專利名稱：粉末冶金多孔材料的鍍鎳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PVD表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種粉末冶金多孔材料的鍍鎳方法。
背景技術(shù)：
粉末冶金多孔材料零件應(yīng)用于航空、造船、機(jī)械制造等領(lǐng)域，為了滿足零件焊接時(shí)的潤(rùn)濕性要求，以及降低零件間相互摩擦、減少零件配合間隙以提高減震性能等要求，需要在粉末冶金多孔材料零件表面鍍覆鎳層。采用傳統(tǒng)的電鍍法鍍覆鎳層，由于粉末冶金多孔材料零件的表面孔 隙率高(一般都在15%以上)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致密，存在以下缺點(diǎn)(I)電鍍鎳使用的電鍍槽液多為腐蝕性溶液，電鍍時(shí)容易進(jìn)入粉末冶金多孔材料零件表面孔隙，鍍鎳層之后殘留的腐蝕性溶液封閉在粉末冶金多孔材料零件基體內(nèi)，很難通過清洗等方式去除，長(zhǎng)時(shí)間使用或存放會(huì)導(dǎo)致粉末冶金多孔材料零件內(nèi)部腐蝕，帶來嚴(yán)重的安全隱患；(2)粉末冶金多孔材料零件鍍鎳層之前清洗時(shí)，一般采用普通水劑溶液，粉末冶金多孔材料零件的孔隙內(nèi)殘留的溶液難以烘干去除，鍍鎳層之后溶液封閉到孔隙內(nèi)，長(zhǎng)時(shí)間使用或存放會(huì)造成粉末冶金多孔材料零件的腐蝕；(3)粉末冶金多孔材料零件表面孔隙率高，結(jié)構(gòu)不致密，嚴(yán)重影響了鍍覆的鎳層與粉末冶金多孔材料零件基體的結(jié)合力。目前，粉末冶金多孔材料零件采用傳統(tǒng)的電鍍法鍍鎳之后，易發(fā)生零件內(nèi)部腐蝕、鎳層表面出現(xiàn)銹斑等現(xiàn)象，甚至造成零件的整批報(bào)廢，因此是生產(chǎn)中急需解決的瓶頸問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種粉末冶金多孔材料的鍍鎳方法，以解決粉末冶金多孔材料零件鍍鎳之后易發(fā)生零件內(nèi)部腐蝕、鎳層與基體結(jié)合力差的技術(shù)問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種粉末冶金多孔材料的鍍鎳方法，包括以下步驟:A、采用揮發(fā)性有機(jī)溶劑作為清洗溶劑，對(duì)粉末冶金多孔材料進(jìn)行超聲波清洗；B、將粉末冶金多孔材料置于惰性氣體中，并施加電場(chǎng)使惰性氣體電離為惰性氣體離子，惰性氣體離子轟擊粉末冶金多孔材料表面；C、采用電弧離子鍍法在粉末冶金多孔材料表面鍍鎳。進(jìn)一步地，電弧離子鍍法鍍鎳的弧電流為70 100A，電壓為50 1000V，惰性氣體的壓強(qiáng)為O. I O. 6Pa。進(jìn)一步地，電弧離子鍍法鍍鎳的過程包括將電壓設(shè)定為800 1000V，惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面鍍鎳底層；將電壓設(shè)定為50 800V，惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. 2 O. 6Pa，在鎳底層上繼續(xù)鍍鎳至所需厚度。進(jìn)一步地，步驟B包括將粉末冶金多孔材料置于壓強(qiáng)為I 3Pa的惰性氣體中，在900 1100V偏壓的電場(chǎng)下使惰性氣體電離為惰性氣體離子，惰性氣體離子轟擊粉末冶金多孔材料表面。進(jìn)一步地,惰性氣體為氬氣。進(jìn)一步地，揮發(fā)性有機(jī)溶劑為無水乙醇。進(jìn)一步地，超聲波清洗采用的超聲波功率為I. 5 2. Okff,超聲波頻率為10 20kHz ο進(jìn)一步地，步驟A和步驟B之間，還包括將粉末冶金多孔材料進(jìn)行烘干的步驟。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案的粉末冶金多孔材料的鍍鎳方法，由于采用電弧離子鍍技術(shù)，鍍鎳過程中不存在液體接觸，從而從根本上解決了粉末冶金多孔材料鍍鎳過程中與腐蝕性液體接觸，鍍鎳之后液體殘留在基體材料孔隙中而導(dǎo)致內(nèi)部腐蝕的問題，并且所鍍覆的鎳層結(jié)合力好，膜層質(zhì)量高；采用揮發(fā)性有機(jī)溶劑作為鍍鎳之前的清洗溶劑，配合超聲波清洗方式來清洗粉末冶金多孔材料，解決了清洗溶劑殘留引發(fā)粉末冶金多孔材料內(nèi)部腐蝕 的問題；在鍍覆鎳層之前，施加電場(chǎng)使惰性氣體電離為惰性氣體離子，利用惰性氣體離子在電場(chǎng)作用下轟擊粉末冶金多孔材料表面，去除材料表面氧化膜和雜質(zhì)，進(jìn)一步增加材料表面的潔凈度，從而提高了鍍覆鎳層的結(jié)合力和膜層質(zhì)量。


構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I示出了本發(fā)明實(shí)施例的粉末冶金多孔材料鍍鎳方法得到的鎳層的金相結(jié)構(gòu)照片。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，但如下實(shí)施例僅是用以理解本發(fā)明，而不能限制本發(fā)明，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合，本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。在本發(fā)明一種典型的實(shí)施方式中，粉末冶金多孔材料的鍍鎳方法包括以下步驟A、采用揮發(fā)性有機(jī)溶劑作為清洗溶劑，對(duì)粉末冶金多孔材料進(jìn)行超聲波清洗；B、將粉末冶金多孔材料置于惰性氣體中，并施加電場(chǎng)使惰性氣體電離為惰性氣體離子，惰性氣體離子轟擊粉末冶金多孔材料表面；C、采用電弧離子鍍法在粉末冶金多孔材料表面鍍鎳。采用這樣的鍍鎳工藝流程具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)由于電弧離子鍍技術(shù)屬于物理氣相沉積技術(shù)，鍍鎳過程中不存在液體接觸，從而從根本上解決了粉末冶金多孔材料鍍鎳過程中與腐蝕性液體接觸，鍍鎳之后液體殘留在基體材料孔隙中而導(dǎo)致內(nèi)部腐蝕的最大難點(diǎn)，并且所鍍覆的鎳層具有結(jié)合力好，膜層質(zhì)量聞的優(yōu)點(diǎn)。(2)采用揮發(fā)性有機(jī)溶劑作為鍍鎳之前的清洗溶劑，配合超聲波清洗方式來清洗粉末冶金多孔材料，不僅達(dá)到了鍍鎳之前表面潔凈度的要求，而且由于揮發(fā)性有機(jī)溶劑在完成清洗之后可以快速揮發(fā)掉，解決了清洗溶劑殘留引發(fā)粉末冶金多孔材料內(nèi)部腐蝕的問題。(3)在鍍覆鎳層之前，施加電場(chǎng)使惰性氣體電離為惰性氣體離子，利用惰性氣體離子在電場(chǎng)作用下轟擊粉末冶金多孔材料表面，去除材料表面氧化膜和雜質(zhì)，進(jìn)一步增加材料表面的潔凈度，從而提高了鍍覆鎳層的結(jié)合力和膜層質(zhì)量。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，電弧離子鍍法鍍鎳的主要工藝參數(shù)選擇如下弧電流為70 100A，電場(chǎng)偏壓為50 1000V，惰性氣體壓強(qiáng)為O. I O. 6Pa。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
中，先將電壓設(shè)定為800 1000V，惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面鍍鎳底層；再將電壓設(shè)定為50 800V，惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. 2
O.6Pa，在鎳底層上繼續(xù)鍍鎳至所需厚度。其中，最終鍍鎳的“所需厚度”可以根據(jù)粉末冶金多孔材料所應(yīng)用的環(huán)境和條件，由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需要來確定。上述電弧離子鍍法鍍鎳的工藝參數(shù)設(shè)置是發(fā)明人優(yōu)選的，通過調(diào)整弧電流、電壓、惰性氣體壓強(qiáng)等工藝參數(shù)及其變化過程，發(fā)現(xiàn)上述設(shè)置的工藝參數(shù)可以使得鍍覆鎳層的結(jié)合力和膜層質(zhì)量等 能更好，從而確定了本發(fā)明技術(shù)方案的具有更佳技術(shù)效果的工藝參數(shù)。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，將經(jīng)過超聲波清洗的粉末冶金多孔材料置于壓強(qiáng)為I 3Pa的惰性氣體中，在900 1100V偏壓的電場(chǎng)下使惰性氣體電離為惰性氣體離子，惰性氣體離子轟擊粉末冶金多孔材料表面。采用惰性氣體在高偏壓的電場(chǎng)下電離成的惰性氣體離子轟擊粉末冶金多孔材料表面，在達(dá)到離子清洗的效果的同時(shí)，不會(huì)殘留雜質(zhì)成分影響后續(xù)鍍鎳。優(yōu)選地，本發(fā)明所采用的惰性氣體為氦氣。氦氣分子和氦離子具有合適的粒子大小，而且氦氣的成本較低，原料易得。在本發(fā)明具體的實(shí)施方式中，超聲波清洗所使用的揮發(fā)性有機(jī)溶劑可以是無水乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，只要能夠達(dá)到清洗效果，并且清洗之后可以快速揮發(fā)無殘留即可。優(yōu)選地，采用無水乙醇作為超聲波清洗的清洗溶劑。在本發(fā)明具體的實(shí)施方式中，超聲波清洗采用的超聲波功率為I. 5 2. OkW，超聲波頻率為10 20kHz。采用上述操作參數(shù)，可以達(dá)到較好的超聲波清洗效果。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟A和步驟B之間，還包括將粉末冶金多孔材料進(jìn)行烘干的步驟。通過烘干操作，可以確保超聲波清洗所用的有機(jī)溶劑完全揮發(fā)干凈、無殘留，從而為后續(xù)鍍鎳工藝提供保證。 下面將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果。實(shí)施例I選擇粉末冶金多孔材料零件作為待鍍零件。采用無水乙醇作為清洗溶劑，對(duì)待鍍零件進(jìn)行超聲波清洗，超聲波功率為I. 5kff,超聲波頻率為IOkHz。超聲波清洗完畢后進(jìn)行烘干。將待鍍零件裝入爐中，在爐內(nèi)抽真空，充入氬氣使氬氣的壓強(qiáng)達(dá)到2Pa，施加1000V偏壓的電場(chǎng)使氬氣電離為氬離子，氬離子轟擊待鍍零件的表面，進(jìn)行離子清洗。采用電弧離子鍍法在待鍍零件表面鍍鎳，采用的弧電流為80A，先將電壓設(shè)定為800 1000V，爐內(nèi)惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面鍍鎳底層；再將電壓設(shè)定為50 800V，爐內(nèi)惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. 2 O. 6Pa，在鎳底層上繼續(xù)鍍鎳至6 9 μ m,得到鍍覆鎳層的零件。實(shí)施例2選擇粉末冶金多孔材料零件作為待鍍零件。
采用無水乙醇作為清洗溶劑，對(duì)待鍍零件進(jìn)行超聲波清洗，超聲波功率為2. Okff,超聲波頻率為IOkHz。超聲波清洗完畢后進(jìn)行烘干。將待鍍零件裝入爐中，在爐內(nèi)抽真空，充入氬氣使氬氣的壓強(qiáng)達(dá)到IPa，施加900V偏壓的電場(chǎng)使氬氣電離為氬離子，氬離子轟擊待鍍零件的表面，進(jìn)行離子清洗。采用電弧離子鍍法在待鍍零件表面鍍鎳，弧電流設(shè)定為70A，先將電壓設(shè)定為800 1000V，爐內(nèi)惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面鍍鎳底層；再將電壓設(shè)定為50 800V，爐內(nèi)惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. 2 O. 6Pa，在鎳底層上繼續(xù)鍍鎳至6 9 μ m,得到鍍覆鎳層的零件。實(shí)施例3選擇粉末冶金多孔材料零件作為待鍍零件。 采用無水乙醇作為清洗溶劑，對(duì)待鍍零件進(jìn)行超聲波清洗，超聲波功率為I. 8kff,超聲波頻率為15kHz。將待鍍零件裝入爐中，在爐內(nèi)抽真空，充入氬氣使氬氣的壓強(qiáng)達(dá)到3Pa，施加1100V偏壓的電場(chǎng)使氬氣電離為氬離子，氬離子轟擊待鍍零件的表面，進(jìn)行離子清洗。采用電弧離子鍍法在待鍍零件表面鍍鎳，采用的弧電流為100A，先將電壓設(shè)定為800 1000V，爐內(nèi)惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面鍍鎳底層；再將電壓設(shè)定為50 800V，爐內(nèi)惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. 2 O. 6Pa，在鎳底層上繼續(xù)鍍鎳至6 9 μ m,得到鍍覆鎳層的零件。實(shí)施例4選擇粉末冶金多孔材料零件作為待鍍零件。采用丙酮作為清洗溶劑，對(duì)待鍍零件進(jìn)行超聲波清洗，超聲波功率為2. OkW，超聲波頻率為15kHz。超聲波清洗完畢后進(jìn)行烘干。將待鍍零件裝入爐中，在爐內(nèi)抽真空，充入氬氣使氬氣的壓強(qiáng)達(dá)到2Pa，施加1000V偏壓的電場(chǎng)使氬氣電離為氬離子，氬離子轟擊待鍍零件的表面，進(jìn)行離子清洗。采用電弧離子鍍法在待鍍零件表面鍍鎳，采用的弧電流為90A，先將電壓設(shè)定為800 1000V，爐內(nèi)惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面鍍鎳底層；再將電壓設(shè)定為50 800V，爐內(nèi)惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. 2 O. 6Pa，在鎳底層上繼續(xù)鍍鎳至6 9 μ m,得到鍍覆鎳層的零件。實(shí)施例5選擇粉末冶金多孔材料零件作為待鍍零件。采用無水乙醇作為清洗溶劑，對(duì)待鍍零件進(jìn)行超聲波清洗，超聲波功率為2. Okff,超聲波頻率為20kHz。超聲波清洗完畢后進(jìn)行烘干。將待鍍零件裝入爐中，在爐內(nèi)抽真空，充入氦氣使氦氣的壓強(qiáng)達(dá)到2Pa，施加1000V偏壓的電場(chǎng)使氦氣電離為氦離子，氦離子轟擊待鍍零件的表面，進(jìn)行離子清洗。采用電弧離子鍍法在待鍍零件表面鍍鎳，采用的弧電流為80A，先將電壓設(shè)定為800 1000V，爐內(nèi)惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. I O. 2Pa，在粉末冶金多孔材料表面鍍鎳底層；再將電壓設(shè)定為50 800V，爐內(nèi)惰性氣體壓強(qiáng)控制在O. 2 O. 6Pa，在鎳底層上繼續(xù)鍍鎳至6 9 μ m,得到鍍覆鎳層的零件。對(duì)比例
選擇粉末冶金多孔材料零件作為待鍍零件。用含5wt%中性金屬清洗劑的水溶液清洗待鍍零件。采用電鍍方法，工作電流密度為2 5A/dm2，在待鍍零件表面鍍覆鎳層至6 12 μ m，得到鍍覆鎳層的零件。對(duì)實(shí)施例I得到的鍍覆鎳層的零件進(jìn)行金相檢測(cè)，為更清晰地顯示鎳層，在鎳層上電鍍銅層，測(cè)試得到的金相結(jié)構(gòu)照片如圖I所示，中間的黑色層為鎳層(被腐蝕液腐蝕后)，可以看到，所鍍覆的鎳層完整，無起皮剝落，膜層質(zhì)量好。將實(shí)施例I 5以及對(duì)比例得到的鍍覆鎳層的零件采用金相法進(jìn)行厚度測(cè)試；采用GB5270的劃痕法、彎曲法測(cè)試結(jié)合力；存放一個(gè)月后觀察零件表面涂層是否有銹點(diǎn)，并剖切后檢測(cè)基體截面是否有腐蝕，確定基體中是否有溶液殘留。測(cè)試結(jié)果如表I所示表I
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金多孔材料的鍍鎳方法，其特征在于，包括以下步驟 A、采用揮發(fā)性有機(jī)溶劑作為清洗溶劑，對(duì)所述粉末冶金多孔材料進(jìn)行超聲波清洗； B、將所述粉末冶金多孔材料置于惰性氣體中，并施加電場(chǎng)使所述惰性氣體電離為惰性氣體離子，所述惰性氣體離子轟擊所述粉末冶金多孔材料表面； C、采用電弧離子鍍法在所述粉末冶金多孔材料表面鍍鎳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍍鎳方法，其特征在于，所述電弧離子鍍法鍍鎳的弧電流為70 100A,電壓為50 1000V，所述惰性氣體的壓強(qiáng)為0. I 0. 6Pa。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍍鎳方法，其特征在于，所述電弧離子鍍法鍍鎳的過程包括 將所述電壓設(shè)定為800 1000V，所述惰性氣體壓強(qiáng)控制在0. I 0. 2Pa，在所述粉末冶金多孔材料表面鍍鎳底層； 將所述電壓設(shè)定為50 800V，所述惰性氣體壓強(qiáng)控制在0. 2 0. 6Pa，在所述鎳底層上繼續(xù)鍍鎳至所需厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍍鎳方法，其特征在于，所述步驟B包括 將所述粉末冶金多孔材料置于壓強(qiáng)為I 3Pa的惰性氣體中，在900 1100V偏壓的電場(chǎng)下使所述惰性氣體電離為惰性氣體離子，所述惰性氣體離子轟擊所述粉末冶金多孔材料表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的鍍鎳方法，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍍鎳方法，其特征在于，所述揮發(fā)性有機(jī)溶劑為無水乙醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍍鎳方法，其特征在于，所述超聲波清洗采用的超聲波功率為I. 5 2. OkW，超聲波頻率為10 20kHz。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍍鎳方法，其特征在于，所述步驟A和所述步驟B之間，還包括將所述粉末冶金多孔材料進(jìn)行烘干的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種粉末冶金多孔材料的鍍鎳方法。該方法包括以下步驟A、采用揮發(fā)性有機(jī)溶劑作為清洗溶劑，對(duì)粉末冶金多孔材料進(jìn)行超聲波清洗；B、將粉末冶金多孔材料置于惰性氣體中，并施加電場(chǎng)使惰性氣體電離為惰性氣體離子，惰性氣體離子轟擊粉末冶金多孔材料表面；C、采用電弧離子鍍法在粉末冶金多孔材料表面鍍鎳。本發(fā)明的鍍鎳方法從根本上解決了粉末冶金多孔材料鍍鎳過程中與腐蝕性液體接觸，鍍鎳之后液體殘留在基體材料孔隙中而導(dǎo)致內(nèi)部腐蝕的問題，而且還解決了清洗溶劑殘留引發(fā)粉末冶金多孔材料內(nèi)部腐蝕的問題，并且所鍍覆的鎳層結(jié)合力好，膜層質(zhì)量高。
文檔編號(hào)C23C14/02GK102965626SQ201210548670
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者呂亮, 諶曲平, 汪云程, 張小水, 鄒陽 申請(qǐng)人:中國(guó)南方航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司