本發(fā)明涉及一種提高鎳鋁青銅耐腐蝕性的方法，屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鎳鋁青銅(NAB)合金因其所具有的良好的耐腐蝕性能和高的機械性能而被廣泛應(yīng)用于海洋環(huán)境中，如海水管道、艦船閥門和海上鉆井平臺設(shè)備等。鑄態(tài)鎳鋁青銅組織較為復(fù)雜，主要包括粗大的富銅α相、殘留馬氏體β′相以及金屬間化合物κ相(κⅠ，κⅡ，κⅢ，κⅣ)。由于各相在化學(xué)成分以及結(jié)構(gòu)上的不同，導(dǎo)致各相腐蝕行為的差異，從而造成選相腐蝕的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，在中性腐蝕介質(zhì)中，β′相以及共析組織α+κⅢ中的α相最先發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致材料的失效。此外，鑄態(tài)鎳鋁青銅存在著成分偏析、晶粒粗大、組織疏松等缺陷，在高腐蝕、高副交變載荷海洋環(huán)境下容易發(fā)生腐蝕疲勞及點蝕等現(xiàn)象，大大降低了材料的使用壽命，限制著人類海洋活動的發(fā)展。

目前，針對提高鎳鋁青銅材料耐蝕性能的方法主要有攪拌摩擦加工、熱噴涂、表面激光熔覆及熱處理等。但以上所述處理方法往往存在著處理溫度較高、殘余應(yīng)力過大、無法避免選相腐蝕等一系列問題。

Cr作為一種耐蝕性元素往往被添加于各種合金中，但由于元素熔點的差異，很難在冶煉過程中將其加入到鎳鋁青銅材料中。離子注入技術(shù)是將離子加速后注入到金屬表面，所注入離子不受擴散及固溶度的影響，可以獲得優(yōu)異的改性效果。本發(fā)明采用離子注入技術(shù)在鎳鋁青銅表面形成富Cr耐蝕層來提高材料的耐蝕性能的方法，目前還沒有報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高鎳鋁青銅耐腐蝕性的方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種提高鎳鋁青銅耐腐蝕性的方法，其包括如下步驟：

將鎳鋁青銅進行表面拋光后，清洗干凈，在30～40kV的電壓、1～2mA的電流下進行離子注入，在所述鎳鋁青銅的表面形成耐腐蝕層。

作為優(yōu)選方案，所述離子注入的劑量為每平方厘米1×10¹⁶～5×10¹⁷。

作為優(yōu)選方案，所述鎳鋁青銅為真空熔煉的鑄態(tài)合金，成分為9～12wt％的鋁、2～6wt％的鎳、3～6wt％的鐵、1～2wt％的錳，余量為銅。

作為優(yōu)選方案，所述耐腐蝕層的厚度為40～100nm，注入元素在耐腐蝕層內(nèi)呈類高斯分布。

作為優(yōu)選方案，所述注入元素為Cr。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、改性效果明顯，能夠有效抑制鎳鋁青銅選相腐蝕的發(fā)生；

2、直接對鎳鋁青銅表面材料進行改性，表面耐蝕層與基體合金間為化學(xué)鍵結(jié)合，無需考慮結(jié)合力問題；

3、能夠精確控制注入金屬離子的種類和含量，實現(xiàn)對耐蝕層成分與厚度的調(diào)控；

4、離子注入過程中無需高溫，不會引起鎳鋁青銅內(nèi)部組織的相變，提高耐蝕性能的同時不犧牲其機械性能；

5、不會導(dǎo)致工件的變形和尺寸的改變。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一個實施例的注入層內(nèi)部各元素含量隨著注入深度的變化圖片；

圖2為本發(fā)明實施例的鑄態(tài)鎳鋁青銅與注入不同劑量Cr離子后的鎳鋁青銅在3.5％NaCl溶液中的極化曲線對比圖；

圖3為本發(fā)明實施例的鑄態(tài)鎳鋁青銅與注入不同劑量Cr離子后的鎳鋁青銅在3.5％NaCl溶液中的電化學(xué)阻抗譜曲線對比圖；

圖4為本發(fā)明實施例的鑄態(tài)鎳鋁青銅與注入不同劑量Cr離子后的鎳鋁青銅鹽霧實驗前后表面宏觀照片對比圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

本實例涉及一種離子注入提高鎳鋁青銅耐蝕性能的方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一：將鑄態(tài)鎳鋁青銅表面依次經(jīng)400#—800#—1200#—2000#水砂紙機械打磨，然后用0.5μm的金剛石研磨膏將其拋光至鏡面。將試樣放于酒精溶液中超聲15min，隨后用去離子水沖洗干凈，冷風(fēng)吹干后備用；

步驟二：將處理好的鎳鋁青銅試樣置于離子注入機真空室中，以40kV電壓，1mA束流將Cr離子注入到試樣表面，注入劑量為1×10¹⁶ion/cm²。

實施例2

本實例涉及一種離子注入提高鎳鋁青銅耐蝕性能的方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一：將鑄態(tài)鎳鋁青銅表面依次經(jīng)400#—800#—1200#—2000#水砂紙機械打磨，然后用0.5μm的金剛石研磨膏將其拋光至鏡面。將試樣放于酒精溶液中超聲15min，隨后用去離子水沖洗干凈，冷風(fēng)吹干后備用；

步驟二：將處理好的鎳鋁青銅試樣置于離子注入機真空室中，以30kV電壓，2mA束流將Cr離子注入到試樣表面，注入劑量為5×10¹⁷ion/cm²。

實施例2提供對表面改性耐蝕層內(nèi)部元素分布的測試數(shù)據(jù)。用俄歇電子能譜對耐蝕層進行深度剖析，各元素含量隨著注入深度的變化如圖1所示?？芍⑷肷疃燃s為100nm，Cr呈類高斯分布，在40nm處達到峰值。

利用CHI660E電化學(xué)工作站，采用標(biāo)準(zhǔn)三電極體系分別對鑄態(tài)鎳鋁青銅和注入不同劑量Cr離子(包含有Cr+,Cr²⁺,Cr³⁺和Cr⁴⁺中的一種或幾種價態(tài))(1×10¹⁶ion/cm²；5×10¹⁷ion/cm²)的鎳鋁青銅材料在3.5wt％NaCl溶液中進行電化學(xué)腐蝕性能測試，極化曲線對比結(jié)果如圖2所示，電化學(xué)阻抗譜對比結(jié)果如圖3所示。

將鑄態(tài)鎳鋁青銅及注入Cr后的鎳鋁青銅試樣一并放入鹽霧箱中12天，觀察并記錄試樣表面變化情況，如圖4所示。

(a—鑄態(tài)NAB；b—注入1×10¹⁶ion/cm²Cr；c—注入5×10¹⁷ion/cm²Cr；i-1—鹽霧前初始形貌；i-2—鹽霧12天后形貌，i＝a，b，c)

鑄態(tài)NAB、注入1×10¹⁶ion/cm²Cr的NAB以及注入5×10¹⁷ion/cm²Cr的NAB鹽霧前初始態(tài)形貌分別如圖4a-1、4b-1和4c-1所示?？芍⑷隒r后NAB表面變化不大，顏色由黃色逐漸變?yōu)殂y白色。鹽霧12天后表面形貌分別如圖4a-2、4b-2和4c-2所示：鑄態(tài)NAB鹽霧腐蝕后表面覆蓋一層黃色產(chǎn)物，并有綠色腐蝕物出現(xiàn)，腐蝕最為嚴(yán)重；注入1×10¹⁶ion/cm²Cr的NAB表面生成一層褐色腐蝕產(chǎn)物；而注入5×10¹⁷ion/cm²Cr的NAB表面依舊保持著原始的銀白色，只有零星黃色產(chǎn)物出現(xiàn)，發(fā)生了輕微的腐蝕。由此可見，注入Cr提高了NAB的耐腐蝕性能，且注入劑量為5×10¹⁷ion/cm²的NAB耐蝕性能最好。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。