[发明专利]钛合金表面化学镀耐磨涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种钛合金表面化学镀耐磨涂层的制备方法，主要包括了碱洗、酸洗、微粒改性、化学镀、后处理等几个步骤。所制备的涂层均匀致密、耐磨性好，能显著提高钛合金耐磨性能；耐磨颗粒在涂层中的分散性好，涂层与基体结合力强；制备工艺简单可控，成本较低，在航空航天、机械、化工、人体植入材料等领域有广阔的应用前景。

一、技术领域

本发明涉及一种金属材料表面处理领域，具体的说是一种钛合金表面化学镀耐磨涂层的制备方法。

二、背景技术

钛合金材料由于其较高的比强度、相对较轻的重量、良好的耐蚀性等卓越的性能，已经广泛的应用于航空航天、机械、化工、人体植入材料等领域。然而，钛合金硬度较低，耐磨性差，严重影响了其优势的发挥，因此，提高钛合金的耐磨性具有非常重要的意义。

目前，提高钛合金的耐磨性的方法主要由表面离子渗氮、激光熔覆、等离子喷涂、化学气相沉积、化学镀等，其中化学镀方法由于工艺简便、无需外加电流供应、操作过程简单、对基体的适应性强、无需大型设备、成本较低等显著优势受到了普遍欢迎。随着近年来对钛合金耐磨性要求的进一步提升，钛合金表面常规化学镀镍涂层已难以满足需要。人们已经发现通过在化学镀溶液中加入一些硬质颗粒可以提高涂层的耐磨性，然而并非所有的硬质颗粒均有好的耐磨效果，此外，如何提高这些硬质颗粒在涂层中的分散性，并提高这些硬质颗粒与涂层以及基体的结合能力是提高涂层的耐磨性亟待解决的重要问题。

三、发明内容

本发明针对现有技术的不足，着力提高硬质颗粒在涂层中的分散性，以及提高硬质颗粒与涂层以及基体的结合能力，从而提供一种钛合金表面化学镀耐磨涂层的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种钛合金表面化学镀耐磨涂层的制备方法，按以下步骤进行：

1)碱洗：将钛合金材料置于含20-40g/L NaOH与20-30g/L Na₂CO₃的水溶液中，在温度70-80℃下洗涤10-20min，取出，水洗，干燥。

2)酸洗：将钛合金材料置于含20-40mg/L H₃PO₄，40-80mg/L HCl和20-40mg/L HNO₃的水溶液中，室温下洗涤10-30min，取出，水洗，干燥。

3)微粒改性：将粒径50-500nm的蒙脱土加入含20-40mg/L H₃PO₄与40-80mg/L HCl的混合酸中，在50-80℃下加热搅拌20-30min，静置1-2h后，离心，干燥得到改性蒙脱土，备用。

4)化学镀：将步骤2)得到的钛合金材料置于预镀溶液，在温度80-82℃、pH＝7.2-7.5条件下施镀5-10min，然后将钛合金材料转入化学镀溶液，在温度85-88℃、pH＝6.2-6.5，超声条件下施镀5-10min，再调整化学镀溶液至温度90-92℃、pH＝4.2-4.5，超声条件下施镀20-40min，取出，水洗后干燥。

5)后处理：将上述钛合金材料在管式炉氮气气氛下升温速率5℃/min加热至420-460℃保温1-2h，然后随炉冷却，取出即得。

所述的预镀溶液成分：主镍盐为20-26g/L的硫酸镍或氯化镍；还原剂为20-26g/L的次亚磷酸钠；络合剂为20-26g/L的柠檬酸钠；稳定剂为0.1-2mg/L的硫脲；pH调节剂为40％的氢氧化钠溶液。