[发明专利]一种在碳钢表面制备镍基非晶涂层的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种在碳钢表面制备镍基非晶涂层的方法。

背景技术

非晶材料作为金属存在的特殊形式，具有高耐腐蚀性、高耐磨损性、高硬度以及优越的装饰性能，在交通、通讯、航空、航天等领域有着广泛的应用领域。但是现有非晶材料制备工艺复杂，限制了其在一些领域的应用。由于非晶材料脆性极大，并在大气环境下极易迅速在表面形成一层惰性的氧化层，因此采用常规的方法在金属表面制备非晶涂层受到一定的限制。目前，非晶材料制备方法主要为晶体生长，工艺复杂且设备昂贵，生长速度慢。

在碳钢表面制备涂层是提高碳钢耐腐蚀性能的重要方法，在某些条件下表面涂层需要一定的硬度等性能，因此常用化学镀等方法制备晶体涂层，但该种涂层的耐腐蚀性并不理想，寻找一种在碳钢表面制备非晶涂层，提高涂层的耐腐蚀性能同时，使涂层具备良好的综合性能是目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有碳钢表面涂层制备技术上存在的问题，本发明提供一种在碳钢表面制备镍基非晶涂层的方法，通过对化学镀工艺的改进，在碳钢基体表面制备非晶涂层，提高涂层的综合性能。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、电导：将碳钢基体置于水中，采用全膜式气压离子交换器进行电析，控制水的电导率为15~60μS/cm，然后向水中加入乳化剂OP，控制OP在水中的浓度为2.5~5mg/L，电析1~5h获得具有表面活性的电导碳钢基体；

2、去应力：将电导碳钢基体置于去应力溶液中，浸泡8~20h，然后取出用水将表面清洗干净，再在160~200℃条件下烘干13~20h，获得去应力碳钢基体；所述的去应力溶液为OP和偏硅酸钠水溶液，OP浓度为2~60g/L，偏硅酸钠的浓度为12~50 g/L；

3、脱脂：将去应力碳钢基体放入脱脂溶液中，在温度45~75℃和搅拌条件下，向脱脂溶液中加入焦磷酸钠，至焦磷酸钠的浓度为0.5~50 g/L，保温4~35min，然后取出用温度60±5℃的水将表面清洗干净，再用常温水清洗表面2~5min，获得脱脂碳钢基体；所述的脱脂溶液为脂肪酸乙二醇脂和平平加水溶液，脂肪酸乙二醇脂的浓度为5~16 g/L，平平加浓度为18~35 g/L；

4、中和：将脱脂碳钢基体置于中和液中浸泡2~50s，取出后用常温水清洗表面2~5min，获得中和碳钢基体；所述的中和液为富马酸、吐温和乳酸水溶液，富马酸的浓度为11~78 g/L，吐温的浓度为12~36 g/L，乳酸的浓度为5~38 g/L；

5、定晶：将中和碳钢基体置于温度为50~78℃的定晶液中，浸泡20~30s，取出后用水将表面清洗干净，然后置于重量浓度10~52%的正磷酸钠水溶液中，浸泡20~30s，取出后用水将表面清洗干净，获得定晶碳钢基体；所述的定晶液为氧化锆、六次甲基四胺、正磷酸和硫酸钙的水溶液，氧化锆浓度为0.2~52 g/L，六次甲基四胺的浓度为1.5~50 g/L，正磷酸的浓度为2~8 g/L，硫酸钙的浓度为5~48 g/L；

6、表面调整：将定晶碳钢基体置于调整液中，浸泡20~30s，取出后用水将表面清洗干净，获得调整碳钢基体；所述的调整液为偏硅酸钠、氯化钙和六次甲基四胺水溶液，偏硅酸钠的浓度为2~75 g/L，氯化钙的浓度为1.5~25 g/L，六次甲基四胺的浓度为2~19.5 g/L；

7、活化：将调整碳钢基体置于活化液中，浸泡20~30s，取出后用水将表面清洗干净，获得活化碳钢基体；所述的活化液为氟化氢铵、氯化氢和硫脲水溶液，氟化氢铵的浓度为12~95 g/L，氯化氢的浓度为25~255 g/L，硫脲的浓度为2~9.5 g/L；

8、非晶处理：将活化碳钢基体置于非晶处理液中，在温度为48~96℃和电流密度为1~15A/dm ²的条件下处理15~240min，取出后用水将表面清洗干净，获得具有镍基非晶涂层的碳钢基体；所述的非晶处理液为钨酸钠、硫酸镍、富马酸、苹果酸、次磷酸钠、乙酸钠、丁二酸、乳酸、洁晶剂α-羟基丙烷三羟酸钠和助晶剂甘氨酸水溶液，钨酸钠的浓度为2~50 g/L，硫酸镍的浓度为2~75 g/L，富马酸的浓度为0.5~20 g/L，苹果酸的浓度为2~39 g/L，次磷酸钠的浓度为10~40 g/L，乙酸钠的浓度为1~35 g/L，丁二酸的浓度为1~30 g/L，乳酸的浓度为2~50 g/L，洁晶剂α-羟基丙烷三羟酸钠的浓度为0.1~38 g/L，助晶剂甘氨酸的浓度为0.1~22 g/L。 

上述的镍基非晶涂层的厚度为15~100μm。