一种抗氢脆电解镀镍合金及其制备工艺的制作方法

本发明涉及金属材料处理，具体涉及一种抗氢脆电解镀镍合金及其制备工艺。

背景技术：

1、氢气易通过多孔材料、装配面或密封面泄漏深入某些金属材料内引起氢渗漏。这是由于氢原子半径很小，容易进入金属的晶格空隙之中并进行扩散运动，在材料缺陷位置与原子重新结合或者与其他物质发生反应形成气态分子后，体积迅速膨胀导致该位置产生裂纹，引发泄漏。

2、在高压纯氢环境下，氢气能够更容易地渗透进入金属晶界、间隙和缺陷中。氢原子具有很小的体积，能够穿过金属晶格的缺陷，进入金属的内部。一旦氢原子进入金属内部，它们会在金属晶界和内部的缺陷处吸附并扩散，在金属晶格中引入了氢原子，对金属的力学性能产生影响。渗入的氢原子在金属晶界和内部会影响金属的物理和化学性质。氢原子在金属中聚集和团聚，形成氢原子的局部浓集区域。这样的局部聚集会引发金属的脆性断裂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种抗氢脆电解镀镍合金及其制备工艺，减轻氢脆现象，提高金属材料在高压纯氢环境下的安全性和可靠性。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种抗氢脆电解镀镍合金，镀设于金属材料的表面，由多层组成，包括底层、中间层和顶层，底层为纯镍层或纯镍合金层，中间层为铬合金层或钼合金层，顶层为纯镍层；所述镀镍合金的晶体结构为面心立方结构或导电立方结构。

4、进一步地，包括以质量百分比的以下元素，ni:80～90％，fe:0.1～15％，cr:8～15％，mo:0.1～15％，cu:0.5～5％。

5、进一步地，还包括质量百分比为0～0.1％的其他元素，其他元素为co、ti和al。

6、进一步地，所述底层的厚度为3～30μm。

7、进一步地，所述中间层的厚度为50～500μm。

8、进一步地，所述顶层的厚度为5～50μm。

9、本发明还提供了一种抗氢脆电解镀镍合金的制备方法，包括以下步骤：

10、s1、对金属材料进行清洁和清洗；

11、s2、将金属材料作为阴极、镍或纯镍合金作为阳极，在电解液中使用含有镍盐的镀液，通过外加电流的作用下，在金属材料表面进行沉积，完成底层的镀层；

12、s3、对完成镀层的金属材料进行水洗、酸洗、碱中和、干燥；

13、s4、对金属材料进行表面处理，包括抛光、打磨、喷砂；

14、s5、将铬合金或钼合金作为阳极，重复s2～s4，完成中间层的镀层；

15、s6、将镍作为阳极，重复s2～s4，完成顶层的镀层。

16、进一步地，所述s1包括：s11、采用超声对金属材料进行去杂清洁；s12、采用naoh溶液对金属材料进行脱脂清洗；s13、用水对金属材料进行第一次冲洗；s14、采用体积浓度为15％的hcl溶液对金属材料进行去锈清洗；s15、用水对金属材料进行第二次冲洗。

17、进一步地，所述s12中，naoh溶液的温度为70～80℃、质量浓度为15％。

18、进一步地，所述s2中，镀液为镍酸、镍硫酸、氯化镍的任意一种。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明镀设于金属材料表面，在金属表面形成一层致密的镀层，能够有效阻碍氢气的渗透和吸收，减少氢脆的发生。本发明能够提高金属材料的韧性，增加其抗剪切和抗应力集中能力，提高了抗拉伸性能，减少氢脆的风险。本发明能够能够缓解应力集中，通过在金属材料形成均匀致密的镀层，可以有效分散应力集中点，避免氢在高应力区域的聚集和诱发氢脆现象，减少氢脆的发生。本发明的镀层内部形成了细小的晶界和缺陷，可以阻碍氢的扩散和聚集。同时，镀层中的合金元素也可以与氢形成稳定的化合物，减少氢的活动性，从而提高抗氢脆性。

21、本发明以镍和镍基合金为基础，镍基合通常以面心立方晶体结构为主，这种结构可以提供较高的强度、耐蚀性和抗氢脆性能；在镍基合金中添加其他元素，还可以形成导电立方结构，例如添加al，通过形成γ’-ni3al相，在晶界和晶体内部形成抗氢脆的阻止位错层和弥散硬化相，提高合金的强度和抗氢脆性能。

技术特征：

1.一种抗氢脆电解镀镍合金，镀设于金属材料的表面，其特征在于，由多层组成，包括底层、中间层和顶层，底层为纯镍层或纯镍合金层，中间层为铬合金层或钼合金层，顶层为纯镍层；所述镀镍合金的晶体结构为面心立方结构或导电立方结构。

2.根据权利要求1所述的一种抗氢脆电解镀镍合金，其特征在于，包括以质量百分比的以下元素，ni:80～90％，fe:0.1～15％，cr:8～15％，mo:0.1～15％，cu:0.5～5％。

3.根据权利要求1所述的一种抗氢脆电解镀镍合金，其特征在于，还包括质量百分比为0～0.1％的其他元素，其他元素为co、ti和al。

4.根据权利要求1所述的一种抗氢脆电解镀镍合金，其特征在于，所述底层的厚度为3～30μm。

5.根据权利要求1所述的一种抗氢脆电解镀镍合金，其特征在于，所述中间层的厚度为50～500μm。

6.根据权利要求1所述的一种抗氢脆电解镀镍合金，其特征在于，所述顶层的厚度为5～50μm。

7.根据权利要求1～6任一一项所述的一种抗氢脆电解镀镍合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种抗氢脆电解镀镍合金的制备方法，其特征在于，所述s1包括：s11、采用超声对金属材料进行去杂清洁；s12、采用naoh溶液对金属材料进行脱脂清洗；s13、用水对金属材料进行第一次冲洗；s14、采用体积浓度为15％的hcl溶液对金属材料进行去锈清洗；s15、用水对金属材料进行第二次冲洗。

9.根据权利要求8所述的一种抗氢脆电解镀镍合金的制备方法，其特征在于，所述s12中，naoh溶液的温度为70～80℃、质量浓度为15％。

10.根据权利要求7所述的一种抗氢脆电解镀镍合金的制备方法，其特征在于，所述s2中，镀液为镍酸、镍硫酸、氯化镍的任意一种。

技术总结本发明公开了一种抗氢脆电解镀镍合金及其制备工艺，涉及金属材料处理技术领域，所述镍合金镀设于金属材料的表面，由多层组成，包括底层、中间层和顶层，底层为纯镍层或纯镍合金层，中间层为铬合金层或钼合金层，顶层为纯镍层；所述镀镍合金的晶体结构为面心立方结构或导电立方结构。本发明能够有效减轻氢脆现象，提高金属材料在高压纯氢环境下的安全性和可靠性。技术研发人员：罗钦予,罗斌峰受保护的技术使用者：四川金星清洁能源装备集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20