【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属镀层制备领域，涉及一种锌镍合金打底层的制造方法。
技术介绍
1、锌镍合金防腐涂层因具有较高的防腐性能(高于锌镀层5-6倍)、环保性好(可替代镀镉)及氢脆性低的特点，在汽车、海洋防腐、航空航天等领域具有越来越多的应用。
2、锌镍合金涂层通过电沉积在酸性或者碱性镀液中实现。酸性体系电流效率高，但涂层均匀性较差，同时对设备的腐蚀比较严重。碱性镀液工艺稳定、涂层均匀性好，但是电流效率低，镀液中添加络合剂、光亮剂等添加剂，造成废液处理成本增加。研究表明，通过脉冲电沉积工艺可以细化晶粒，增加涂层平整度，从而避免使用光亮剂等，并提升涂层的耐腐蚀性，这使得脉冲电沉积工艺在锌镍镀层中得以运用。但遗憾的是，脉冲电沉积锌镍合金目前在工业生产中并未见大规模运用，这主要是因为脉冲工艺其高能耗的特点，使用脉冲工艺所带来的性能的提升并不足以弥补成本上的提升；同时由于脉冲工艺易造成锌镍镀层中镍含量的提升，使其偏离13％的锌镍合金最佳镍含量点，形成的相相比13％镍含量时的γ单相，防腐性反而有所降低。因此脉冲电沉积锌镍镀层虽然有着低应力，高硬度，高平整度等优势，却始终难以应用于工业生产。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种工艺流程简单的，且能显著提升锌镍镀层抗腐蚀性的锌镍合金打底层的制备方法。它通过使用特定的周期换向脉冲电流，在钢铁或其他易腐蚀基体表面沉积高镍含量，低应力，晶粒尺寸细小的锌镍合金打底层，在不大幅增加成本与降低生产效率的前提下，显著提升材料的耐腐蚀性，
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种锌镍合金打底层的制造方法，使用双向脉冲电源，利用双向脉冲波形下电沉积锌镍合金过程中，合金会分别随正负相变化而发生沉积与溶解的特性，通过控制双向脉冲波形，形成锌镍合金打底层。
4、具体包括以下步骤：
5、1.电介质溶液的配制与预处理。
6、2.基体材料的选取与预处理。
7、3.制备锌镍合金打底层。
8、4.制备后续锌镍镀层。
9、可选的，步骤1中电介质溶液包括含有对应金属离子的金属盐，增强溶液中离子导电性的导电盐，维持溶液中金属离子稳定分散的配位剂，以及改善打底层与镀层表面质量的各种添加剂等。步骤1中的电介质溶液如有必要的话，可通过添加具有调整ph值功效的酸或者碱液来对溶液ph进行调整，同时也可加入诸如硼酸等ph缓冲剂来使层叠体制备时溶液环境更加稳定。
10、可选的，步骤2中的基体材料，需要根据不同材质进行不同的预处理方式，推荐选用铜，钢等自身电极电位较负的材料作为基体。其电极电位约在-0.55v至-0.70v之间。步骤2中的基体材料，酸洗可采用稀硫酸或稀盐酸等稀酸溶液，其体积分数分别为稀硫酸10～20％，稀盐酸20～40％，时间为5～20秒。优选的，稀硫酸10～20％，浸泡10～15秒。
11、可选的，步骤3中的制备过程，应有可靠高响应的电源来输出周期性变化的双向脉冲电流。步骤3中的制备过程中，双向脉冲电流的波形由正向脉冲电流波形与负向脉冲电流波形组成，当电流为正向时，基体上进行金属合金的沉积，当电流为负向时，基体上进行金属合金的溶解。在溶解过程中，金属合金中较为活泼的锌元素会发生优先溶解，并且溶解优先发生在打底层较为凸出的电场集中分布位置。因此通过调控双向脉冲电流中负向部分电流的波形，即可控制该双向脉冲电流下沉积的子层中合金元素的组成比，进而控制打底层的电极电位。并且能够通过控制负向溶解，中断晶粒的生长使其重新形核，同时释放应力，改善表面平整度。
12、可选的，步骤3中的制备过程中，制备打底层所对应的双向脉冲电流波形为正向电流密度0.5～15a/dm2，持续时间1～1000ms，负向电流密度0.4～12a/dm2，持续时间1～500ms。
13、可选的，，步骤3中的制备过程中，控制负向脉冲电流大小与持续时间会带来宽范围可调控的合金元素组成，锌含量可为75％～87％，镍含量为13～25％；理论上可以沉积更高镍含量的锌镍合金打底层，但由于其电位过正，形成的相耐腐蚀性较差，不利于材料的整体防腐。.
14、可选的，步骤3中的制备过程中，打底层厚度约为500～2000nm。当其镍含量偏高时，考虑到成本因素，厚度可适当减薄。步骤3中的制备过程中，应有可靠的持续控温装置来满足制备过程中温度不变的需求。步骤3中的制备过程，应有可以控制溶液流动性的循环装置，以及保证溶液洁净度的过滤装置。
15、可选的，步骤4中的制备过程中，后续镀层的制备于同一镀槽中进行。后续镀层的电沉积方式可为直流，亦可为其他的脉冲波形。步骤4中的制备过程中，后续镀层的制备需保证其锌镍合金的镍含量低于打底层，推荐为13％。步骤4中的制备过程中，后续镀层可沉积单一结构锌镍合金镀层，亦可采用层叠体、梯度层等特殊构造用以进一步提升镀层整体性能。当采用层叠体或者梯度结构时，与打底层接触的子层的电位应比打底层更负。步骤4中可采用的后处理手段，包括钝化，封闭，硅烷化等。通过适当的后处理，能够进一步提升镀层整体的耐腐蚀性能。
16、本专利技术的有益效果在于：
17、传统未制备打底层的锌镍合金镀层，腐蚀过程中介质自上而下直达基体，中间缺乏具有电位差的保护层，腐蚀速度较快；且腐蚀介质和基体接触后，两者电位差较大，虽然镀层仍能起到电化学保护作用，但腐蚀速率较快，保护效果有限。
18、本专利技术在此基础上，在镀层与基体之间加入采用双向脉冲电沉积工艺制备的锌镍合金打底层，配合其电位较高，晶粒细小，且应力极小的特性，形成具有有效电位差的阻挡层，并能够减小镀层开裂倾向，提升镀层抗腐蚀性能。
19、本专利技术经过长时间的摸索与改进，成功在单一电介质体系下制备出具有良好耐腐蚀性增强作用的锌镍合金打底层。该制备方法不显著增加成本，却能够实现对现有部分环境不友好型镀层的替代，助力构建环境友好型社会，更可以相较现目前的无打底层镀层延长基体材料的服役时间，提升效益的同时节约社会资源消耗。
20、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：使用双向脉冲电源，利用双向脉冲波形下电沉积锌镍合金过程中，合金会分别随正负相变化而发生沉积与溶解的特性，通过控制双向脉冲波形，形成锌镍合金打底层。
2.根据权利要求1所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述脉冲波形为方波，频率为1～200Hz，占空比为10％～50％，逆向脉冲系数为0.1～1.0。
3.根据权利要求1或2所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述脉冲波形正向部分电流密度为0.5～15A/dm2，负向部分电流密度为0.4～12A/dm2。
4.根据权利要求1所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述制造方法形成的锌镍合金打底层生成于基体材料之上起到耐腐蚀的保护作用。
5.根据权利要求4所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述基体材料的电极电位较打底层更正，两者电位差在150mV以内。
6.根据权利要求1所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述制造方法形成的锌镍合金打底层厚度为500～2000nm。
7.根据权利要求
8.根据权利要求1所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：电沉积过程中的镀液为酸性镀液或碱性镀液，酸性镀液的pH为1.0～4.5，碱性镀液的pH为14以上不可测量。
9.根据权利要求1所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述制造方法形成的锌镍合金打底层锌占比75％～87％，镍占比13％～25％。
10.根据权利要求1所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述制造方法形成的锌镍合金打底层通过挂镀、滚镀、连续电镀，刷镀的方式制备。
...【技术特征摘要】
1.一种锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：使用双向脉冲电源，利用双向脉冲波形下电沉积锌镍合金过程中，合金会分别随正负相变化而发生沉积与溶解的特性，通过控制双向脉冲波形，形成锌镍合金打底层。
2.根据权利要求1所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述脉冲波形为方波，频率为1～200hz，占空比为10％～50％，逆向脉冲系数为0.1～1.0。
3.根据权利要求1或2所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述脉冲波形正向部分电流密度为0.5～15a/dm2，负向部分电流密度为0.4～12a/dm2。
4.根据权利要求1所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述制造方法形成的锌镍合金打底层生成于基体材料之上起到耐腐蚀的保护作用。
5.根据权利要求4所述的锌镍合金打底层的制造方法，其特征在于：所述基体材料的电极电位较打底层更正，两者电位差在150mv以内。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈欣，王水根，郑思婷，薛雯娟，
申请(专利权)人：中冶赛迪技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。