一种不锈钢条带的镀镍方法技术

本发明专利技术提供一种不锈钢条带的镀镍方法，其步骤：(1)脱脂：使条带在脱脂溶液中放置2～5min，去除条带表面的油污；(2)预蚀刻：对脱脂后的条带预蚀刻，去除条带表面的Cr2O3钝化膜；(3)碱洗：对条带碱洗，中和预蚀刻溶液；(4)蚀刻：对条带进行蚀刻，使条带表面具有一定的微观粗糙度；(5)闪镀镍：对所得条带闪镀镍，镀镍时间1.5～2.5min，使条带在短时间内沉积薄薄的镍层；(6)镀镍：对条带镀镍，使条带在钎焊时有好的润湿性。本发明专利技术在条带表面沉积外观、结合力良好以及厚度均匀一致的镍层，使条带在后续钎焊过程中钎料的流动性更好，改善钎焊效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核电燃料元件及其制造
，具体涉及一种不锈钢条带的镀镍方法。
技术介绍
条带是核燃料元件格架的重要组成部分，如图1所示，而格架是构成燃料组件骨架的主要部件之一。其主要的功能是夹持燃料棒，使燃料棒处于最合适排列位置，以满足堆芯中的最优核能、热量、机械和水力的要求。格架由不同形状的不锈钢(主要为Inconel718等含镍、铬不锈钢)材料的条带经组装、焊接加工而成，焊接前需要在条带表面电镀一层均匀完整的镍层，镍层的作用是满足格架的钎焊要求，使钎料在焊接过程中流动性更好。条带镀镍层的好坏直接影响钎焊焊缝的质量，进而影响燃料组件在反应堆中运行的稳定性。由于条带形状复杂，尖角效应明显，镀镍层过厚会影响到条带的焊前组装；镀层过薄则会起不到焊接润湿效果。同时，针对不锈钢材料，若电镀前处理不当，镀层的结合力差，容易出现镀层分层等现象。因此需要对条带开展电镀工艺研究，以确定条带镀镍的前处理及电镀工艺。目前，美国在条带镀镍方面，技术已经成熟，并且已经实现了工业化生产。我国尚未见条带镀镍技术的研究。条带镀镍的作用是通过在条带表面电镀一层均匀完整的镍层，使钎料在焊接过程中流动性更好，以提高焊缝质量，最终保证核燃料元件在辐照与高温环境中的安全运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不锈钢条带的镀镍方法，以实现在条带表面沉积外观、结合力良好以及厚度均匀一致的镍层，使条带在后续钎焊过程中钎料的流动性更好，改善钎焊效果。实现本专利技术目的的技术方案：一种不锈钢条带的镀镍方法，其包括如下步骤：(1)脱脂：使条带在脱脂溶液中放置2～5min，去除条带表面的油污；所述的脱脂溶液采用碱性清洗剂；(2)预蚀刻：对步骤(1)脱脂后的条带预蚀刻，去除条带表面的Cr2O3钝化膜；预蚀刻溶液为硝酸与氢氟酸的混合溶液，预蚀刻时间2～8min；(3)碱洗：对步骤(2)所得条带碱洗，中和预蚀刻溶液；(4)蚀刻：对步骤(3)所得条带进行蚀刻，使条带表面具有一定的微观粗糙度；蚀刻溶液为浓硫酸溶液，预蚀刻时间6～10min；(5)闪镀镍：对步骤(4)所得条带闪镀镍，镀镍时间1.5～2.5min，使条带在短时间内沉积薄薄的镍层；闪镀镍溶液为氯化镍与盐酸的混合溶液，闪镀液PH值0.3～0.6；(6)镀镍：对步骤(5)所得条带镀镍，使条带在钎焊时有好的润湿性；镀镍溶液为硫酸镍、氯化镍、硼酸的混合液，镀液PH值3.0～4.2；镀镍时间6～15min。如上所述的一种不锈钢条带的镀镍方法，其步骤(1)所述的脱脂，其中碱性清洗剂为氢氧化钠、磷酸钠、碳酸钠中的一种或一种以上混合物溶液，浓度为10～20g/L；脱脂时间2～5min，温度60～80℃。如上所述的一种不锈钢条带的镀镍方法，其步骤(2)所述的预蚀刻，其中预蚀刻溶液为45～55wt％氢氟酸溶液、67～70wt％硝酸溶液、去离子水三者的混合溶液，该混合溶液中45～55wt％氢氟酸溶液的体积百分比为6～10vol％、67～70wt％硝酸溶液体积百分比为40～60vol％、其余为去离子水；预蚀刻温度15～35度、时间2～8min。如上所述的一种不锈钢条带的镀镍方法，其步骤(3)所述的碱洗，其中碱洗溶液包含30～50g/L磷酸三钠、5～15g/L碳酸钠、10～30g/L氢氧化钠；碱洗温度70～80℃、时间1～3min。如上所述的一种不锈钢条带的镀镍方法，其步骤(4)所述的蚀刻，其中蚀刻溶液为95～98wt％硫酸和去离子水的混合物，95～98wt％硫酸的体积百分比为50～60vol％；蚀刻电流密度1～3A/dm2、温度15～35度、时间6～10min。如上所述的一种不锈钢条带的镀镍方法，其步骤(5)所述的闪镀镍，其中闪镀镍溶液为NiCl2、32～36wt％盐酸、去离子的混合物，该混合物中NiCl2加入量为210～270g/L、32～36wt％盐酸加入量为110～140ml/L，PH值控制在0.3～0.6；闪镀镍电流密度8～15A/dm2、温度为室温、时间为1.5～2.5min。如上所述的一种不锈钢条带的镀镍方法，其步骤(6)所述的镀镍，镀镍溶液包含280～350g/L硫酸镍、35～50g/L氯化镍、30～40g/L硼酸以及去离子水，PH值3.0～4.2；镀镍电流密度1.0～2.0A/dm2、温度50～55℃、时间6～15min。本专利技术的效果在于：本专利技术所述的不锈钢条带的镀镍方法，通过预蚀刻的方式去除不锈钢表面的钝化膜，从而保证了条带电化学蚀刻均匀；通过碱洗的方法中和条带表面的预蚀刻溶液；通过电化学蚀刻的方法保证了条带表面具有了均匀的微观粗糙度，从而保证镀层与基体结合良好；通过闪镀的方法在条带表面迅速沉积一层薄薄的镍层，避免了条带表面氧化导致的镀层起皮，结合力较差的问题；采用以硫酸镍为主盐的瓦特型镀液，获得了镍纯度大于99.9％的镍层。采用该电镀方式，可在条带表面沉积均匀完整的镍层，镀层厚度可控制在5.0～9.0μm。通过镀层附着力试验验证，镀层未出现起皮、脱落现象，镀层与基体的结合力良好；通过组装与焊接试验，条带镀层在该厚度下组装性能良好，焊接后的焊缝经检测满足技术指标要求。附图说明图1为条带结构示意图(内条带)。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术所述的一种不锈钢条带的镀镍方法作进一步描述。实施例1本专利技术所述的一种不锈钢条带的镀镍方法，条带如图1所示，其包括如下步骤：(1)脱脂：使条带放置在脱脂溶液中，去除条带表面的油污；所述的脱脂溶液采用碱性清洗剂；脱脂时间3min，温度70℃；碱性清洗剂为氢氧化钠、磷酸钠、碳酸钠的混合物溶液，浓度为15g/L；(2)预蚀刻：对步骤(1)脱脂后的条带预蚀刻，去除条带表面的Cr2O3钝化膜；预蚀刻溶液为硝酸与氢氟酸的混合溶液；预蚀刻溶液为50wt％氢氟酸溶液、68wt％硝酸溶液、去离子水三者的混合溶液，该混合溶液中50wt％氢氟酸溶液的体积百分比为8vol％、68wt％硝酸溶液体积百分比为50vol％、其余为去离子水；预蚀刻温度25度、时间5min。(3)碱洗：对步骤(2)所得条带碱洗，中和预蚀刻溶液；碱洗溶液包含40g/L磷酸三钠、10g/L碳酸钠、20g/L氢氧化钠；碱洗温度75℃、时间2min。(4)蚀刻：对步骤(3)所得条带进行蚀刻，使条带表面具有一定的微观粗糙度；蚀刻溶液为浓硫酸溶液；蚀刻溶液为96wt％硫酸和去离子水的混合物，96wt％硫酸的体积百分比为55vol％；蚀刻电流密度2A/dm2、温度25度、时间8min。(5)闪镀镍：对步骤(4)所得条带闪镀镍，使条带在短时间内沉积薄薄的镍层；闪镀镍溶液为氯化镍与盐酸的混合溶液；闪镀镍溶液为NiCl2、34wt％盐酸、去离子的混合物，该混合物中NiCl2加入量为240g/L、34wt％盐酸加入量为130ml/L，PH值控制在0.4；闪镀镍电流密度12A/dm2、温度为室温、时间为2min。(6)镀镍：对步骤(5)所得条带镀镍，使条带在钎焊时有好的润湿性；镀镍溶液为硫酸镍、氯化镍、硼酸的混合液。镀镍溶液包含320g/L硫酸镍、45g/L氯化镍、35g/L硼酸以及去离子水，PH值3.5；镀镍电流密度1.5A/dm2、温度52℃、时间10min。实施例2本专利技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢条带的镀镍方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)脱脂：使条带在脱脂溶液中放置2～5min，去除条带表面的油污；所述的脱脂溶液采用碱性清洗剂；(2)预蚀刻：对步骤(1)脱脂后的条带预蚀刻，去除条带表面的Cr2O3钝化膜；预蚀刻溶液为硝酸与氢氟酸的混合溶液，预蚀刻时间2～8min；(3)碱洗：对步骤(2)所得条带碱洗，中和预蚀刻溶液；(4)蚀刻：对步骤(3)所得条带进行蚀刻，使条带表面具有一定的微观粗糙度；蚀刻溶液为浓硫酸溶液，预蚀刻时间6～10min；(5)闪镀镍：对步骤(4)所得条带闪镀镍，镀镍时间1.5～2.5min，使条带在短时间内沉积薄薄的镍层；闪镀镍溶液为氯化镍与盐酸的混合溶液，闪镀液PH值0.3～0.6；(6)镀镍：对步骤(5)所得条带镀镍，使条带在钎焊时有好的润湿性；镀镍溶液为硫酸镍、氯化镍、硼酸的混合液，镀液PH值3.0～4.2；镀镍时间6～15min。

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢条带的镀镍方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)脱脂：使条带在脱脂溶液中放置2～5min，去除条带表面的油污；所述的脱脂溶液采用碱性清洗剂；(2)预蚀刻：对步骤(1)脱脂后的条带预蚀刻，去除条带表面的Cr2O3钝化膜；预蚀刻溶液为硝酸与氢氟酸的混合溶液，预蚀刻时间2～8min；(3)碱洗：对步骤(2)所得条带碱洗，中和预蚀刻溶液；(4)蚀刻：对步骤(3)所得条带进行蚀刻，使条带表面具有一定的微观粗糙度；蚀刻溶液为浓硫酸溶液，预蚀刻时间6～10min；(5)闪镀镍：对步骤(4)所得条带闪镀镍，镀镍时间1.5～2.5min，使条带在短时间内沉积薄薄的镍层；闪镀镍溶液为氯化镍与盐酸的混合溶液，闪镀液PH值0.3～0.6；(6)镀镍：对步骤(5)所得条带镀镍，使条带在钎焊时有好的润湿性；镀镍溶液为硫酸镍、氯化镍、硼酸的混合液，镀液PH值3.0～4.2；镀镍时间6～15min。2.根据权利要求1所述的一种不锈钢条带的镀镍方法，其特征在于，步骤(1)所述的脱脂，其中碱性清洗剂为氢氧化钠、磷酸钠、碳酸钠中的一种或一种以上混合物溶液，浓度为10～20g/L；脱脂时间2～5min，温度60～80℃。3.根据权利要求1所述的一种不锈钢条带的镀镍方法，其特征在于，步骤(2)所述的预蚀刻，其中预蚀刻溶液为45～55wt％氢氟酸溶液、67～70wt％硝酸溶液、去离子水三者的混合溶液，该混合溶液中45～55wt％氢氟酸溶液的体积百分比为6～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志斌，朱振平，华旭，杨勇，房向晖，
申请(专利权)人：中核北方核燃料元件有限公司，中核包头核燃料元件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15