[发明专利]一种提高铜基体镍钴镀层的抗热震性与高温耐磨性的方法

说明书

本发明公开一种提高铜基体镍钴镀层的抗热震性与高温耐磨性的方法，通过在高温下对镍钴电镀防护层进行热处理，形成镍铜合金扩散层，将镀层与基体之间的界面连接由机械啮合转变为冶金结合，提高了其抗热震性。同时在空气下900℃热处理，使其在表面形成一层致密的氧化膜，保持了硬度，并且在高温磨擦时，形成润滑膜，提高了表面的高温耐磨性。

技术领域

本发明涉及表面防护技术，尤其涉及一种提高镍钴镀层的抗热震性与高温耐磨性的方法。

背景技术

铜具有良好的延展性、导热性以及导电性，因此常常应用在电接触组件以及需要热交换的组件上，比如连铸结晶器和高炉风口小套。但由于铜的抗氧化性差、硬度低及其耐磨性较差，因此不能很好的满足工作需求。尤其是处于恶劣的服役环境，(比如高炉风口小套外部高温环境，内部高温煤粉摩擦)，导致铜的使用寿命会大大缩减。如何提高铜部件的使用寿命成为急需解决的问题。

现在阶段制备防护覆层是一种有效可行的提高铜部件寿命的方法。铜表面防护覆层主要有共渗，堆焊，喷涂、电镀等。共渗主要有渗钼、渗铝和多元共渗，可以明显提高硬度，但会导致导热系数降低，恶化抗熔损能力；堆焊主要是堆焊镍基合金，提高表面硬度和熔点，但会造成应力集中开裂剥落；喷涂主要是氧化铝、氧化锆，其综合防护性好但实现与铜基体的可靠连接十分困难。以上表面防护方法各有其优缺点，但仍不能满足实际工作的需要。

电镀表面防护技术其特点有灵活性，可在复杂的工件表面进行无死角覆盖，厚度可控，易于工厂化生产这为其应用提供了先决条件。其次，电镀层从单元发展至今的多元镀层，有丰富的镀层种类可适应实际生产需要的选择。尤其是二元合金镀层例如镍钴镀层，已应用在实际生产中。但电镀所制备的表面防护层有一个通病就是镀层与基体之间的连接为机械结合，连接并不可靠。一旦处于热冲击环境，因其较差的抗热震性能，导致镀层剥落失效。如何提高电镀层与基体的之间的抗热震性能是关键的技术难关之一。有人通过真空低温热处理来增强，但难以形成有效的冶金结合。当应用在长期热冲击的环境，仍会导致镀层很快剥落失效。而真空高温热处理温度超过300℃时，镍钴镀层的硬度会大幅下降，这就直接导致其耐磨性的下降。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种同时提高镍钴镀层抗热震性和其高温耐磨性的方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何同时提高铜基体上镍钴镀层抗热震性和其高温耐磨性。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种提高铜基体镍钴镀层的抗热震性与高温耐磨性的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)配置电镀液：硫酸镍250g/L、氯化镍40g/L、硫酸钴20g/L、硼酸30g/L、糖精1g/L、十二烷基硫酸钠0.05g/L；加入十二烷基硫酸钠时，先用去离子水调成糊状，再用一百倍的沸水溶解，煮沸60min，然后将溶液倒入电镀液中继续搅拌30min，使其混合均匀，并用5％的氢氧化钠溶液调节pH＝4.0；

(2)铜部件预处理：用砂纸将铜部件基体表面打磨抛光，并用丙酮清洗5min，随后用5％盐酸活化；

(3)采用槽式电镀设备，镍作为阳极，放入铜基体，将溶液加热至40℃，开始电镀，电流密度为4A/dm²；

(4)用丙酮超声清洗制备好电镀好的铜部件5min；

(5)将铜部件放入管式炉中，在空气气氛下进行热处理，升温速率＜5℃/min，保温温度为900℃，保温时间为1～18h。

进一步地，其中，热处理保护时间为6h。

进一步地，热处理保护时间为9h。

进一步地，热处理保护时间为18h。

进一步地，热处理升温速率为2℃/min。