[发明专利]一种Ni‑W‑Cu/纳米陶瓷多层合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米复合多层合金的制备方法，具体涉及一种Ni-W-Cu/纳米陶瓷多层合金的制备方法，属于复合镀层制备技术领域。

背景技术

材料的腐蚀或磨损大多发生在表面，采用有效的防护手段，可减少腐蚀和磨损导致的巨大损失。镀层技术是优质、高效的表面防护手段，由于其设备简单、操作方便、速度快、温度低、价格低廉、易于控制等优点，在提高材料的耐蚀、耐磨、抗氧化性能方面得到了广泛应用。纯镍镀层具有良好的耐蚀性和力学性能，有着广泛的用途。但是随着制造技术的发展，零部件使用条件的多样化和性能要求的高标准化，单一镍镀层已不能满足使用要求。通过微观结构设计与纳米技术相结合，制备纳米陶瓷复合多层结构合金，不仅有望提高合金的硬度和耐磨性，更具有许多单一结构镀层所不具有的优越的性能，在海工机械、石油化工防护及精密制造领域有着巨大的应用前景。Ni-W-Cu合金是一种新型合金，关于铜在Ni-W合金中的作用的相关报道极少，且性能上没有大的改进，通过与纳米陶瓷复合，实现多层结构的制备，采用无磷工艺，是提高其防护性能的有效途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种Ni-W-Cu/纳米陶瓷多层合金的制备方法，该法可制备得到耐蚀性与耐磨性俱佳的纳米复合多层镀层。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种Ni-W-Cu/纳米陶瓷多层合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备Ni-W-Cu电解液；

步骤2，纳米陶瓷颗粒的预处理；

步骤3，将步骤2得到的纳米陶瓷颗粒分散于步骤1制备的Ni-W-Cu电解液中，得到Ni-W-Cu/纳米陶瓷电解液；

步骤4，将镀件放于步骤3制备的Ni-W-Cu/纳米陶瓷电解液中，采用双电流循环阶跃法进行电沉积，完成后取出镀件，冲洗干净，自然晾干。

步骤1中Ni-W-Cu电解液的制备方法为：将六水硫酸镍50～100g/L、六水氯化镍10～30g/L、硫酸铜10～50g/L，钨酸钠10～40g/L，柠檬酸5～15g/L，硼酸15～40g，十二烷基磺酸钠0.1～1g/L，N-(3-磺丙基)吡啶内盐0.1～0.3g/L混合均匀，用氢氧化钠溶液调节pH值为8～9，得到Ni-W-Cu电解液。

步骤2中纳米陶瓷颗粒的预处理方法包括：取100g粒径为2～100nm的Al₂O₃或TiC纳米陶瓷颗粒与50～100g的水混合，调成糊状，加入2～20g阳离子表面活性剂，在球磨机中研磨20～60分钟，出料，得到经预处理的Al₂O₃或TiC纳米陶瓷颗粒。

所述阳离子表面活性剂为苄基三乙基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基三甲基氯化铵或N,N,N-三甲基-1-十四烷基溴化铵中的一种或多种。

所述球磨机中使用氧化锆研磨球。

将经预处理的Al₂O₃或TiC纳米陶瓷颗粒以0.1～5wt.％的比例加入Ni-W-Cu电解液中，机械搅拌0.5～2h后超声分散20～40min，得到纳米陶瓷颗粒处于分散、悬浮状态的Ni-W-Cu/纳米陶瓷电解液。

步骤4中双电流循环阶跃法包括：以镍板为阳极，钢板或铜片为阴极，保持搅拌速率180～480rpm，Ni-W-Cu/纳米陶瓷电解液温度45～60℃，首先在电流密度i₁下沉积时间t₁，然后在电流密度i₂下沉积时间t₂，完成第一个沉积周期，N＝1；然后再在电流密度i₁下沉积时间t₁，电流密度i₂下沉积时间t₂，完成第二个沉积周期，N＝2；重复以上沉积过程，至沉积周期数为N，其中：i₁＝5～8A/dm²，t₁＝1～5min；i₂＝1～4A/dm²，t₂＝1～5min；N＝5～100。