電解液A中電鍍鎳。
[0030] (3)電鍍好的材料用蒸餾水洗凈之后，將陰陽電極連接好后浸入電解液B中電鍍 猛。
[0031] (4)將電鍍后的試樣放入管式氣氛爐中進行熱處理，熱處理結束后即得具有厚度 為40~75μπι的銅鎳錳合金表面層的銅材。
[0032] 電解液Α中陽極材料為純鎳；陰極為純銅。電解液Β中陽極材料為石墨；陰極為由經 過電解液A電鍍之后得到的材料。
[0033]電解裝置圖如圖1所示;熱處理裝置圖如圖2所示。
[0034] 實施例1
[0035] 陰陽電極依次經過打磨、堿洗除油、酸洗活化后浸入電解液中電解。電解液A中 NiS〇4、NiCl2、HB03質量比為6:1:1，硫酸鎳濃度為200g/L，沉積電流密度為lA/dm 2,沉積溫度 為40°C，沉積時間為20min。電解液B中MnS〇4、（NH4)2S〇4質量比為1:1，硫酸錳濃度為75g/L， 沉積電流密度為4A/dm 2，沉積溫度為20°C，沉積時間為20min。將電鍍后的試樣放入管式氣 氛爐，預先通氬氣置換出體系中的空氣后，再以2°C/min的升溫速度升溫，800°C熱處理lh， 整個過程中維持氬氣流量70mL/min。熱處理后材料的晶體結構如圖3所示。該工藝條件下得 到的銅鎳錳合金是面心立方固溶體，合金層厚度為40μπι。該工藝合金的晶格常數為 4.1695Α,.電阻率為0.051 Ω · mm2 · m-S顯微硬度為327.21~389.55狀，腐蝕電流密度為 2.07X10-6A/cm 2〇
[0036] 實施例2
[0037] 陰陽電極依次經過打磨、堿洗除油、酸洗活化后浸入電解液中電解。電解液A中 NiS〇4、NiCl2、HB03質量比為6:2:1，硫酸鎳濃度為25(^/1，沉積電流密度為24/(1111 2，沉積溫度 為50°C，沉積時間為30min。電解液B中MnS〇4、（NH4)2S〇4質量比為1:1，硫酸錳濃度為75g/L， 沉積電流密度為5A/dm 2，沉積溫度為20°C，沉積時間為20min。將電鍍后的試樣放入管式氣 氛爐，預先通氬氣置換出體系中的空氣后，再以3°C/min的升溫速度升溫，850°C熱處理2h， 整個過程中維持氬氣流量80mL/min。熱處理后材料的截面掃描電鏡圖片(SEM)以及元素分 布如圖4、圖5所示。合金層與基體金屬之間沒有出現任何裂縫，表明基體與合金之間連接強 度較好。從圖中可看出Μη在合金內與Ni較好的固溶后形成了MnNi固溶物，實現沉淀強化的 作用。圖5顯示合金層的厚度約為53μπι。該工藝合金的晶格常數為4,1736Λ，電阻率為0.064 Ω · _2 · m-S顯微硬度為362.67HV，腐蝕電流密度為6.47X10-6A/cm2。
[0038] 實施例3
[0039] 陰陽電極依次經過打磨、堿洗除油、酸洗活化后浸入電解液中電解。電解液A中 NiS〇4、NiCl2、HB03質量比為8:1:1，硫酸鎳濃度為250g/L，沉積電流密度為2A/dm 2,沉積溫度 為50 °C，沉積時間為20miη。電解液B中MnS〇4、（順4) 2S〇4質量比為2:1，硫酸錳濃度為100g/L， 沉積電流密度為6A/dm2，沉積溫度為30°C，沉積時間為30min。將電鍍后的試樣放入管式氣 氛爐，預先通氬氣置換出體系中的空氣后，再以4°C/min的升溫速度升溫，900°C熱處理3h， 整個過程中維持氬氣流量80mL/min。熱處理后材料的顯微硬度如圖6所示，與純銅（140HV) 相比顯微硬度提高了 149.69%。該工藝合金層厚度為64μπι，其晶格常數為4.1718A，電阻率 為0 · 061 Ω · mm2 · m-1，顯微硬度為349 · 57HV，腐蝕電流密度為7 · 41 X 10-6A/cm2。
[0040] 實施例4
[0041] 陰陽電極依次經過打磨、堿洗除油、酸洗活化后浸入電解液中電解。電解液A中 NiS〇4、NiCl2、HB03質量比為8:2:1，硫酸鎳濃度為30(^/1，沉積電流密度為3六/(1111 2，沉積溫度 為60°C，沉積時間為30min。電解液B中MnS〇4、（NH4)2S〇4質量比為2:1，硫酸錳濃度為125g/L， 沉積電流密度為8A/dm 2，沉積溫度為30°C，沉積時間為30min。將電鍍后的試樣放入管式氣 氛爐，預先通氬氣置換出體系中的空氣后，再以5°C/min的升溫速度升溫，950°C熱處理4h， 整個過程中維持氬氣流量90mL/min。熱處理后材料的電阻率如圖7所示。熱處理后材料的極 化曲線如圖8所示，與純銅（1.745 X 1 (T5A/cm2)相比腐蝕電流密度下降了 75.61%。該工藝合 金層的厚度為75以111，它的晶格常數為4.1782入，電阻率為〇.〇56〇*111 1112*1^1，顯微硬度為 392 · 36HV，腐蝕電流密度為 4 · 256 X 10-6A/cm2。
【主權項】
1. 一種高性能的表面合金化銅材料的制備方法，其具體步驟如下： (1) 將純銅基體打磨拋光，然后進行堿洗酸洗活化； (2) 連接電路，打開直流電源，將陰陽電極連接好后浸入鍍鎳電解液A中電鍍鎳;其中陽 極材料為純鎳;陰極為步驟(1)活化后的純銅； (3) 將步驟(2)電鍍好的材料用蒸餾水洗凈之后作為陰極，再將陰陽電極連接好后浸入 鍍錳電解液B中電鍍錳;其中陽極材料為石墨； (4) 將電鍍后的試樣放入管式氣氛爐中進行熱處理，熱處理結束后即得高性能的表面 合金化銅材料。2. 根據權利要求1所述的的制備方法，其特征在于鍍鎳電解液A為Ni S〇4、Ni C12和HB〇3的 水溶液;其中NiS〇4、NiCl2和HB〇3的質量比為(6~8): (1~2): 1，硫酸鎳的濃度為200~300g/ L〇3. 根據權利要求1所述的的制備方法，其特征在于步驟(2)鍍鎳時的沉積電流密度為1 ~3A/dm2，沉積溫度為40~60 °C，沉積時間為20~30min。4. 根據權利要求1所述的的制備方法，其特征在于鍍錳電解液B為MnS〇4和(NH4) 2S〇4的水 溶液;其中MnS〇4與(NH4)2S〇4質量比為（1~2):1，硫酸錳的濃度為75~125g/L。5. 根據權利要求1所述的的制備方法，其特征在于步驟(3)鍍錳時的沉積電流密度為4 ~8A/dm2，沉積溫度為20~30 °C，沉積時間為20~30min。6. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:將電鍍后的試樣放入管式氣氛爐，預 先通氬氣置換出體系中的空氣后，再以2-5°C/min的升溫速度升溫，熱處理溫度800~950 °C，保溫1~4小時后冷卻，整個過程中維持氬氣流量70~90mL/min。7. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所制備的高性能的表面合金化銅材料 的厚度為40~75μπι。
【專利摘要】本發明涉及一種高性能的表面合金化銅材料的制備方法，該方法是通過采用直流電解的方法在純銅表面先獲得鎳沉積層再獲得錳沉積層，然后進行熱處理制得一種銅基銅鎳錳合金材料。本發明縮短了工藝流程，可以控制相應的厚度，提高了工作效率，大大降低了能耗；所提出的制備工藝得到的厚度為40～75μm的銅鎳錳合金具有面心立方晶體結構，晶格常數為，電阻率為0.051～0.064Ω·mm2·m-1，顯微硬度為327.21～392.36HV，腐蝕電流密度為2.07×10-6～7.41×10-6A/cm2。
【IPC分類】C25D3/54, C25D3/12, C25D5/50, C25D5/12
【公開號】CN105568324
【申請號】CN201610106004
【發明人】朱承飛, 馬超, 瞿澄, 姚力軍
【申請人】南京工業大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年2月25日