铝基复合材料表面的低膨胀耐磨复合镀层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了属于金属表面处理技术领域的一种铝基复合材料表面的低膨胀耐磨复合镀层及其制备方法。所述复合镀层的厚度为10-20μm，组成成分为：镍20-75wt.％，钴20-70wt.％，磷0.5-5wt.％，耐磨颗粒1-8wt.％，稀土金属0-8wt.％。将铝基复合材料在制备好的化学镀液和耐磨颗粒浆体混合后的施镀液中进行施镀，得到所述的复合镀层。所述的复合镀层具有很好的耐磨性、耐腐蚀性和低膨胀性，保证了铝基复合材料叶片在压缩机工作期间与复合镀层具有良好的结合力，不发生复合镀层裂缝、鼓包、脱落的现象，进而增强了铝基复合材料叶片的耐久性，延长了汽车空调用铝合金旋叶式压缩机的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属表面处理
，具体涉及一种。
技术介绍
旋叶式压缩机主要由汽缸、转子活塞、叶片和主轴组成。在旋叶式压缩机工作过程中，叶片不停地与转子缝隙表面及腔体表面进行摩擦，所以要求转子和叶片材料都要有较好的耐磨性;同时压缩机的工作温度一般保持在100-200°C，所以要求转子和叶片材料有很好的尺寸热稳定性，即低膨胀系数;另外，压缩机在工作过程中，水很容易被带入到系统中，与制冷剂结合，形成对金属有腐蚀性的介质因子，因此也要求转子和叶片材料有很好的耐腐蚀性。铝基复合材料通过合理选择增强颗粒，获得高强度、低膨胀的性能，同时满足低碳轻质的环保要求，所以铝基复合材料叶片得到广泛应用。但是铝基复合材料本身的耐磨性和耐腐蚀性不够，因此需要对铝基复合材料叶片或转子进行表面处理，以提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。由于铝基复合材料本身具有很好的低膨胀性，为了保证压缩机工作期间，叶片材料与耐磨镀层的良好结合，因此需要镀层体系本身也具有低膨胀性。现有的铝基叶片的镀层多采用高硬度(HV0.dSOO)的镍镀层实现耐磨，但镍镀层本身的膨胀系数(一般1.5X10—6/K)与铝基复合材料(1.1X10—6/κ)的膨化系数不符，所以镍镀层很容易出现起泡现象；同时镍镀层本身不能完全释放的内应力和高硬度，使镍镀层在铝基复合材料工作期间容易破碎，形成的磨粒常常刮伤转子，导致压缩机寿命不稳定。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种铝基复合材料表面低膨胀耐磨复合镀层及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:—种铝基复合材料表面的低膨胀耐磨复合镀层，所述复合镀层的厚度为10_20μπι;组成及质量百分比为:镍20_75wt.%，钴20_70wt.%，磷0.5_5wt.%，耐磨颗粒l_8wt%，稀土金属0-8wt%。所述的耐磨颗粒为氮化硅颗粒、碳化硅粉末、金刚石颗粒或碳化硼颗粒。所述稀土金属为铈或镧。所述的耐磨颗粒弥散分布在连续的复合镀层基体中，占复合镀层面积的5-30%。 所述的耐磨颗粒的粒径范围为0.2-5μπι。所述的一种铝基复合材料表面的低膨胀耐磨复合镀层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(I)制备化学镀液:按照镍盐10-50g/L、钴盐10-50g/L、稀土金属盐0-5g/L、次磷酸盐20-50g/L、络合剂30-100g/L、缓冲剂30-100g/L、稳定剂0-0.005g/L的配比称量好各组分，配制成化学镀液，并调节其pH为8-10;所述的络合剂为柠檬酸钠、酒石酸钠和酒石酸钾钠中的一种或一种以上；所述的缓冲剂为硫酸铵、氯化铵、氨水中的一种或一种以上；所述的稳定剂为硫脈、十一■烧基硫酸纳、糖精中的一种或一种以上；(2)制备耐磨颗粒浆体:称取1-1OOg耐磨颗粒，用10mL水溶解后，超声搅拌25-35min；(3)施镀:将铝基复合材料样品经过除油、酸洗粗化、二步浸锌处理后，浸渍在温度为75-95°C的化学镀液中开始反应，反应开始30-60s后，加入耐磨颗粒浆体30-100ml/L，形成施镀液;每隔10_15min，调整施镀液的pH值至8-10，施镀60-90min，得到厚度均匀的低膨胀耐磨复合镀层。所述的镍盐为硫酸镍、氯化镍和碳酸镍的一种或一种以上。所述的钴盐为硫酸钴、氯化钴和碳酸钴的一种或一种以上。所述的稀土金属盐为硫酸铈、氯化铈、硫酸镧和氯化镧的一种或一种以上。所述的次磷酸盐为次磷酸钠。本专利技术的有益效果:本专利技术制备的复合镀层具有很好的耐磨性、耐腐蚀性和低膨胀性，保证了铝基复合材料叶片在压缩机工作期间与复合镀层具有良好的结合力，不发生复合镀层裂缝、鼓包、脱落的现象，进而增强了铝基复合材料叶片的耐久性，延长了汽车空调用铝合金旋叶式压缩机的使用寿命。【附图说明】图1为本专利技术实施例1制备的一种铝基复合材料表面低膨胀耐磨复合镀层示意图；其中，耐磨颗粒在复合镀层中弥散分布，占复合镀层面积的5%。图2为本专利技术实施例2制备的一种铝基复合材料表面低膨胀耐磨复合镀层示意图；其中，耐磨颗粒在复合镀层中弥散分布，占复合镀层面积的30%。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但不能理解为对本专利技术保护范围的限制。任何熟悉该领域的技术人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术所做的一些非本质的改进和调整，都应该涵盖在本专利技术的保护范围之内。实施例11.制备化学镀液:按照氯化镍10g/L，氯化钴10g/L，次磷酸钠20g/L，酒石酸钾钠10g/L，柠檬酸钠20g/L，氯化铵30g/L，硫酸铈lg/L，糖精0.01g/L的配比制备化学镀液，调整其pH值为10。2.制备耐磨颗粒楽体:取粒度为0.2μηι的氮化娃1g，加入10mL水，超声搅拌30mino3.施镀:以硅含量为10%的硅铝复合材料为样品，先将硅铝复合材料样品经过除油、酸洗粗化、二步浸锌等处理后，将其浸渍在温度为95°C的化学镀液中反应，反应开始30s后，加入耐磨颗粒浆体30ml/L，形成施镀液;每隔15min，调整施镀液的pH值至8_9，施镀Ih，得到厚度为ΙΟμπι的复合镀层。扫描电镜能谱分析该镀层组分:镍75wt.%，钴20wt.%，铈0.5wt.%，磷2.3wt.%，娃2wt.%，氮0.2wt.% ;微观形貌显示，氮化娃颗粒在复合镀层中弥散分布，占复合镀层面积5 %，如图1所示。 4.镀层性能测试:该复合镀层的显微硬度为HV0.q1800，摩擦系数为0.13,带有该复合镀层的硅铝复合材料在0-200°C的膨胀系数为1.2 X 10—5/K，将其浸在150°C的沸腾热油中10h，没有发生鼓包现象。实施例21.制备化学镀液:按照硫酸镍50g/L，硫酸钴50g/L，次磷酸钠50g/L，柠檬酸钠70g/L，酒石酸钾钠30g/L，硫酸钱100g/L，硫酸铺10g/L，硫脲0.05g/L的配比制备化学镀液，调整其pH值为10。2.制备耐磨颗粒楽体:取粒度5μηι的氮化娃20g，加入10mL水，超声搅拌30min。3.施镀:以硅含量为50%的硅铝复合材料为样品，先将硅铝复合材料样品经过除油、酸洗粗化、二步浸锌等处理后，将样品浸渍在温度为75°C的化学镀液中反应，反应开始60s后，加入耐磨颗粒浆体50ml/L，形成施镀液;每隔1min，调整施镀液的pH值为8_9，施镀lh，得到厚度为20μπι的复合镀层。扫描电镜能谱分析该复合镀层的组分为:镍20wt.%，钴7Owt.%，铺8wt.%，磷lwt.%，娃Iwt.% ;微观形貌显示，氮化娃颗粒在复合镀层中弥散分布，占复合镀层面积的30 %，如图2所示。4.镀层性能测试:该复合镀层的显微硬度为HV0.Q11500，摩擦系数为0.1，带有该复合镀层的硅铝复合材料在0-200 0C的膨胀系数为1.0 X 1-5A，将其浸在150 V的沸腾热油中10h，没有发生鼓包现象。实施例31.制备化学镀液:按照硫酸镍25g/L，硫酸钴25g/L，次磷酸钠30g/L，柠檬酸钠60g/L，硫酸铵50g/L的配比制备成化学镀液，调整其pH值为10。2.制备耐磨颗粒楽体:取粒度0.8μηι的氮化娃10g，加入10mL水，超声搅拌30min。3.施镀:以硅含量为20%的硅铝复合材料为样品，先将硅铝复合材料样品经过除油、酸洗粗化、二步浸锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝基复合材料表面的低膨胀耐磨复合镀层，其特征在于，所述复合镀层的厚度为10‑20μm；组成及质量百分比为：镍20‑75wt.％，钴20‑70wt.％，磷0.5‑5wt.％，耐磨颗粒1‑8wt％，稀土金属0‑8wt％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵月红，聂俊辉，刘彦强，郝心想，樊建中，马自力，魏少华，左涛，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11