一种高耐蚀复合银层及制备工艺的制作方法

1.本发明属于表面处理技术，涉及一种高耐蚀复合银层及制备工艺。


背景技术：

2.电镀银层是航空发动机的常用镀层之一，主要为了防止发动机零件在使用过程中发生高温粘接。随着国家对海洋的逐步探索，使用常用电镀工艺已无法满足相关装备在海洋环境下的高耐蚀要求。银镀层为阴极性镀层，在海洋环境下几乎没有防护能力。为了提高武器装备在海洋环境中的稳定性，延长装备使用寿命，高耐蚀复合银层工艺亟待被研发。


技术实现要素：

3.本发明目的是：提出一种高耐蚀复合银层制备工艺，镀覆高耐蚀复合银镀层的不锈钢及高温合金零件在经过700℃下保温2h之后，可通过192h酸性盐雾试验，且银镀层防高温粘接的性能不受明显影响。
4.本发明的技术方案是：一种高耐蚀复合银层，复合银层包括镍底层、高电位银镀层、低电位银镀层、封闭层。
5.所述镍底层厚度为1～2μm、高电位银镀层厚度2～4μm；低电位银镀层厚度2～4μm；封闭层小于1μm。
6.高耐蚀复合银层的制备工艺，包括以下步骤：
7.1)镍底层：使用氨基磺酸体系制备致密镍底层；
8.2)高电位银层：制备工艺为；真空离子镀银工艺或磁控溅射镀银工艺；
9.3)低电位银层：使用电镀的方法制备低电位银镀层；
10.4)封闭层：封闭层使用溶胶凝胶层进行封闭。
11.所述镍底层的制备工艺为：氨基磺酸镍300g/l～450g/l、氯化镍0g/l～15g/l、硼酸30g/l～45g/l、ph值3.5～4.5、温度40℃～60℃、阴极电流密度1a/dm2～2a/dm2。
12.所述真空离子镀银工艺为：辉光放电清洗—银镀层沉积—喷丸致密化；银镀层沉积参数为：真空度≤7.0
×
10-3pa、沉积温度190
±
5℃、氩气分压0.2～1.0pa，沉积偏压220～350v。
13.所述磁控溅射镀银工艺银镀层沉积参数为：真空度≤5.0
×
10-3pa、氩气分压0.3～0.7pa，直流溅射，沉积电压300～340v。
14.所述高电位银镀层的自腐蚀电位高；低电位银镀层的自腐蚀电位低。
15.所述电镀的方法制备低电位银镀层的工艺为：银离子20g/l～30g/l；银无氰络合剂80g/l～120g/l；缓冲剂40g/l～80g/l；光亮剂0.1g/l～1g/l；温度20～60℃。电镀方式为脉冲电镀，参数为：正向脉冲占空比5％～20％，周期为1～4ms，时间1000μm，平均电流0.2a/dm2～1.0a/dm2；反向脉冲占空比5％～20％，周期为1～4ms，时间100μm，平均电流0.2a/dm2～1.0a/dm2。
16.所述银无氰络合剂指海因及其衍生物、烟酸及其衍生物、亚氨基二酸及其衍生物、
丁二酰亚胺、胺离子的一种或几种；缓冲剂指硼酸及其盐、柠檬酸及其盐、碳酸盐、胺盐的一种或几种；光亮剂指2-联吡啶、聚乙烯亚胺、苯并三氮唑、1，4-丁炔二醇的一种或几种。
17.所述溶胶凝胶层封闭溶液成分包括：有机硅、锆盐、表面活性剂；制备参数为：镀银件浸泡30min后，500℃下烘干2h。
18.本发明优点是：本发明使用高温下可保持稳定的镍层作为电镀底层，同时使用氨基磺酸体系制备致密镍层，降低镀层孔隙率；在镍底层上镀覆纯净度高的真空离子镀银层或磁控溅射镀银层；继续在高纯银镀层上沉积有机杂质较多的无氰电镀银层，使复合银镀层内部产生电位差，抵消基体的腐蚀倾向；使用脉冲电镀制备低电位银镀层，降低镀层缺陷，提高镀层均匀性，降低镀层孔隙率；使用有机硅、锆盐等经过高温灼烧后生成的氧化物对镀层缺陷进行封闭，进一步隔绝基体与环境。本发明通过降低银镀层孔隙率，完全隔绝基体与外界环境的接触；并通过镀覆高低不同电位的银镀层，形成层间电位差，抵消基体的腐蚀倾向，从而提高镀银件的耐蚀性。镀覆高耐蚀复合银层的高温部件抵抗酸性盐雾性能明显增强。
具体实施方式
19.下面对本发明做进一步详细说明。
20.一种高耐蚀复合银层，复合银层包括镍底层、高电位银镀层、低电位银镀层、封闭层。
21.高耐蚀复合银层制备工艺，包括以下步骤：
22.1)底层：1～2μm的电镀镍层，制备溶液及工艺参数为：氨基磺酸镍300g/l～450g/l、氯化镍0g/l～15g/l、硼酸30g/l～45g/l、ph值3.5～4.5、温度40℃～60℃、阴极电流密度1a/dm2～2a/dm2；
23.2)高电位银层：厚度为2～4μm，制备工艺为如下。
24.真空离子镀银工艺
25.工艺过程为：辉光放电清洗—银镀层沉积—喷丸致密化。
26.银镀层沉积参数为：真空度≤7.0
×
10-3
pa、沉积温度190
±
5℃、氩气分压0.2～1.0pa，沉积偏压220～350v。
27.磁控溅射镀银工艺
28.银镀层沉积参数为：真空度≤5.0
×
10-3
pa、氩气分压0.3～0.7pa，直流溅射，沉积电压300～340v。
29.3)低电位银层：厚度为2～4μm，制备溶液成分为：银离子20g/l～30g/l、银无氰络合剂80g/l～120g/l、缓冲剂40g/l～80g/l、光亮剂0.1g/l～1g/l、温度20～60℃。电镀工艺参数为：正向脉冲占空比5％～20％，周期为1～4ms，时间1000μm，平均电流0.2a/dm2～1.0a/dm2；反向脉冲占空比5％～20％，周期为1～4ms，时间100μm，平均电流0.2a/dm2～1.0a/dm2。
30.4)封闭层：厚度为1μm以下，制备溶液成分为：有机硅，锆盐，表面活性剂。制备参数为：镀银件浸泡30min后，500℃下烘干2h。
31.高电位银镀层的自腐蚀电位较高；低电位银镀层的自腐蚀电位较低。
32.实施例1
33.使用gh2132作为电镀基体。
34.1)底层
35.电镀溶液：氨基磺酸镍300g/l、硼酸30g/l、余量为水；
36.电镀工艺参数：温度40℃、阴极电流密度1a/dm2、电镀时间20min。
37.2)高电位银层
38.工艺名称：真空离子镀银。
39.工艺过程为：辉光放电清洗—银镀层沉积—喷丸致密化。
40.银镀层沉积参数为：真空度≤7.0
×
10-3
pa、沉积温度190
±
5℃、氩气分压0.2～1.0pa，沉积偏压220～350v。
41.3)低电位银层
42.电镀溶液：银离子20g/l、5，5-二甲基海因80g/l、碳酸钾40g/l～80g/l、聚乙烯亚胺-600 0.1g/l、余量为水；
43.电镀工艺参数：温度50℃；正向脉冲占空比10％，周期为2ms，时间1000μm，平均电流0.6a/dm2；反向脉冲占空比10％，周期为2ms，时间100μm，平均电流0.2a/dm2。
44.4)封闭层
45.封闭剂配方：kh560 100g、正丙醇锆20g、十二烷基硫酸钠0.1g、无水乙醇500g；
46.膜层制备参数：镀银件浸泡30min后，500℃下烘干2h。
47.实施例2
48.使用gh2132作为电镀基体。
49.1)底层
50.电镀溶液：氨基磺酸镍350g/l、氯化镍10g/l、硼酸30g/l、余量为水；电镀工艺参数：温度50℃、阴极电流密度1a/dm2、电镀时间20min。
51.2)高电位银层
52.工艺名称：真空离子镀银。
53.工艺过程为：辉光放电清洗—银镀层沉积—喷丸致密化。
54.银镀层沉积参数为：真空度≤7.0
×
10-3
pa、沉积温度190
±
5℃、氩气分压0.2～1.0pa，沉积偏压220～350v。
55.3)低电位银层
56.电镀溶液：银离子20g/l、烟酸50g/l、氨水40g/l、硫酸铵40g/l～80g/l、0.1g/l、余量为水；
57.电镀工艺参数：温度50℃；正向脉冲占空比10％，周期为2ms，时间1000μm，平均电流0.6a/dm2；反向脉冲占空比10％，周期为2ms，时间100μm，平均电流0.2a/dm2。
58.4)封闭层
59.封闭剂配方：kh560 100g、正丙醇锆20g、十二烷基硫酸钠0.1g、无水乙醇500g；
60.膜层制备参数：镀银件浸泡30min后，500℃下烘干2h。
61.实施例3
62.使用gh2132作为电镀基体。
63.1)底层
64.电镀溶液：氨基磺酸镍350g/l、氯化镍10g/l、硼酸30g/l、余量为水；电镀工艺参
数：温度50℃、阴极电流密度1a/dm2、电镀时间20min。
65.2)高电位银层
66.工艺名称：磁控溅射镀银工艺
67.银镀层沉积参数为：真空度≤5.0
×
10-3
pa、氩气分压0.3～0.7pa，直流溅射，沉积电压300～340v。
68.3)低电位银层
69.电镀溶液：银离子20g/l、烟酸50g/l、氨水40g/l、硫酸铵40g/l～80g/l、0.1g/l、余量为水；
70.电镀工艺参数：温度50℃；正向脉冲占空比10％，周期为2ms，时间1000μm，平均电流0.6a/dm2；反向脉冲占空比10％，周期为2ms，时间100μm，平均电流0.2a/dm2。
71.4)封闭层
72.封闭剂配方：kh560 100g、正丙醇锆20g、十二烷基硫酸钠0.1g、无水乙醇500g；
73.膜层制备参数：镀银件浸泡30min后，500℃下烘干2h。
74.三个实施例使用了三种不同的工艺参数，基材为4169的镀银件在700℃保温2h后，仍然可以经过192h酸性盐雾试验。