專利名稱：一種功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法及其鍍液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面功能復(fù)合材料的制備技術(shù)，屬金屬材料的表面改性領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
功能梯度鍍層由于成分和結(jié)構(gòu)的相容性，不僅提高了鍍層與基體材料的結(jié)
合強度，并且具有其他特殊的性能。目前現(xiàn)有的復(fù)合梯度鍍層的專利技術(shù)有 申請?zhí)?00610068942.9,發(fā)明人為張樹生等，發(fā)明名稱為 一種用于制備 具有梯度復(fù)合鍍層的化學(xué)鍍工藝。其所述的方法中每個實施步驟的鍍液配方和 施鍍工藝都各不相同，并且需要兩次熱處理，導(dǎo)致整個工藝過程的復(fù)雜化。本 發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，制備方法中各個工藝步驟的鍍液配方和 施鍍工藝基本一致，無需熱處理等附加過程，搡作簡便，更適合制備功能梯度 鍍層。
本發(fā)明與功能梯度鍍層的其它制備方法相比較，其技術(shù)特點為
(1) 屬于濕式法，不需要高溫高壓， 一般溫度低于10CTC,這對保持良好 的固體微粒性能、結(jié)構(gòu)及微粒與金屬間界面性質(zhì)都有很好的作用。
(2) 制備過程不存在液相金屬，能準(zhǔn)確地控制材料的精度，節(jié)約加工費用。
(3) 所用設(shè)備比較簡單操作參數(shù)易于控制，且易于加工復(fù)雜工件，并適于 自動化生產(chǎn)，較其它方法更為經(jīng)濟。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法及其鍍液。 本發(fā)明的用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法，通過在施鍍過程中控制
鍍液中固體顆粒的含量，使固體顆粒在鍍層中呈連續(xù)梯度分布。
本發(fā)明的制備方法更為具體的步驟為，將工件在固體顆粒含量不同的三種，
或三種以上的鍍液中連續(xù)施鍍，使鍍層中的固體顆粒由基體至鍍層表面呈連續(xù)
梯度分布，施鍍時的pH值為3.5~5.4,溫度為70 92'C。
本發(fā)明用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法所釆用的鍍液，其組分為硫 酸鎳15-40g/L，乳酸10-40ml/L，丙酸1-10ml/L,乙酸鈉10-40g/L，次亞磷酸 鈉10-40g/L，穩(wěn)定劑0.1-5mg/L。
具體的實施方式
本發(fā)明的用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法，通過在施鍍過程中控制 鍍液中固體顆粒的含量，使固體顆粒在鍍層中呈連續(xù)梯度分布。
在本發(fā)明的制備方法中，將工件在固體顆粒含量不同的三種，或三種以上 的鍍液中連續(xù)施鍍，使鍍層中的固體顆粒由基體至鍍層表面呈連續(xù)梯度分布， 施鍍時的pH值為3.5 5.4,溫度為70~92°。。
用于本發(fā)明的形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法所采用的鍍液，其組分為 硫酸鎳15-40g/L，乳酸10-40ml/L,丙酸1-10ml/L,乙酸鈉10-40g/L,次亞磷 酸鈉10-40g/L，穩(wěn)定劑0.1-5mg/L。
本發(fā)明還在鍍液中加入耐磨類，或自潤滑類的固體顆粒。其中耐磨類，或 自潤滑類的固體顆粒的粒徑為微米級，即0.1~10Mm，或納米級，即1 ~100nm。
本發(fā)明的鍍液中可加入一種或數(shù)種不溶性的固體微粒、惰性顆粒、纖維等， 如具有某些特殊功能的陶瓷粉末、有機顆粒，具體為SiC、 Zr02、 Al203、 Cr203、 (CF) n、 PTFE等)。
本發(fā)明的鍍液中的穩(wěn)定劑為硫化物，或重金屬離子，或含氧化合物，或非 金屬陰離子，或者以上任意兩種，或者兩種以上的復(fù)合。 下面通過實例對本發(fā)明作進一 步說明。 實施例1:
按下述配方稱(量)取藥品硫酸鎳30g/L，乳酸20ml/L,丙酸2ml/L,乙 酸鈉25g/L,次亞磷酸鈉25g/L,硫脲3mg/L。
依照上述配方配制基礎(chǔ)鍍液分別裝入三個容器中，施鍍工藝參數(shù)為pH值 5.0，溫度85。C，編號1， 2, 3備用。
配制懸濁液A: SiC顆粒(粒徑10pm) 2g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷
基硫酸鈉)1g;
配制懸濁液B: SiC顆粒(粒徑10|jm) 4g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷 基硫酸鈉)1.5g;
配制懸濁液C: SiC顆粒(粒徑10iJm)8g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷 基硫酸鈉)3g;
工件的材質(zhì)為45#鋼，尺寸為15x15x3mm，用600#、 800#、 1000#砂紙
依次打磨，拋光，丙酮除油，酸洗活化，蒸餾水清洗。
1、 把處理好的工件放入已加入懸濁液A的基礎(chǔ)鍍液1中，施鍍1小時取出；
2、 將懸濁液B緩慢地加入基礎(chǔ)溶液2中，充分?jǐn)嚢韬螅瑢⑸弦徊剿霉ぜ?加入，施鍍1小時后取出；
3、 將懸濁液C緩慢地加入基礎(chǔ)溶液3中，充分?jǐn)嚢韬螅瑢⑸弦徊剿霉ぜ?加入，施鍍1小時后，取出工件用蒸餾水清洗。
實施例2:
按下述配方稱(量)取硫酸鎳30g/L,乳酸20ml/L,丙酸2ml/L,乙酸鈉 25g/L，次亞磷酸鈉25g/L,硫脲3mg/L。
依照上述配方配制基礎(chǔ)鍍液分別裝入三個容器中，施鍍工藝參數(shù)為pH值 5.0，溫度85。C，編號1， 2， 3備用。
配制懸濁液A:石墨顆粒(粒徑1pm) 1g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷 基三甲基季銨鹽)0.5g;
配制懸濁液B:石墨顆粒(粒徑1jjm) 2g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷
基三甲基季銨鹽)1g;
配制懸濁液C:石墨顆粒(粒徑1|jm) 4g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷 基三甲基季銨鹽)1.5g;
工件的材質(zhì)為45#鋼，尺寸為15x15x3mm,用600#, 800#, 1000#砂紙
依次打磨，拋光，丙酮除油，酸洗活化，蒸餾水清洗。
1、 把處理好的工件放入已加入懸濁液A的基礎(chǔ)鍍液1中，施鍍1小時取出；
2、 將懸濁液B緩慢地加入基礎(chǔ)溶液2中，充分?jǐn)嚢韬螅瑢⑸弦徊剿霉ぜ?br>
加入，施鍍1小時后取出；
3、將懸濁液C緩慢地加入基礎(chǔ)溶液3中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1小時后，取出工件用蒸餾水清洗。
實施例3:
按下述配方稱(量)取硫酸鎳30g/L,乳酸20ml/L,丙酸2ml/L,乙酸鈉 25g/L，次亞磷酸鈉25g/L,硫脲3mg/L。
依照上述配方配制基礎(chǔ)鍍液分別裝入三個容器中，施鍍工藝參數(shù)為pH值 5.0,溫度85。C，編號1, 2, 3備用。
配制懸濁液A: SiC顆粒(粒徑0.1iJm) 0.5g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑 (烷基硫酸鈉)0.5g;
配制懸濁液B: SiC顆粒(粒徑0.1pm) 1g +基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷 基硫酸鈉)1g;
配制懸濁液C: SiC顆粒(粒徑0.1|jm )2g +基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷 基硫酸鈉)2g;
工件的材質(zhì)為45#鋼，尺寸為15x15x3mm,用600#、 800#、 1000#砂紙
依次打磨，拋光，丙酮除油，酸洗活化，蒸餾水清洗。
1、 把處理好的工件放入已加入懸濁液A的基礎(chǔ)鍍液1中，施鍍1小時取出；
2、 將懸濁液B緩慢地加入基礎(chǔ)溶液2中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1小時后取出。
3、 將懸濁液C緩慢地加入基礎(chǔ)溶液3中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1小時后，取出工件用蒸餾水清洗。
實施例4:
按下述配方稱(量)取硫酸鎳30g/L,乳酸20ml/L,丙酸2ml/L,乙酸鈉 25g/L，次亞磷酸鈉25g/L,硫脲3mg/L,。
依照上述配方配制基礎(chǔ)鍍液分別裝入五個容器中，施鍍工藝參數(shù)為pH值 5.0,溫度85。C,編號1, 2， 3, 4, 5備用。
配制懸濁液A: SiC顆粒(粒徑10nm)1g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷
基硫酸鈉)0.5g;
配制懸濁液B: SiC顆粒(粒徑10iJm)4g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷 基硫酸鈉)1g;
配制懸濁液C: SiC顆粒(粒徑10iJm)6g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷 基硫酸鈉)2g;
配制懸濁液D: SiC顆粒(粒徑10Mm)8g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷 基硫酸鈉)3g;
配制懸濁液E: SiC顆粒(粒徑10|jm)12g +基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷 基硫酸鈉)4g。
工件的材質(zhì)為45#鋼,尺寸為15x15x3mm，用600#、 800#、湖0#砂紙
依次打磨，拋光，丙酮除油，酸洗活化，蒸餾水清洗。
1、 把處理好的工件放入已加入懸濁液A的基礎(chǔ)鍍液1中，施鍍1小時取出。
2、 將懸濁液B緩慢地加入基礎(chǔ)溶液2中，充分?jǐn)嚢韬螅瑢⑸弦徊剿霉ぜ?加入，施鍍1小時后取出。
3、 將懸濁液C緩慢地加入基礎(chǔ)溶液3中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1小時后，取出工件用蒸餾水洗凈。
4、 將懸濁液D緩慢地加入基礎(chǔ)溶液4中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1小時后取出工件。
5、 將懸濁液E緩慢地加入基礎(chǔ)溶液5中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1小時后，取出工件用蒸餾水清洗。
權(quán)利要求
1、用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于通過在施鍍過程中控制鍍液中固體顆粒的含量，使固體顆粒在鍍層中呈連續(xù)梯度分布。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于將工件在固體顆粒含量不同 的三種，或三種以上的鍍液中連續(xù)施鍍，使鍍層中的固體顆粒由基體至鍍層表 面呈連續(xù)梯度分布，施鍍時的pH值為3.5~5.4，溫度為70 92。C。
3、 用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法所采用的鍍液，其特征在于鍍液組 分為硫酸鎳15-40g/L，乳酸10-40ml/L，丙酸.1-10ml/L,乙酸鈉10-40g/L，次 亞磷酸鈉10"40g/L,穩(wěn)定劑0.1-5mg/L。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍍液，其特征在于鍍液中加入耐磨類，或自潤滑類 的固體顆粒。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鍍液，其特征在于耐磨類，或自潤滑類的固 體顆粒的粒徑為微米級，即0.1 10ijm，或納米級，即1 100nm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍍液，其特征在于穩(wěn)定劑為硫化物，或重金屬離子， 或含氧化合物，或非金屬陰離子，或者以上任意兩種，或者兩種以上的復(fù)合。
全文摘要
用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法及其鍍液，通過在施鍍過程中控制鍍液中固體顆粒的含量，使固體顆粒在鍍層中呈連續(xù)梯度分布。其具體步驟為將工件在固體顆粒含量不同的三種，或三種以上的鍍液中連續(xù)施鍍，使鍍層中的固體顆粒由基體至鍍層表面呈連續(xù)梯度分布，施鍍時的pH值為3.5～5.4，溫度為70～92℃；用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法所采用的鍍液，其組分為硫酸鎳15-40g/L，乳酸10-40ml/L，丙酸1-10ml/L，乙酸鈉10-40g/L，次亞磷酸鈉10-40g/L，穩(wěn)定劑0.1-5mg/L。
文檔編號C23C22/05GK101348907SQ20081001832
公開日2009年1月21日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者周啟波, 宋文明, 楊貴榮, 遠 郝, 穎 馬 申請人:蘭州理工大學(xué)