一種鎳鉬鋁稀土-二硅化鉬復(fù)合鍍層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種熱涂層技術(shù)，具體來說是一種鎳鉬鋁稀土 - 二硅化鉬復(fù)合鍍層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大幅度提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度的切實(shí)可行的方法是采用熱障涂層技術(shù)。獲得實(shí)際應(yīng)用的熱障涂層大多為雙層結(jié)構(gòu)，陶瓷層由于具有隔熱、抗腐蝕、沖刷和侵蝕性能，作為熱障涂層的表層。由于陶瓷與高溫結(jié)構(gòu)材料的熱膨脹系數(shù)不匹配，需要起著抗高溫氧化腐蝕和改善基體與陶瓷涂層物理相容性的作用的金屬粘結(jié)層，金屬粘結(jié)層為底層。目前熱障涂層普遍采用的一種粘結(jié)層材料為MCrAlY(M:N1、Co或Ni+Co)。我們研究了鎳鉬鍍層、鎳鉬稀土鍍層、鎳鉬-二硅化鉬復(fù)合鍍層、鎳鉬稀土 - 二硅化鉬復(fù)合鍍層、鎳鉬鋁鍍層、鎳鉬鋁稀土鍍層作為粘結(jié)層。在鎳鉬鋁稀土鍍層中加入適量的二硅化鉬，可提高粘結(jié)層的抗高溫氧化腐蝕性，但目前尚沒有鎳鉬鋁稀土 - 二硅化鉬復(fù)合鍍層實(shí)際應(yīng)用的報(bào)道。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鎳鉬鋁稀土 - 二硅化鉬復(fù)合鍍層的制備方法，所述的這種鎳鉬鋁稀土 - 二硅化鉬復(fù)合鍍層的制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中的粘結(jié)層材料抗高溫氧化腐蝕的效果不佳的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明提供了一種鎳鉬鋁稀土 - 二硅化鉬復(fù)合鍍層的制備方法，包括如下步驟:
(1)一個(gè)將粒徑為10nm?10um的二娃化鉬微粒進(jìn)行酸洗、水洗、干燥的步驟；
(2)—個(gè)配置稀土鹽溶液的步驟，將稀土氧化物溶于酸中，配制成稀土鹽溶液，稀土鹽溶液中稀土的濃度為:10?60g/L，
(3)稱取鎳鹽、鉬化合物、鋁鹽、稀土鹽、絡(luò)合劑、氯化物，用水溶解，使得鎳鹽、鉬化合物、鋁鹽、稀土鹽、絡(luò)合劑、氯化物的濃度分別為9~405g/L、9~805g/L、9~355g/L、0.04~12g/L、4~105g/L、9~305g/L，用堿溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為7.3?9.6，制成鎳鹽-鉬化合物-鋁鹽-稀土鹽-絡(luò)合劑-氯化物混合液；其中鎳鹽為硝酸鎳、氯化鎳、或者硫酸鎳中的一種或兩種以上組成的混合物；鉬化合物為鉬酸銨、五氯化鉬、磷鉬酸銨、或者鉬酸鈉中的一種或兩種以上組成的混合物；鋁鹽為硫酸鋁、或者三氯化鋁中的一種或兩種組成的混合物；絡(luò)合劑為羥基乙酸、氨基乙酸、檸檬酸、草酸、乳酸、蘋果酸、丁二酸、或者酒石酸中的一種和一種以上的絡(luò)合劑混合物；氯化物為氯化銨、氯化鈉、或者氯化鉀中的一種和一種以上的氯化物混合物；
(4)將步驟(1)制備的二硅化鉬微粒、第一批鎳鹽-鉬化合物-鋁鹽-稀土鹽-絡(luò)合劑-氯化物混合液與表面活性劑混合，第一批鎳鹽-鉬化合物-鋁鹽-稀土鹽-絡(luò)合劑-氯化物混合液和二硅化鉬的體積質(zhì)量比為1?2ml: lg，研磨后轉(zhuǎn)入容器中添加第二鎳鹽-鉬化合物-鋁鹽-稀土鹽-絡(luò)合劑-氯化物混合液，使得二硅化鉬的濃度為3?60g/L，表面活性劑濃度為0.009?0.95g/L，并在轉(zhuǎn)速為300?900rpm條件下機(jī)械攪拌4?12 h，制得電鍍液，表面活性劑選自曲拉通X-100、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、溴化十六烷基吡啶、聚乙二醇6000中的一種或一種以上的混合物；
(5)將待鍍的鍍件放入電鍍液中電鍍，陽(yáng)極為鎳，陰極為待電鍍鎳合金，電鍍的工藝條件為脈沖頻率500?5000Hz、占空比為0.4?0.9、電流密度10?25A/dm2，電鍍液pH值
7.3?9.6，電鍍溫度30?60°C，攪拌轉(zhuǎn)速100?600rpm，電鍍時(shí)間10?60min，電鍍完畢后，鍍件用水沖洗，風(fēng)干得到鎳鉬鋁稀土 - 二硅化鉬復(fù)合鍍層。
[0006]進(jìn)一步的，在步驟1)中，將粒徑為10nm?10um的二娃化鉬微粒先用丙酮清洗，再浸泡于1?6mol/L的鹽酸溶液中0.2?lh，抽濾，水洗至中性，在50?100°C下干燥0.5?5h0
[0007]進(jìn)一步的，其中稀土氧化物為鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔、鈧稀土氧化物中的一種或一種以上的稀土氧化物的混合物；酸為硝酸、鹽酸中的一種。
[0008]進(jìn)一步的，所述的酸的濃度為質(zhì)量百分比濃度為60~90%。
[0009]進(jìn)一步的，所述的堿溶液為碳酸鈉溶液，其質(zhì)量百分比濃度為5~20%。
[0010]采用Bruker AXS Microanalysis GmbH能譜儀測(cè)定鎳鉬鋁稀土-二硅化鉬復(fù)合中鋁和硅含量分別為1.8?18.3%和1.6?7.6%ο
[0011]
【具體實(shí)施方式】
實(shí)施例1
稱取粒徑為10 μ m 二娃化鉬微粒3g于100mL的燒杯中，加5mL丙酮，攪拌5min，抽濾，將二娃化鉬微粒于50mL的燒杯中，加6mol.L 1鹽酸溶液5mL，浸泡0.2h,抽濾，水洗至中性，在50°C烘箱中干燥5h。稱取0.5798g氧化釤于50mL小燒杯中，在攪拌下加6mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至50mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釤濃度為10g/L。在2L的燒杯中加入9g硝酸鎳、9g磷鉬酸銨、9g三氯化鋁、9g羥基乙酸、2g草酸、9g氯化銨，加上述釤濃度為10g/L溶液4mL，加980mL水溶解形成硝酸鎳-磷鉬酸銨-三氯化鋁-硝酸釤-羥基乙酸-草酸-氯化銨混合溶液，用碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為7.3，移入1L容量瓶中，用水稀釋至刻度。
[0012]將上述處理的二硅化鉬微粒于研缽中，加0.009g聚乙二醇6000表面活性劑、6mL上述配制的硝酸鎳-磷鉬酸銨-三氯化鋁-硝酸釤-羥基乙酸-草酸-氯化銨混合液，研磨30 min，轉(zhuǎn)入2L的燒杯中，加入994mL上述配制的硝酸鎳-磷鉬酸銨-三氯化鋁-硝酸釤-羥基乙酸-草酸-氯化銨混合液，機(jī)械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為300rpm，攪拌時(shí)間為12h，制得電鍍液。將80mmX80mmX0.5mm的待鍍鎳合金板放入電鍍液中并為陰極，陽(yáng)極為150mmX 100mmX 2mm的電解鎳板，磁力攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為lOOrprn，電流密度為ΙΟΑ/dm2，電鍍液pH值為7.3，溫度為30°C，施鍍時(shí)間為60min。取出鍍件，用水沖洗凈，風(fēng)干。采用BrukerAXS Microanalysis GmbH能譜儀測(cè)定鎳鉬鋁-二硅化鉬鍍層中鋁和硅的含量分別為1.8%和 1.6% ο
[0013]
實(shí)施例2 稱取粒徑為10nm 二娃化鉬微粒60g于200mL的燒杯中，加lOOmL丙酮，攪拌5min，抽濾，將二硅化鉬微粒于200mL的燒杯中，加lmol.L 1鹽酸溶液lOOmL，浸泡lh，抽濾，水洗至中性，在100°C烘箱中干燥0.5ho稱取6.9150g氧化IL于lOOmL小燒杯中，在攪拌下加55mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至lOOmL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釓濃度為60g/L。稱取7.6200g氧化釔于lOOmL小燒杯中，在攪拌下加55mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至lOOmL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釔濃度為60g/L。在2L的燒杯中加入205g氯化鎳、200g硫酸鎳、805g鉬酸銨、150g三氯化鋁、205g硫酸鋁、30g氨基乙酸、75g檸檬酸、155g氯化鈉、150g氯化鉀，加上述釓濃度為60g/L的溶液lOOmL和上述釔濃度為60g/L的溶液100mL，加785mL水溶解形成氯化鎳-硫酸鎳-鉬酸銨-三氯化鋁-硫酸鋁-硝酸釓-硝酸釔-氨基乙酸-檸檬酸-氯化鈉-氯化鉀混合溶液，用碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為9.6，移入1L容量瓶中，用水稀釋至刻度。將上述處理的二硅化鉬微粒于研缽中，加0.45g溴化十六烷基吡啶和0.5g曲拉通X-100表面活性劑、60mL上述配制的氯化鎳-硫酸鎳-鉬酸銨-三氯化鋁-硫酸鋁-硝酸釓-硝酸釔-氨基乙酸-檸檬酸-氯化鈉-氯化鉀混合液，研磨30 min,轉(zhuǎn)入2L的燒杯中，加入940mL上述配制的氯化鎳-硫酸鎳-鉬酸銨-三氯化鋁-硫酸鋁-硝酸釓-硝酸釔-氨基乙酸-檸檬酸-氯化鈉-氯化鉀混合液，機(jī)械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為900rpm，攪拌時(shí)間為4h，制得電鍍液。將80mm X 80mm X 0.5mm的待鍍鎳合金板放入電鍍液中并為陰極，陽(yáng)極為150mmX 100mmX2mm的電解鎳板，磁力攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為600rpm，電流密度為25A/dm2，電鍍液pH值為9.6，溫度為60°C，施鍍時(shí)間為lOmin。取出鍍件，用水沖洗凈，風(fēng)干。采用Bruker AXS Microanalysis GmbH能譜儀測(cè)定鎳鉬鋁-二硅化鉬鍍層中鋁和硅的含量分別為18.3%和7.6%。
[0014]
實(shí)施例3
稱取粒徑為5 μπι二娃化鉬微粒30g于100mL的燒杯中，加50mL丙酮，攪拌5min，抽濾，將二娃化鉬微粒于100mL的燒杯中，加3mol.L 1鹽酸溶液50mL，浸泡0.6h，抽濾，水洗至中性，在75°C烘箱中干燥3h。稱取5.8640g氧化鑭于100mL小燒杯中，在攪拌下加30mL質(zhì)量濃度為37%的鹽酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至100mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中鑭濃度為50g/L。稱取0.5686g氧化镥于50mL小燒杯中，在攪拌下加3mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至50mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中镥濃度為10g/L。在2L的燒杯中加入203g硝酸鎳、203g五氯化鉬、200g磷鉬酸銨、178g三氯化鋁、20g乳酸、33g酒石酸、53g氯化鉀、100g氯化銨，加上述鑭濃度為50g/L的溶液100mL和上述镥濃度為10g/L的溶液100mL，加785mL水水溶解形成硝酸鎳-五氯化鉬-磷鉬酸銨-三氯化鋁-氯化鑭-硝酸镥-乳酸-酒石酸-氯化鉀-氯化銨混合溶液，用碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為8.5，移入1L容量瓶中，用水稀釋至刻度。將上述處理的二硅化鉬微粒于研缽中，加0.45g十六烷基三甲基溴化銨表面活性劑、45mL上述配制的硝酸鎳-五氯化鉬-磷鉬酸銨-三氯化鋁-氯化鑭-硝酸镥-乳酸-酒石酸-氯化鉀-氯化銨混合液，研磨30 min,轉(zhuǎn)入2L的燒杯中，加入955mL上述配制的硝酸鎳-五氯化鉬-磷鉬酸銨-三氯化鋁-氯化鑭-硝酸镥-乳酸-酒石酸-氯化鉀-氯化銨混合液，機(jī)械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為600rpm，攪拌時(shí)間為8h，制得電鍍液。將80mmX80mmX0.5mm的待鍍鎳合金板放入電鍍液中并為陰極，陽(yáng)極為150mmX 100mmX 2mm的電解鎳板，磁力攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為350rpm，電流密度為17.5A/dm2，電鍍液pH值為8.5，溫度為45°C，施鍍時(shí)間為45min。取出鍍件，用水沖洗凈，風(fēng)干。采用Bruker AXS Microanalysis GmbH能譜儀測(cè)定鎳鉬招-二娃化鉬鍍層中招和娃的含量分別為 10.7% 和 4.8%ο
[0015]
實(shí)施例4
稱取粒徑為1 μ m 二娃化鉬微粒16g于50mL的燒杯中，加20mL丙酮，攪拌5min，抽濾，將二娃化鉬微粒于50mL的燒杯中，加2mol.L 1鹽酸溶液20mL，浸泡0.8h，抽濾，水洗至中性，在85°C烘箱中干燥1.5ho稱取2.8588g氧化鉺于50mL小燒杯中，在攪拌下加15mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至lOOmL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液