專利名稱：高耐磨鎳-錫-磷復(fù)合鍍層的制備方法及鍍液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料表面處理領(lǐng)域中的化學(xué)復(fù)合鍍，具體地說(shuō)是涉及一種高耐磨鎳一錫一 磷復(fù)合鍍層的制備方法及鍍液。
背景技術(shù)：
化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù)是在化學(xué)鍍技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，通過(guò)化學(xué)鍍工藝制備的復(fù)合鍍 層具有硬度高、鍍層致密等優(yōu)點(diǎn)，故目前化學(xué)復(fù)合鍍已成為復(fù)合鍍的重要組成部分和發(fā)展 方向?；瘜W(xué)復(fù)合鍍層是在保持原有基質(zhì)金屬鍍層性質(zhì)的基礎(chǔ)上，再輔以復(fù)合相的特性，它 既強(qiáng)化了原有金屬鍍層的性質(zhì)，又對(duì)原鍍層進(jìn)行了改性，可以通過(guò)改變基質(zhì)金屬和固體顆 粒的種類得到高硬度、高耐磨性、高耐蝕性、自潤(rùn)滑性的功能性鍍層以及特殊的裝飾性鍍 層。因此，在電子計(jì)算機(jī)工業(yè)、石油化工工業(yè)、航空工業(yè)、汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)以及印刷 等工業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。
SiC、 Si3N4粒子具有很高的硬度和較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性。將SiC、 Si3N4粒子通過(guò)化學(xué)沉積 的方法復(fù)合到Ni-Sn-P鍍層中，可獲得鎳一錫一磷化學(xué)復(fù)合鍍層。該鍍層兼具SiC、 Si3N4陶 瓷微粒及Ni-Sn-P合金鍍層兩者的優(yōu)點(diǎn)，即高的耐磨性和Ni-Sn-P合金鍍層優(yōu)良的抗蝕性、 抗氧化性、延展性、裝飾性和焊接性，使其在工業(yè)上有更廣泛的應(yīng)用。目前關(guān)于Ni-Sn-P 復(fù)合鍍層的研究還未見(jiàn)報(bào)道。
在我們申請(qǐng)的專利(申請(qǐng)?zhí)?00710060109.4)中提供了一種高耐蝕性鎳一錫一磷合 金鍍液，用此鍍液制備的鎳一錫一磷合金鍍層在海水中具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，優(yōu)于紫銅、 鎳一磷合金及不銹鋼，但鍍層的耐磨性能欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高耐磨性化學(xué)鍍鎳一錫一磷復(fù)合鍍層的鍍液，適用于制備 高耐磨性能復(fù)合鍍層，同時(shí)具備鎳一錫一磷合金優(yōu)異的耐腐蝕性能。我們經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的研 究和實(shí)驗(yàn)，將SiC、 Si3N4粒子通過(guò)化學(xué)沉積的方法復(fù)合到鎳一錫一磷合金鍍層中，可獲得 高耐磨性鎳一錫一磷化學(xué)復(fù)合鍍層，同時(shí)使其兼具鎳一錫一磷合金優(yōu)異的耐腐蝕性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下
本發(fā)明的高耐磨性化學(xué)鍍鎳一錫一磷復(fù)合鍍層的鍍液，配方是每升溶液中含有 NiS04 6H20 10 45g、 NaH2P02 H20 20 70 g、
SnCU 3H20 5 30 g、CH3COONa
復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑 SiC或Si3N4
10 50g、 10 45 g、 4 10g、 0皿 0.008 g ，
余量為水;
所述復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑按重量百分比由下述組分組成乳酸50 — 65%，檸檬酸或 檸檬酸鉀或擰檬酸鈉為50—35%;溶液的pH值為4.2 5.5，采用硫酸和無(wú)水碳酸鉀調(diào)節(jié) pH值；SiC或Si3N4的粒徑為0.2 7nm。
鍍液優(yōu)選配方是為NiS04 6H20為20g、 NaH2P02 H20 ^ 40 g、 SnCl4 3H20為20 8、013(:0(^&為3(^、復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑為20§、8^或813]^4為10§和？1 2+為0.0015g ， pH值為4.8。
本發(fā)明的高耐磨性化學(xué)鍍鎳一錫一磷復(fù)合鍍層的制備方法，是將鍍液按配方混合，用 超聲波分散10 40min，然后用電動(dòng)攪拌器攪拌，攪拌速度控制在400—800r/min，溶液的 溫度85 90°C ， pH值控制在4. 2 5. 5之間。
本發(fā)明的一種制備高耐磨性鎳—錫一磷化學(xué)復(fù)合鍍層的鍍液具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 鍍液沉積速度快、穩(wěn)定性好；
2、 鍍層硬度達(dá)1400HV，耐磨性較鍍硬Cr零件、高速鋼零件提高1一2倍，較4Crl3、 2Crl3零件提高4一5倍。
3、 鍍層能夠很好的提高機(jī)械零件的耐磨性，延長(zhǎng)使用壽命，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、石油 化學(xué)工業(yè)、電器元件、航天航空的耐磨防腐等領(lǐng)域。
4、 本發(fā)明得到的鎳一錫一磷復(fù)合鍍層同時(shí)具備鎳一錫一磷鍍層優(yōu)異的耐腐蝕性能。
余量為水，用硫酸和無(wú)水碳酸鉀調(diào)節(jié)溶液的pH值為4.5，所述復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑按重 量百分比由下述組分組成乳酸50%,檸檬酸50%;
制備工藝條件將SiC或Si3N4陶瓷微粒加入鍍液中，先用超聲波分散30min，然后
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明 實(shí)施例l
一種制備高耐磨性鎳一錫一磷化學(xué)復(fù)合鍍層的鍍液，.每升溶液中含有:
NiS04 6H20 10g、
NaH2P02 H20 20 g、
SnCU 3H20 5g、
CH3COONa 10 g、
復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑 10 g、
SiC或Si3N4 (粒徑0.2 7nm) 4 g、用電動(dòng)攪拌器攪拌，攪拌速度控制在400r/min，所述溶液的溫度85'C， pH值控制在4.5， 鍍時(shí)1. 5h。鍍層硬度900HV，鍍層耐磨性測(cè)試為0.5mg/200次。 實(shí)施例2:
一種制備高耐磨性鎳一錫一磷化學(xué)復(fù)合鍍層的鍍液，每升溶液中含有
NiS04 6H20 20g、
NaH2P02 H20 40 g、
SnCU 3H20 20 g、
CH3COONa 30 g、
復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑 20 g、
SiC或SbN4 (粒徑0.2 7nm) 10 g、
Pb2+ 0.0015g ，
余量為水，調(diào)節(jié)溶液的pH值為4.8，所述復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑按重量百分比由下述 組分組成乳酸65%，檸檬酸35%;
制備工藝條件將SiC或Si3N4陶瓷微粒加入鍍液中，先用超聲波分散20min，然后 用電動(dòng)攪拌器攪拌，攪拌速度控制在600r/min，所述溶液的溫度88'C， pH值控制在4.8， 鍍時(shí)1. 5h。鍍層硬度1400HV，鍍層耐磨性測(cè)試為0.25mg/200次。 實(shí)施例3:
一種高耐蝕性鎳一錫一磷合金鍍液，每升溶液中含有:
NiS04 6H2025g、
NaH2P02 H2040 g、
SnCl4 3H2025 g、
CH3COONa30 g、
復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑25 g、
SiC或Si3N4 (粒徑0.2 7(im) 8 g、
Pb2+0.003 g ,
余量為水，調(diào)節(jié)溶液的pH值為5.5，所述復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑按重量百分比由下述 組分組成乳酸60%，檸檬酸40%;
制備工藝條件將SiC或Si3N4陶瓷微粒加入鍍液中，先用超聲波分散40min，然后 用電動(dòng)攪拌器攪拌，攪拌速度控制在800r/min，所述溶液的溫度88'C， pH值控制在4.8， 鍍時(shí)1. 5h。鍍層硬度1200HV，鍍層耐磨性測(cè)試為0.4mg/200次。 實(shí)施例4:
一種高耐蝕性鎳一錫一磷合金鍍液，每升溶液中含有 NiS04 6H20 45g、 NaH2P02 H20 70 g、
SnCU 3H20 30 g、
CH3COONa 50 g、復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑 45 g、
SiC或Si3N4 (粒徑0.2 7tim) 10 g、 Pb2+ O細(xì)g ，
余量為水，調(diào)節(jié)溶液的pH值為4.2，所述復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑按重量百分比由下述 組分組成乳酸55%，檸檬酸45%;
制備工藝條件將SiC或Si3N4陶瓷微粒加入鍍液中，先用超聲波分散10min，然后 用電動(dòng)攪拌器攪拌，攪拌速度控制在800r/min，所述溶液的溫度90'C， pH值控制在5.0， 鍍時(shí)1. 5h。鍍層硬度IOOOHV，鍍層耐磨性測(cè)試為0.45mg/200次。
上述各實(shí)施例表明鍍層硬度達(dá)1400HV，耐磨性較鍍硬Cr零件、高速鋼零件提高l 一2倍，較4CrB、 2Crl3零件提高4_5倍(鍍硬鉻鍍層為l.lmg/200次，高速鋼零件為 1.2 mg/200次，4Crl3、 2Crl3零件為2.0 mg/200次)，能夠很好的提高機(jī)械零件的耐磨性， 延長(zhǎng)使用壽命，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、石油化學(xué)工業(yè)、電器元件、航天航空的耐磨防腐等領(lǐng)域。 本發(fā)明得到的鎳一錫一磷復(fù)合鍍層同時(shí)具備鎳一錫一磷鍍層優(yōu)異的耐腐蝕性能。
本發(fā)明提出的高耐磨鎳一錫一磷復(fù)合鍍層的制備方法及鍍液，已通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行了描 述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的制作方法及鍍 液進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替 換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，他們都被視為包括在本發(fā)明精祌、范圍和 內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1. 一種高耐磨性化學(xué)鍍鎳—錫—磷復(fù)合鍍層的鍍液，其特征是鍍液配方是每升溶液中含有NiSO4·6H2O 10～45g、NaH2PO2·H2O 20～70g、SnCl4·3H2O 5～30g、CH3COONa 10～50g、復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑10～45g、SiC或Si3N44～10g、Pb2+ 0.001～0.008g，余量為水；所述復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑按重量百分比由下述組分組成乳酸50—65％，檸檬酸或檸檬酸鉀或檸檬酸鈉為50—35％；溶液的pH值為4.2～5.5，采用硫酸和無(wú)水碳酸鉀調(diào)節(jié)pH值；SiC或Si3N4的粒徑為0.2～7μm。
2. 如權(quán)利要求1所述的高耐磨性化學(xué)鍍鎳一錫一磷復(fù)合鍍層的鍍液，其特征是所述鍍液 為NiS04 6H20為20g、 NaH2P02 H20為40 g、 SnCl4 3H20為20 g、 CH3COONa 為30 g、復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑為20 g、 SiC或Si3N4為10 g和Pb2+為0.0015g ， pH 值為4.8。
3. 權(quán)利要求1或2的高耐磨性化學(xué)鍍鎳一錫一磷復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在將鍍液 按配方混合，用超聲波分散10 40min，然后用電動(dòng)攪拌器攪拌，攪拌速度控制在400 一800r/min，溶液的溫度85 90°C， pH值控制在4. 5~5. 0之間。NiS04 6H20 NaH2P02 H20 SnCl4 3H20 CH3COONa復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑 SiC或Si3N4 余量為水;
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高耐磨鎳-錫-磷復(fù)合鍍層的制備方法及鍍液。鍍液中含有NiSO₄·6H₂O、NaH₂PO₂·H₂O、SnCl₄·3H₂O、CH₃COONa、復(fù)合羥基羧酸絡(luò)合劑、SiC或Si₃N₄和Pb²⁺；將鍍液按配方混合，用超聲波分散10～40min，然后用電動(dòng)攪拌器攪拌，攪拌速度控制在400-800r/min，溶液的溫度85～90℃，pH值控制在4.2～5.5之間。鍍液沉積速度快、穩(wěn)定性好；鍍層硬度達(dá)1400HV，耐磨性較鍍硬Cr零件、高速鋼零件提高1-2倍，較4Cr13、2Cr13零件提高4-5倍。鍍層能夠很好的提高機(jī)械零件的耐磨性，延長(zhǎng)使用壽命，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、石油化學(xué)工業(yè)、電器元件、航天航空的耐磨防腐等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C23C18/31GK101545105SQ200910068729
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者姚素薇, 張衛(wèi)國(guó), 王宏智 申請(qǐng)人:天津大學(xué)