一种在铝合金表面制备耐酸金属涂层的方法及其制得的耐酸金属涂层和应用技术

本发明专利技术“一种在铝合金表面制备耐酸金属涂层的方法及其制得的耐酸金属涂层和应用”属于涂层制备领域。所述制备耐酸金属涂层的方法包括：对金属基体表面进行除油、弱浸蚀、去黑膜、浸锌、预镀铜、镀镍、预浸银、镀银；所述去黑膜指在金属基体置于去黑膜溶液中；所述去黑膜溶液包含CrO3、HNO3、HF的水溶液。本发明专利技术所提供的方法，节约时间，提升效率，且制得的涂层耐腐蚀性能强，对铝合金金属在酸性介质环境中的推广使用具有十分重要的意义。用具有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种在铝合金表面制备耐酸金属涂层的方法及其制得的耐酸金属涂层和应用


[0001]本专利技术属于涂层制备领域，特别涉及一种在铝合金表面制备耐酸金属涂层的方法及其制得的耐酸金属涂层和应用。

技术介绍

[0002]铝合金是以铝为基体，添加一定的元素形成的合金，在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，甚至胜于优质钢，而且其塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在工业上广泛使用。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性和抗腐蚀性能，是一种理想的结构材料。
[0003]石油化工行业中，金属材料因其优良的机械加工、力学性能、热稳定性等综合性能而被广泛应用。但在酸性环境中，存在大量的活性很强的氯离子，能够破坏金属表面的钝化膜，引起材料的全面腐蚀、点蚀及奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂等腐蚀。常见的耐盐酸腐蚀的材料有：镍及镍基合金、锆和锆合金、钽和钽合金、钛和钛合金及其他耐蚀材料。由于这些耐蚀材料成本较高，因此油管腐蚀防护多采用缓蚀剂和表面处理，缓蚀剂作用条件严苛，环境单一变量一旦变动，缓蚀剂极易失效。
[0004]因此研选一种以铝合金为基体，表面制备耐酸金属涂层的方法以提高铝合金完井管柱的耐酸蚀性能具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种在铝合金表面制备耐酸金属涂层的方法，特别涉及一种在铝合金表面制备耐酸金属涂层的方法，能有效地提高铝合金基体的耐酸蚀性能，使其适用于耐酸蚀要求较高的环境，包括酸碱性环境等腐蚀强烈的工作环境。
>[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种制备耐酸金属涂层的方法，其特征在于，包括：对金属基体表面进行除油、弱浸蚀、去黑膜、浸锌、预镀铜、镀镍、预浸银、镀银；
[0008]所述去黑膜指在金属基体置于去黑膜溶液中；
[0009]所述去黑膜溶液包含CrO3、HNO3、HF的水溶液。
[0010]去黑膜的作用是在金属基体表面制备一层等离子体电解氧化膜，从而使后续的浸锌、镀铜、镀镍、浸银、镀银等步骤能够更有效地进行，使锌、铜、镍、银薄膜能更好地附着在金属基体表面，从而更进一步地改善金属基体表面的耐磨、耐蚀性以及生物性能。
[0011]所述除油指乳化脱脂除油；所述乳化脱脂除油指将金属基体浸入乳化清洗剂中；
[0012]所述乳化清洗剂包括石油醚和十二烷基苯磺酸钠；
[0013]优选地，所述乳化清洗剂的十二烷基苯磺酸钠和石油醚质量体积比为：0.3-5g∶1-50ml，优选1g∶10ml；
[0014]优选地，进行除油时所述乳化清洗剂的温度保持在25-55℃优选30℃，浸泡时间为
400g/L优选350g/L的K4P2O7、5-18g/L优选13g/L的柠檬酸钠、pH7.5-10.0优选8.4的水溶液；
[0037]优选地，电镀时镀铜电解液的温度为35℃，工作电流密度为0.7A/dm2，电镀时间为2-18min优选5min。
[0038]预镀铜这一步可在上一步浸锌步骤在金属基体表面形成的沉锌层表面得到一层结晶细致、结合力较好的铜层，为下一步镀镍层打底，使其进入酸性化学镍时，不会在酸性镀液中溶解，可以迅速引发自催化镀镍的镍层。这层铜层既保证了镀层的结合质量，同时又避免了锌层溶解到酸性镀液中，延长了镀液的使用寿命，增强镍的吸附力。
[0039]所述镀镍指将金属基体置于镀镍电解液中进行电镀；
[0040]优选地，所述镀镍电解液包括质量浓度是120-230g/L优选170g/L的NiSO47H2O、48-87g/L优选65g/L的Na2SO410H2O、18-48g/L优选25g/L的MgSO47H2O、15-40g/L优选28g/L的H3BO3、5-25g/L优选10g/L的NaCl、3-12g/L优选6g/L的光亮剂、pH值为2.9-6.5优选5.3的水溶液；
[0041]优选地，电镀时镀镍电解液的工作温度设定为20-45℃优选30℃，工作电流密度为0.2-1.5A/dm2优选0.8A/dm2；电镀时间为2-10min优选5min；
[0042]镀镍这一步得到金属电镀镍层，其在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能够迅速生成一层极薄的钝化膜。
[0043]优选地，所述预浸银指将金属基体置于浸银溶液中；优选地，所述浸银溶液包括质量浓度是180-300g/L优选240g/L的硫脲、15-35g/L优选18g/L的AgNO3、pH值为2-5.3优选4的水溶液；
[0044]优选地，预浸银时浸银溶液的工作温度设定为30℃；浸泡时间为30s；
[0045]预浸银这步可得到金属电镀银层，为下一步的镀银提供清洁的镍面，使镍层表面获得与镀银电解液中相同的化学环境和pH值。
[0046]优选地，所述镀银指将金属基体置于镀银电解液中进行电镀；
[0047]优选地，所述镀银电解液包括质量浓度为20-40g/L优选38g/L的AgNO3、180-360g/L优选220g/L的(NH4)2S2O3、5-22g/L优选15g/L的K2CO3、15-30g/L优选20g/L的CH3COONH4、0.3-1.0g/L优选0.6g/L的硫代氨基脲、45-100g/L优选80g/L的Na2SO3、1.5-5.0g/L优选3g/L的光亮剂、pH值为5.4-6.0的水溶液；
[0048]优选地，电镀时镀银电解液的工作温度设定为15-30℃；工作电流密度为0.3-0.5A/dm2；镀银的电镀时间为60-120min。
[0049]镀银这一步可得到金属沉银层，其在酸性条件下比较稳定，对于酸液浸泡的耐力更强。
[0050]所述金属基体选自铝合金基体、镁合金基体、或镁铝合金基体。
[0051]所述的一种制备耐酸金属涂层的方法制备得到的耐酸金属涂层。
[0052]所述的耐酸金属涂层，从内到外依次包括等离子体电解氧化膜、浸锌层、镀铜层、镀镍层和镀银层；
[0053]优选地，所述等离子体电解氧化膜的厚度为0.1-1μm，所述浸锌层的厚度为10-12μm，所述镀铜层的厚度6-8μm，所述镀镍层的厚度为3-4μm，所述镀银层的厚度为5-10μm，优选6μm。
[0054]本专利技术的前续处理(包括除油、弱浸蚀、去黑膜等步骤)对于涂层最终的耐酸性能
非常关键，同时还需注意，第1步去油步骤中，乳化清洗剂去油处理后表面不应有油脂等污物，基体表面应为水湿润为好。第5步预镀铜步骤中，要严格控制电压。第6步镀镍步骤中，需严格控制pH值。
[0055]一种在铝合金表面制备耐酸金属涂层的方法，包括以下步骤：
[0056]1)将待涂层的铝合金基体表面清扫干净，然后浸入乳化清洗剂中进行化学除油，去除工件表面油污；
[0057]2)然后将步骤1)所得铝合金基体，置于弱蚀溶液中，进行弱蚀处理，去除表面氧化膜；
[0058]3)然后将步骤2)所得铝合金基体，置于去黑膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备耐酸金属涂层的方法，其特征在于，包括：对金属基体表面进行除油、弱浸蚀、去黑膜、浸锌、预镀铜、镀镍、预浸银、镀银；所述去黑膜指在金属基体置于去黑膜溶液中；所述去黑膜溶液包含CrO3、HNO3、HF的水溶液。2.根据权利要求1所述的一种制备耐酸金属涂层的方法，其特征在于，所述除油指乳化脱脂除油；所述乳化脱脂除油指将金属基体浸入乳化清洗剂中；所述乳化清洗剂包括石油醚和十二烷基苯磺酸钠；优选地，所述乳化清洗剂的十二烷基苯磺酸钠和石油醚质量体积比为：0.3-5g∶1-50ml，优选1g∶10ml；优选地，进行除油时所述乳化清洗剂的温度保持在25-55℃优选30℃，浸泡时间为10-60min优选15min；优选地，所述石油醚的沸点为60-90℃。3.根据权利要求1所述的一种制备耐酸金属涂层的方法，其特征在于，所述弱浸蚀指将金属基体置于弱浸蚀溶液中；所述弱蚀溶液为碱蚀剂水溶液，优选地，所述碱蚀剂在水中的质量浓度为25-80g/L优选50g/L；所述碱蚀剂优选DW-40碱蚀剂；优选地，进行弱浸蚀时弱浸蚀溶液的工作温度设定为25-55℃优选45℃，金属基体在弱浸蚀溶液中的浸泡时间为1-15min优选3min。4.根据权利要求1所述的一种制备耐酸金属涂层的方法，其特征在于，所述去黑膜指将金属基体置于去黑膜溶液中；优选地，所述去黑膜溶液包括质量浓度为3-20g/L优选5g/L的CrO3、50-250g/L优选100g/L的HNO3、1-20g/L优选11g/L的HF；优选地，进行去黑膜时去黑膜溶液的工作温度为15-40℃，金属基体在去黑膜溶液中的浸泡时间为1-15min优选2min。5.根据权利要求1所述的一种制备耐酸金属涂层的方法，其特征在于，所述浸锌指将金属基体置于浸锌剂中；优选地，所述浸锌剂为ODM ZINC EX-40的水溶液；优选地，所述ODM ZINC EX-40在水中的体积分数为300-500mL/L优选400mL/L；优选地，进行浸锌时浸锌剂的工作温度为20-35℃优选25℃；金属基体在浸锌剂中的浸泡时间为90-150s优选130s；优选地，所述浸锌包括两次浸锌处理步骤；优选地，第一次浸锌处理步骤所得的金属基体进行去锌处理；优选地，第一次浸锌处理步骤是将金属基体在浸锌剂中浸泡60-120s优选90s；优选地，第二次浸锌处理步骤是指将金属基体在体积分数为35％-70％优选50％、室温条件下的HNO3溶液中浸泡5-25s优选10s，再在浸锌剂中浸泡15-45s优选30s。6.根据权利要求1所述的一种制备耐酸金属涂层的方法，其特征在于，所述预镀铜指将金属基体置于镀铜电解液中进行电镀；优选地，所述镀铜电解液包括质量浓度为2-15g/L优选5g/L的Cu2P2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬梅，苏鹏，杜春朝，李渭亮，万小勇，黄亮，黄传艳，张杰，宋海，邹宁，马立新，张佳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，
类型：发明
国别省市：