專利名稱：一種鍍滲復(fù)合多元共滲高合金鎳基耐蝕合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種改善雙層輝光離子多元共滲滲層的組織與性能的方法，適用于先進(jìn)的表面復(fù)合耐蝕梯度材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及雙層輝光離子多元合金共滲制備工藝。
背景技術(shù)：
雙層輝光離子滲金屬技術(shù)是我國(guó)在多國(guó)都獲得專利(U.S.PatentNo4,520,268；U.S.Patent 4,731,539；U.K.Patent No 2,150,602；Canada PatentNo.1,212,486；Austrilia Patent No 580,734；Sweden.Patent No.8.500,364-8)的一項(xiàng)等離子表面冶金新技術(shù)，它是在離子氮化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其基本原理是利用低真空條件下的氣體輝光放電所產(chǎn)生的等離子體，使普通材料表面形成具有特殊物理、化學(xué)性質(zhì)的表面合金層，如高速鋼、不銹鋼、鎳基合金等。然而，采用雙層輝光離子多元共滲鎳基耐蝕合金，以低碳鋼、不銹鋼為基材提高其表面耐蝕性能，發(fā)現(xiàn)兩種基材表面合金滲層的耐蝕性能有明顯的差異，不銹鋼表面上形成的合金滲層的耐蝕性要遠(yuǎn)高于低碳鋼表面形成的合金滲層的耐蝕性能。
為了改善在廉價(jià)的低碳鋼基體表面以雙層輝光離子多元共滲高附加值的優(yōu)質(zhì)鎳基耐蝕合金滲層的組織與性能，提出利用電刷鍍Ni鍍層作為預(yù)處理隔離層，然后再進(jìn)行雙層輝光離子多元共滲的復(fù)合鍍滲新工藝。新型的復(fù)合鍍滲合金滲層為單一的γ相，沒有發(fā)現(xiàn)析出相。而單獨(dú)使用雙層輝光多元共滲滲層的相組成為γ相(基體)+析出相，析出相為針狀的μ相和塊狀M6C。低碳鋼表面上形成的合金滲層中存在較多析出相，會(huì)損害滲層的耐蝕性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用電刷鍍Ni鍍層作為低碳鋼表面進(jìn)行雙層輝光離子滲Ni基耐蝕合金前的預(yù)處理工藝，以達(dá)到明顯提高滲層的耐腐蝕性能的目的。
本發(fā)明的構(gòu)成復(fù)合鍍滲合金滲層由兩個(gè)基本工藝組成電刷鍍工藝及雙輝多元滲鎳基合金工藝。
1、電刷鍍工藝1)凈除油試樣接電源負(fù)極，工作電壓為8——12V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為4-6m/min，油除凈為止。
2)活化用1#活化液，電源反接，電壓12V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度6-8m/min，時(shí)間為25——35s。進(jìn)行活化處理之后用水洗，再用3#活化液進(jìn)行活化處理。
電壓為12——16V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為6-8m/min，時(shí)間為25——35s，除去表面碳黑呈銀灰色后用水沖洗。
3)鍍工作層刷鍍工藝電壓為10——14V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為9——13m/min.。
2、刷鍍Ni鍍液的組成硫酸鎳 NiSO4·7H2O 253～255g/L氨水NH3·H2O(25％) 100——110mL檸檬酸銨(NH4)3C6H5O755～56g/L乙酸銨 CH3COONH422～23g/L草酸銨 (COONH4)2·H2O 0.1——0.2g/LPH值7.4～7.73.雙層輝光離子多元共滲的工藝參數(shù)如下源極電壓 800～1050V工件電壓 250～350V極間距 15～30mm氣壓 25～45Pa利用電刷鍍Ni鍍層作為碳隔離層，明顯減少復(fù)合鍍滲滲層中碳含量，從而使?jié)B鍍層中碳化物形成元素(Mo，Cr)與碳結(jié)合形成M6C型碳化物的可能性大大降低。復(fù)合滲鍍層與單一多元共滲滲層相比，只有單一的γ相，不存在對(duì)耐蝕性有害的M6C和μ相。在3.5％NaCl和5％HCl溶液中的電化學(xué)性能表明在20鋼基材復(fù)合鍍滲滲層能顯著提高單一進(jìn)行多元共滲滲層在3.5％NaCl和5％HCl溶液中的耐蝕性能本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于低碳鋼經(jīng)電刷鍍Ni鍍層作為預(yù)處理，再進(jìn)行雙層輝光多元共滲所制備的復(fù)合鍍滲層由單一的γ相組成，沒有發(fā)現(xiàn)在單獨(dú)使用雙層輝光多元共滲滲層所出現(xiàn)的有害析出相如針狀的μ相和塊狀M6C。復(fù)合鍍滲層的耐蝕性能明顯優(yōu)于單獨(dú)使用雙層輝光多元共滲滲層。


圖1為復(fù)合鍍滲滲層(a)和雙輝多元共滲滲層(b)的掃描電子圖象。圖1a)復(fù)合鍍滲滲層的截面微觀組織b)雙輝多元共滲滲層的截面微觀組織具體實(shí)施方式
實(shí)施例1在低碳鋼表面進(jìn)行雙層輝光多元共滲優(yōu)質(zhì)鎳基耐蝕合金，源極1050V，工件電壓為250V，氣壓為35Pa，，極間距為15mm，滲金屬時(shí)間3小時(shí)。滲層組織中有一定含量的富Mo的針狀的μ相和塊狀M6C析出，而采用電刷鍍Ni鍍層作為預(yù)處理，再進(jìn)行雙層輝光多元共滲所制備的復(fù)合鍍滲滲層相組成為單一的γ相，沒有發(fā)現(xiàn)在單獨(dú)使用雙層輝光多元共滲滲層所出現(xiàn)的有害析出相如針狀的μ相和塊狀M6C。見圖1。
實(shí)施例2采用電刷鍍Ni鍍層作為預(yù)處理，再進(jìn)行雙層輝光多元共滲所制備的復(fù)合鍍滲層在3.5％NaCl和5％HCl溶液中的電化學(xué)性能表明在20鋼基材復(fù)合鍍滲滲層能顯著提高單一進(jìn)行多元共滲滲層在3.5％NaCl和5％HCl溶液中的耐蝕性能。表1，2分別為復(fù)合鍍滲滲層與對(duì)比材料在3.5％NaCl和5％HCl溶液的電化學(xué)測(cè)試結(jié)果?？梢娫?.5％NaCl溶液中復(fù)合鍍滲滲層點(diǎn)蝕電位較雙輝多元共滲滲層高710mV，在5％HCl溶液中復(fù)合鍍滲滲層點(diǎn)蝕電位較雙輝多元共滲滲層高900mV。表3為復(fù)合鍍滲滲層與對(duì)比材料在20％HCl和20％H2SO4溶液中浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
表1復(fù)合鍍滲滲層在3.5％NaCl溶液中的電化學(xué)測(cè)試結(jié)果試樣 點(diǎn)蝕電位mV 維鈍電流密度 腐蝕速度mm/yμA/cm2復(fù)合鍍滲滲層 900 12.589 0.1356滲層(20鋼基材) 190 31.622 0.3406滲層(不銹鋼基 910 10.020 0.1079材)不銹鋼Cr18Ni9 210 56.788 0.6767Hastelloy C-2000 600 10.000 0.1076Alloy59600 10.000 0.1076表2 復(fù)合鍍滲滲層在5％HCl溶液中電化學(xué)測(cè)試結(jié)果試樣 點(diǎn)蝕電位(mv)維鈍電流(μA/cm2)復(fù)合鍍滲層 990 31.622滲層(低碳鋼基材) 45.91 316.228滲層(不銹鋼基材) 950 14.125Hastelloy C-2000 950 4.266不銹鋼(Cr18Ni9)活化狀態(tài) 562.341表3復(fù)合鍍滲滲層在20％H2SO4和20％HCl溶液中浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果試樣20％H2SO4溶液 20％HCl溶液(g/m2h)(g/m2h)復(fù)合鍍滲滲層 0.0612 0.0848滲層(低碳鋼) 0.1930.2359滲層(不銹鋼基材) 0.01465 0.0595Hastelloy C-2000 0.0375 0.0671不銹鋼(Cr18Ni9) 3.84 4.2權(quán)利要求
1.一種鍍滲復(fù)合多元共滲高合金鎳基耐蝕合金的方法，由電刷鍍工藝及雙輝多元共滲鎳基合金工藝構(gòu)成；其特征在于a、電刷鍍工藝凈除油試樣接電源負(fù)極，工作電壓為8——12V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為4-6m/min，油除凈為止；活化用1#活化液，電源反接，電壓10——14V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度6-8m/min，時(shí)間25——35s，進(jìn)行活化處理之后用水洗，再用3#活化液進(jìn)行活化處理，電壓為12——16V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為6-8m/min，時(shí)間為25——35s，除去表面碳黑呈銀灰色后用水沖洗；鍍工作層刷鍍工藝電壓為10-14V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為9-13m/min.b、刷鍍Ni鍍液的組成硫酸鎳化學(xué)式為NiSO4·7H2O253～255g/L，氨水化學(xué)式為NH3·H2O(25％)100——110mL，檸檬酸銨化學(xué)式為NH4)3C6H5O755～56g/L，乙酸銨化學(xué)式為CH3COONH422～23g/L，草酸銨化學(xué)式為(COONH4)2·H2O0.1——0.2g/L，PH值7.4～7.7，C、雙層輝光離子多元共滲的工藝參數(shù)源極電壓800～1050V，工件電壓250～350V，極間距15～30mm，氣壓25～45Pa。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改善雙層輝光離子多元共滲滲層的組織與性能的方法，由電刷鍍工藝及雙輝多元共滲鎳基合金工藝構(gòu)成；特征為電刷鍍工藝、刷鍍Ni鍍液的組成、雙層輝光離子多元共滲的工藝參數(shù)。電刷鍍工藝包括凈除油試樣接電源負(fù)極，工作電壓為8－12V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為4－6m/min，油除凈為止；活化用1號(hào)活化液，電源反接，電壓10－14V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度6－8m/min，時(shí)間25－35s，之后用水洗，再用3號(hào)活化液進(jìn)行活化處理，電壓為12－16V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度6－8m/min，時(shí)間為25－35s；鍍工作層刷鍍工藝電壓為10－14V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為9－13m/min.。適用于先進(jìn)的表面復(fù)合耐蝕梯度材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及雙層輝光離子多元合金共滲制備工藝。
文檔編號(hào)C25C3/12GK1396306SQ02121428
公開日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2002年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月21日
發(fā)明者謝錫善, 徐江, 董建新, 童世運(yùn), 徐重 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)