專利名稱：金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液及鍍鎳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍍鎳液及鍍鎳方法。
技術(shù)背景金屬基復(fù)合材料在航天、航空及汽車工業(yè)等領(lǐng)域中被認(rèn)為是最有前途的新 型結(jié)構(gòu)材料之一。然而增強(qiáng)體的加入一方面顯著提高了金屬的機(jī)械與力學(xué)性 能，另一方面也造成了材料內(nèi)部組織不均勻程度的增加，導(dǎo)致其抗腐蝕能力降 低，從而限制了金屬基復(fù)合材料在各種復(fù)雜環(huán)境中的使用。長(zhǎng)期以來，人們對(duì) 輕金屬一直采用陽(yáng)極氧化法和鉻酸鹽化學(xué)氧化法來提高金屬的抗腐蝕能力，但 這兩種方法又存在種種弊端(因復(fù)合材料的導(dǎo)電性較差，所以陽(yáng)極氧化法很難 在復(fù)合材料表面形成均勻的膜，而鉻離子由于致癌，鉻酸鹽化學(xué)法幾乎不再使 用)，更不能對(duì)金屬基復(fù)合材料起到有效的防腐作用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中在復(fù)合材料表面形成的膜抗腐蝕能 力小的問題，提供了 一種金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液及鍍鎳方法。每升本發(fā)明的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.1 0.5 mol的NiS04.6H20、 0.01 0.1 mol的NiCl2.6H2O、0.02 0.10 mol的H3PO4、0,05 0.2 mol的H3P03、 0.01 0.05 mol的C6H8OrH20和余量的水制成。本發(fā)明金屬基復(fù)合材料的鍍鎳方法步驟如下 一、將金屬基復(fù)合材料在質(zhì) 量濃度為99.7%乙醇溶液中超聲清洗1 5min，然后將金屬基復(fù)合材料在室溫 至60。C的條件下，在濃度為0.08 0.8mol/L、 pH值為0.5 1.5的磷酸溶液中保 持30秒 2分鐘；二、將步驟一處理后的金屬基復(fù)合材料放入按每升金屬基 復(fù)合材料的鍍鎳液由0.1 0.5 mol的NiS04.6H20、 0.01 0.1 mol的 NiCl2.6H20、 0.02 0,10 mol的H3P04、 0.05 0.2 mol的H3P03、 0.01 0,05 mol 的C6H80rH20和余量的水制成的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液中，在電流密度為 700 3000A/m2，溫度為25 100°C，用質(zhì)量濃度為0.5mol/L 3.5mol/L的氨 水調(diào)節(jié)溶液的pH值為1 3.5，然后施鍍30 120分鐘。本發(fā)明歩驟二中用質(zhì)量濃度為0.5mol/L 3.5mol/L的氨水調(diào)節(jié)溶液的pH 值，步驟二結(jié)束后在100 40(TC的條件下保溫30 120分鐘。本發(fā)明金屬基 復(fù)合材料由金屬材料和增強(qiáng)體組成。金屬基復(fù)合材料所用的金屬材料為純鋁、 變形鋁合金、純鎂、鑄造鎂合金或變形鎂合金，所用的增強(qiáng)體為硼酸鋁晶須、 碳化硅晶須或碳化硅顆粒。對(duì)經(jīng)過本發(fā)明處理后的金屬基復(fù)合材料和未經(jīng)過本發(fā)明處理后的金屬基 復(fù)合材料的電化學(xué)腐蝕行為進(jìn)行了測(cè)試，經(jīng)過本發(fā)明處理后的金屬基復(fù)合材料 的表面電鍍層可使金屬基復(fù)合材料的點(diǎn)腐蝕電位提高300 900mV，并可使點(diǎn) 蝕電位與腐蝕電位的差值增加300 600mV。腐蝕電流密度降低2 3個(gè)數(shù)量 級(jí)。本發(fā)明熊在金屬基復(fù)合材料表面形成具有優(yōu)異腐蝕性能的表層，此表層經(jīng) 腐蝕試驗(yàn)后膜未從基體上脫落，表層與基體結(jié)合良好，本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單快速， 并且無(wú)毒環(huán)保。


圖1是電鍍前后Al18B4O33/2024Al復(fù)合材料的X射線衍射圖譜，圖中〇表 示A1，參表示A118B4033， a表示電鍍前Al,8B4O33/2024Al復(fù)合材料的X射線 衍射圖譜，b表示電鍍后Al8B4O33/2024Al復(fù)合材料的X射線衍射圖譜。圖2 是Al18B4O33/2024Al復(fù)合材料表面電鍍Ni-P前后的電化學(xué)極化曲線，圖中a 表示Al18B4O33/2024Al復(fù)合材料表面電鍍Ni-P前的電化學(xué)極化曲線，b表示 Al18B4O33/2024Al復(fù)合材料表面電鍍Ni-P后的電化學(xué)極化曲線。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中每升金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.1 0.5mol的NiS04'6H20、 0.01 0.1 mol的NiCl2'6H20、 0.02 0.10 mol的H3P04、 0.05 0.2 mol的H3P03、 0.01 0.05 mol的C6H8OrH20和余量的水制成。本實(shí)施方式中的金屬基復(fù)合材料采用直徑為l 10pm，長(zhǎng)度為10 30(am 的A118B4033晶須為增強(qiáng)體?；瘜W(xué)成分(mass。/。)為4.4%Cu， 1.5%Mg， 0.5%Mn， 0.5%Si及小于0.5%Fe的2024鋁合金為基體。采用擠壓鑄造法制備體積分?jǐn)?shù) 約為20X的Al!8B4O33/2024Al復(fù)合材料。在電流密度為1000A/m2，溶液pH值 為2， 55。C的條件下，用NiS04.6H20的濃度為0.46mol/L， NiCl2.6H20的濃 度為0.08 mol/L， H3P04的濃度為0.08 mol/L， H3P03的濃度為0.18 mol/L的鍍液施鍍3小時(shí)。然后用小角X射線衍射(Philip公司生產(chǎn)的X'pert衍射儀)得到電鍍前 后Al18B4O33/2024Al復(fù)合材料的X射線衍射圖譜(如圖1)，如果形成晶態(tài)物 質(zhì)那么X射線衍射圖譜中一定出現(xiàn)明顯的窄峰，經(jīng)X射線分析結(jié)果表明，電 鍍Ni-P后在X射線衍射圖譜中可見明顯的饅頭峰，即復(fù)合材料表面形成了一 層非晶或納米晶鍍層。將Al18B4O33/2024Al復(fù)合材料的試樣放入3.5%NaCl溶液中穩(wěn)定5min后， 以0.5mV/s的掃描速率從-200mV掃至1000mV(相對(duì)于開路電位)，用美國(guó)生產(chǎn) 的M273A型恒電位儀對(duì)激光處理前后復(fù)合材料的表面進(jìn)行電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)， 繪制Al18B4O33/2024Al復(fù)合材料表面電鍍Ni-P前后的電化學(xué)極化曲線(如圖 2)。極化曲線測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)表面電鍍Ni-P后復(fù)合材料的腐蝕電位得到顯 著提高。即從未經(jīng)處理的-690mV至電鍍后的-350mV，腐蝕電流密度降低兩個(gè) 數(shù)量級(jí)(從10"降到l(T8A/cm2)，即腐蝕抗力顯著提高。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是每升金屬基復(fù)合 材料的鍍鎳液由0.15 0.2 mol的NiS04.6H20、 0.02 0.04 mol的NiCl2.6H20、 0.03 0.05 mol的H3P04、 0.06 0.09 mol的H3P03、 0.015 0.02 mol的 C6H8OrH20和余量的水制成。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是每升金屬基復(fù)合 材料的鍍鎳液由0.25 0.3 mol的NiS04.6H20、 0.05 0.09 mol的NiCl2.6H20、 0.06 0.09 mol的H3P04、0.1 0.19 mol WH3PO3、0.03 0.04 mol的C6H807.H20 和余量的水制成。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是每升金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.35 0.45mol的NiSO4.6H20、 0.03mol的NiCl2,6H20、 0.04 mol的H3P04、 0.08 mol的H3P03、 0.015 mol的C6H8OrH20和余量的水制成。 其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是每升金屬基復(fù)合 材料的鍍鎳液由0.4 mol的NiS04.6H20、 0.08mol的NiCl2.6H20、 0.07 mol的 H3P04、 0.15 mol的H3P03、 0.035 mol的C6H807.H20和余量的水制成。其它 與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是每升金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.46 mol的NiSQ4.6H20、 0.08 mol的NiCl2.6H20、 0.08 mol 的H3P04、 0.18 mol的H3PO;j、 0.04 mol的C6H8OrH20和余量的水制成。其它 與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七:本實(shí)施方式中金屬基復(fù)合材料的鍍鎳方法步驟如下一、將金屬基復(fù)合材料在質(zhì)量濃度為99.7%乙醇溶液中超聲清洗1 5min，然后將 金屬基復(fù)合材料在室溫至6(TC的條件下，在濃度為0.08 0.8mol/L、 pH值為 0.5 1.5的磷酸溶液中保持30秒 2分鐘；二、將步驟一處理后的金屬基復(fù)合 材料放入按每升金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.1 0.5 mol的NiS(V6H20、 0.01 0.1 mol的NiClr6H2O、0.02 0.10 mol的H3PO4、0.05 0.2 mol的H3P03、 0.01 0.05 mol的C6H8OrH20和余量的水制成的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液中， 在電流密度為700 3000A/m2，溫度為25 100。C，用質(zhì)量濃度為0.5mol/L 3.5mol/L的氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為1 3.5，然后施鍍30 120分鐘。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同的是金屬基復(fù)合材料 由金屬材料和增強(qiáng)體組成。其它與具體實(shí)施方式
七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八不同的是金屬基復(fù)合材料 所用的金屬材料為純鋁、變形鋁合金、純鎂、鑄造鎂合金或變形鎂合金。其它 與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八不同的是金屬基復(fù)合材料所用的增強(qiáng)體為硼酸鋁晶須、碳化硅晶須或碳化硅顆粒。其它與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同的是步驟二結(jié)束后在100 400。C的條件下保溫30 120分鐘。其它與具體實(shí)施方式
七相同。
權(quán)利要求
1、一種金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液，其特征在于每升金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.1～0.5mol的NiSO4·6H2O、0.01～0.1mol的NiCl2·6H2O、0.02～0.10mol的H3PO4、0.05～0.2mol的H3PO3、0.01～0.05mol的C6H8O7·H2O和余量的水制成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液，其特征在于每升金 屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.15 0.2 mol的NiS04'6H20、 0.02 0.04 mol的 NiCl2.6H20、 0.03 0.05 mol的H3P04、 0.06 0.09 mol的H3P03、 0.015 0.02 mol的C6H8OrH20和余量的水制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液，其特征在于每升金 屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.25 0.3 mol的NiS04.6H20、 0.05 0.09 mol的 NiCl2.6H20、 0.06 0.09 mol的H3P04、 0.1 0.19mol的H3P03、 0.03 0.04 mol 的C6H8OrH20和余量的水制成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液，其特征在于每升金 屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.35 0.45 mol的NiS04.6H20、 0.03mol的 NiCl2.6H20、 0.04 mol的H3P04、 0.08 mol的H3P03、 0.015 mol的C6H807.H20 和余量的水制成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液，其特征在于每升金 屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.4 mol的NiS04.6H20、 0.08mol的NiCl2.6H20、 0.07 mol的H3P04、 0.15 mol的H3P03、 0.035 mol的C6H807.H20和余量的水制成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液，其特征在于每升金 屬基復(fù)合材料的鍍鎳液由0.'46 mol的NiS04.6H20、 0.08 mol的MC12.6H20、 0.08 mol的H3P04、 0.18 mol的H3P03、 0.04 mol的C6H80,H20和余量的水制 成。
7、 一種金屬基復(fù)合材料的鍍鎳方法，其特征在于金屬基復(fù)合材料的鍍鎳 方法步驟如下 一、將金屬基復(fù)合材料在質(zhì)量濃度為99.7%乙醇溶液中超聲清 洗1 5min，然后將金屬基復(fù)合材料在室溫至60。C的條件下，在濃度為0.08 0.8mol/L、 pH值為0.5 1.5的磷酸溶液中保持30秒 2分鐘；二、將步驟一 處理后的金屬基復(fù)合材料放入按權(quán)利要求1所述的組分配制成的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液中，在電流密度為700 3000A/m2，溫度為25 100。C，用質(zhì)量 濃度為O.5mol/L 3.5mol/L的氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為1 3.5，然后施鍍30 120分鐘。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳方法，其特征在于金屬 基復(fù)合材料由金屬材料和增強(qiáng)體組成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳方法，其特征在于金屬 基復(fù)合材料所用的金屬材料為純鋁、變形鋁合金、純鎂、鑄造鎂合金或變形鎂A仝
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬基復(fù)合材料的鍍鎳方法，其特征在于金屬 基復(fù)合材料所用的增強(qiáng)體為硼酸鋁晶須、碳化硅晶須或碳化硅顆粒。
全文摘要
金屬基復(fù)合材料的鍍鎳液及鍍鎳方法，它涉及一種鍍鎳液及鍍鎳方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中在復(fù)合材料表面形成的膜抗腐蝕能力小的問題。本發(fā)明的鍍鎳液成分為NiSO₄·6H₂O、NiCl₂·6H₂O、H₃PO₄、H₃PO₃和C₆H₈O₇·H₂O。鍍鎳方法如下將金屬基復(fù)合材料超聲清洗后在磷酸溶液中保持30秒～2分鐘，然后放入鍍鎳液中，施鍍。用本發(fā)明方法處理后的金屬基復(fù)合材料的點(diǎn)腐蝕電位提高了300～900mV，點(diǎn)蝕電位與腐蝕電位的差值增加了300～600mV，腐蝕電流密度降低了2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。
文檔編號(hào)C25D3/12GK101250729SQ20081006423
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者璋 張, 津 胡, 遲慶新 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)