程中的应用。将沉积好的铜镍合金的金属在真空炉中处理保温一段时间可充分的消除膜层中的孔洞，使膜层更加致密均匀，增强其耐蚀特性并起到对金属基体的保护作用。

恒电流法制备铜镍合金有着其独特的优势。首先，可以在目标金属或其他部件表面形成一层混匀的薄膜，使得目标物被充分的保护。其次，他可以不受目标物形状的限制。第三，效率高，成本低，设备简单，操作方便，环保无污染。第四，通过调节沉积电流可实现铜镍合金的组分控制。

沉积形成的铜镍合金保护膜层经过后续的表面真空热处理可排除滞留在膜层中的孔洞，并进一步使膜层致密均匀，提高膜层的耐蚀性能。

发明内容

本发明提供了一种金属表面铜镍合金的制备方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明的金属表面铜镍合金的制备方法的具体步骤如下：

(1)金属表面预处理：

将金属表面用金相砂纸打磨，再用金相抛光机抛光，然后用溶剂清洗除油，最后用焊锡焊接在铜导线上，做成电极放干燥处备用；

(2)溶液配制：

将镍源、铜源、表面活性剂和络合剂进行混合，镍源、铜源、表面活性剂和络合剂的摩尔比为0.3～0.9：0.03～0.1：1×10^-5～6×10^-5：0.25～0.4，，得到混合溶液，然后调节pH至2-6，

(3)恒电流沉积铜镍合金：

以饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，步骤(1)制备的金属电极为阴极，以步骤(2)配制的溶液为电解液，在-8mA～-35mA的恒电流下成膜，得到具有不同组分的铜镍合金；

(4)表面热处理：

将步骤(3)沉积铜镍合金的金属在200～800℃下真空热处理，即可得到本发明的金属表面铜镍合金。

步骤(1)中，优选金属表面用用不同目数的金相砂纸依次打磨，抛光完毕后除油清洗，做成电极备用。

步骤(2)中，所述的镍源是硫酸镍，氯化镍，硝酸镍，所述的铜源是硫酸铜，氯化铜，硝酸铜，所述的表面活性剂是十六烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠，硬脂酸，所述的络合剂是柠檬酸钠，硼酸，乙二胺四乙酸二钠或乳酸，柠檬酸中的一种。

步骤(4)中，优选将步骤(3)沉积铜镍合金的金属在500℃下烧结，保温30min。

由于铜和镍的沉积电位相差较大，通过加入络合剂来调节两者的沉积电位使其共沉积的可能性增大，在合适的沉积电流下实现铜镍的共沉积制备出铜镍合金膜。电沉积无可避免的是氢气的产生滞留在金属的表面，通过后续的真空热处理增加膜层的致密性均匀度。

本发明的积极效果如下：