[发明专利]一种电沉积钴基复合镀层的制备方法

说明书

一种电沉积钴基复合镀层的制备方法，属于表面防护技术领域。包括以下步骤：（1）配制复合镀液，复合镀液由硫酸钴、氯化钴、硼酸、磷酸、表面活性剂和水配制而成。（2）将预处理后的陶瓷粉末加入复合镀液，搅拌，使粉末均匀分散在镀液中。（3）采用脉冲电流和双电极平行装置进行复合电沉积，将清洗干净的钴板作为阳极，待镀工件为阴极，在待镀工件表面形成钴基复合镀层。（4）将形成钴基复合镀层的工件进行热处理。本发明采用使用脉冲电源替代直流电源、调整电流密度，对镀层进行热处理，对粉末颗粒进行化学预处理等技术手段，显著提高粉末颗粒与金属基体结合强度，改善了镀层均匀性，降低了镀层粗糙度，增强了镀层性能。

技术领域

本发明属于表面防护技术领域，涉及金属材料的表面防护，具体涉及一种表面电沉积Co-Cr₃C₂或Co-SiC复合镀层的技术方法，其复合镀层的主要目的是用于金属材料表面的保护以及提高材料的表面光洁度、高温耐磨性能、硬度等综合性能，起到防护工件、延长工件使用寿命的作用。

背景技术

随着工业技术的发展与进步，对材料性能的要求越来越严格，材料的使用量也越来越大，然而使用过程中材料的失效是不可避免的。为了节约成本同时强化材料的性能，表面防护技术应运而生，电镀就是其中一种方法，因其操作方便、节约成本、污染小等优点，工业上得到了广泛应用。而复合电镀，即在镀层中增加硬质颗粒，获得更优异的综合性能，具有广阔的应用场景。

金属钴具有优良的耐热性能，在700 ℃时仍能保持一定硬度，具有优良的耐磨减摩性能，因而钴基复合镀层被应用于航空航天领域。而Cr₃C₂或SiC颗粒耐磨、硬度高，因而被选作复合镀层硬质相。

钴基镀层实际应用于在高温环境工作的易磨损零件，如火箭喷嘴等较薄且精度要求高的零件表面。钴基镀层可通过热喷涂、钎焊、激光熔覆等方法获得，但这些工序的高温过程，易造成较薄的航空航天零件的变形。但由于零件涂覆涂层是零件生产的最后一道工序，为保证零件转配精度，还要额外再增加一道工序，进行校正变形，无疑增加了生产成本，也易损伤零件。而复合电镀是在常温下进行、操作方便，不存在喷砂等高速冲击的过程，不会引起较薄零件的变形，无需增加工序矫形；同时电镀设备投资比热喷涂设备投资要少很多，具有生产成本低、原材料利用率高等优点。

在制备复合镀层过程中，往往由于陶瓷颗粒表面润湿性差，导致金属基体镀层与陶瓷颗粒结合较差，最后获得的镀层疏松、致密性差。同时由于镀层应用在航空航天零件表面，为保证装配精度和零件的耐磨性能，零件表面的粗糙度也有一定的要求，这对镀层的表面粗糙度也提出了较高的要求。粗糙度越大，镀层的摩擦系数也会随之增加，磨损也逐渐严重；若零件服役于腐蚀环境，表面粗糙度越大，零件的腐蚀敏感性也易增加。因此控制镀层的表面粗糙度具有重要意义。

另外镀液成分、镀液浓度、电流密度、搅拌速度、pH值等因素均会影响镀层的组织性能。不同类型电源的电流方向、电流峰值、电流波形等均不同，这会影响金属离子沉积的速率，进而影响到镀层组织。人们迫切需要一种电沉积钴基复合镀层的制备方法，在薄壁零件表面形成镀层均匀、粗糙度低的钴基复合镀层。

发明内容

本发明采用复合电镀技术在基材表面获得了低粗糙度的Co -Cr₃C₂或Co-SiC复合镀层，同时在电镀过程中采用脉冲电源代替直流电源，减少了镀层内部缺陷，保证了镀层表面的光洁度，提高了颗粒在镀层中的均匀性，改善了基材性能，扩大了基材的应用范围，使之具有更广阔的应用场景。本发明的具体技术方案如下：

一种电沉积钴基复合镀层的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制复合镀液，复合镀液由硫酸钴、氯化钴、硼酸、磷酸、表面活性剂和水配制而成；

（2）将预处理后的陶瓷粉末加入复合镀液，搅拌，使粉末均匀分散在镀液中；