[发明专利]一种在碳钢表面制备镍铜合金镀层的方法

说明书

本发明公开了一种在碳钢表面制备镍铜合金镀层的方法，具体包括以下步骤：（1）预处理：将碳钢工件进行预处理后得到碳钢基材，备用；（2）配制电镀液：将硫酸镍、硫酸铜、柠檬酸三钠、硼酸、添加剂和光亮剂溶于去离子水中配制得到电镀液，备用，所述电镀液中各组分浓度为：硫酸镍170~200g/L、硫酸铜5~20g/L、柠檬酸三钠60~100g/L、硼酸10~25g/L、添加剂0.05~1g/L、光亮剂0.1~1g/L；（3）制备镍铜合金镀层：将碳钢基材浸入电镀液中，碳钢基材作为阴极，蒙乃尔合金、纯镍、石墨和纯铜中的一种作为阳极，在碳钢基材上电镀沉积形成所述镍铜合金镀层。该方法制备得到的镍铜合金镀层不但能有效解决碳钢材质制氟电解槽腐蚀问题，而且具有良好的导热性，与碳钢基材的结合力强。

技术领域

本发明属于镍铜合金镀层技术领域，具体涉及一种在碳钢表面制备镍铜合金镀层的方法。

背景技术

氟化工行业自二十世纪三十年代步入产业化以来，因产品性能好、品种多样化、应用范围广、经济效益高等特点，成为一个高速发展的新兴行业。产品覆盖到生活中的方方面面，如建筑业、汽车生产业、电子加工业、航空航天和军事工业、医疗和医药品行业等。随着新的含氟材料被发明制造出来，应用范围也正在不断被人们拓展开来。

氟化工行业目前最为成熟的制氟技术是电解制氟法。该技术是以KFH₂、无水HF等电解质为原料，电解温度90~120℃，阳极析出氟，阴极析出氢的一种制氟方式。目前，电解槽的材质多选用碳钢和蒙乃尔合金，蒙乃尔合金又称为镍铜合金，具有优异的耐酸腐蚀能力，尤其是耐氢氟酸腐蚀的能力，但是其价格昂贵，将其用于制备制氟电解槽，所需的经济成本较高；而碳钢材质价格便宜，在F₂和HF环境下会生成一种致密的锈蚀产物FeF₂，在常温下能在一定程度上对设备起到保护作用，但当腐蚀体系温度超过65℃时，该锈层就将剥落，使金属继续被腐蚀，并可能导致电解槽破损，进而造成氟气与氢气泄露而发生爆炸的危险，严重危害人身与企业财产安全，因此这在一定程度上制约了氟化工企业的生产与发展。

针对化工设备的腐蚀问题，已开发出多种防腐蚀方法，例如耐蚀有机涂层、内衬聚四氟乙烯板、化学气相沉积、化学镀等方法。但是这些方法运用于制氟电解槽的防腐蚀，存在导热系数低、结合力差等问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种在碳钢表面制备镍铜合金镀层的方法，该方法制备得到的镍铜合金镀层不但能有效解决碳钢材质制氟电解槽腐蚀问题，而且具有良好的导热性，与碳钢基材的结合力强。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种在碳钢表面制备镍铜合金镀层的方法，具体包括以下步骤：

（1）前处理：将碳钢工件进行前处理后得到碳钢基材，备用；

（2）配制电镀液：将硫酸镍、硫酸铜、柠檬酸三钠、硼酸、添加剂和光亮剂溶于去离子水中配制得到电镀液，备用，所述电镀液中各组分浓度为：硫酸镍170~200g/L、硫酸铜5~20g/L、柠檬酸三钠60~100g/L、硼酸10~25g/L、添加剂0.05~1g/L、光亮剂0.1~1g/L；

（3）制备镍铜合金镀层：将碳钢基材浸入电镀液中，碳钢基材作为阴极，蒙乃尔合金、纯镍、石墨和纯铜中的一种作为阳极，在碳钢基材上电镀沉积形成所述镍铜合金镀层。

进一步地，所述添加剂为十二烷基硫酸钠、丙烯基磺酸钠、香豆素中的一种或多种；所述光亮剂为糖精钠、糖精、1,4-丁炔二醇、乙氧基化丁炔二醇中的两种或多种。

进一步地，电镀前调节电镀液pH值为3.5~4.5。

进一步地，采用10%的硫酸调节电镀液的pH值。

进一步地，步骤（3）中，电镀工艺参数为：采用直流电源，电镀液温度为55~65℃，电流密度为2~4A/dm²，电镀时间为30~60min。