專利名稱：金屬基體表面形成峰狀凸起形貌鎳復(fù)合電鍍層的制備工藝的制作方法
金屬基體表面形成峰狀凸起形貌鎳復(fù)合電鍍層的制備工藝 [技術(shù)領(lǐng)域]
本發(fā)明屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種金屬基體表面形成峰 狀凸起形貌鎳復(fù)合電鍍層的制備工藝。 [技術(shù)背景]
電鍍前將一種或數(shù)種具有高硬度和/或自潤(rùn)滑特性的固體顆粒添加到鍍 液中，使固體微粒與金屬離子共沉積，并使其均勻地彌散在金屬鍍層中， 可以制備一種具有耐磨和/或減摩特性的復(fù)合鍍層。
通常情況下，作為材料表面改性的手段，不管是單金屬電鍍、合金電 鍍或復(fù)合鍍，傳統(tǒng)的電鍍工藝都要求在基體上得到具有均勻厚度的鍍層。 為此， 一般采用在鍍液中加入整平劑的工藝方法。其原理是加入整平劑 后，電極表面上的凹陷處的電流密度將大于凸突處的電流密度，此時(shí)在凹 陷處的鍍層厚度大于凸突處的鍍層厚度。研究表明，只有可在電極上吸附 并對(duì)電沉積過(guò)程起阻化作用的添加劑才具有整平作用；添加劑的整平能力 同其陰極極化能力密切相關(guān)，只有增大陰極極化的添加劑才有可能起到整 平作用，而減小極化的物質(zhì)具有負(fù)整平作用。
居于上述原理，通過(guò)改變鎳鍍液基本組成，加大氯離子濃度，加入適 當(dāng)?shù)木哂胸?fù)整平效應(yīng)的添加劑、調(diào)整陰極和陽(yáng)極之間的距離等方法，得到
一種峰狀凸起形貌特征的鎳鍍層。將尺寸細(xì)小的SiC、 A1203、金剛石粉
末、聚四氟乙烯或其他顆粒加入到上述的鎳鍍液中，可以制備一種峰狀凸 起形貌特征的鎳復(fù)合鍍層，并成為一種制備復(fù)合材料的方法。通常在基體 表面形成這種具有峰狀凸起的金屬?gòu)?fù)合材料，可以采用噴涂、噴焊、雙金
屬鑄造或粉末冶金等工藝。與這些工藝相比，本發(fā)明具有工藝操作簡(jiǎn)單、
低溫合成、適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用獨(dú)特成分組成的鎳復(fù)合 電鍍液，并在鍍液中添加適量的負(fù)整平添加劑，在適當(dāng)?shù)碾婂児に嚄l件 下，在鋼和其他金屬基體上制備一種具有峰狀凸起形貌特征的鎳復(fù)合電鍍 層，并成為一種制備復(fù)合材料的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種金屬基體表面形成峰狀凸起形貌鎳復(fù) 合電鍍層的制備工藝，其特征在于(1)基礎(chǔ)鍍液配制按照如下重量份
數(shù)比稱取原料，NiS04'6H20 200~380份、NiCl2-6H20 320^500份、 NaH2P02"H20 50-100份、H3B03 100 300份，各原料份數(shù)相加合計(jì)為 1000份后，加入到1000份水中，以80r進(jìn)行磁力攪拌至均勻，得到基礎(chǔ) 鍍液；(2)復(fù)合鍍液配制將粒度在50 nm ~ 0.5 nm八1203或SiC或金剛 石粉末或聚四氟乙烯50~100份，分散劑十六烷基三甲基溴化氨0~30份加 入到上述基礎(chǔ)鍍液中，超聲攪拌30min得到的復(fù)合鍍液；(3)負(fù)整平劑 配置將苯亞磺酸鈉2~5份、對(duì)氨基苯磺酸5~8份混合均勻作為負(fù)整平劑 備用，或者將苯亞磺酸鈉4 10份、對(duì)氨基苯磺酸10 16份混合均勻作為負(fù) 整平劑備用；(4)成品鍍液配置將制備的20份負(fù)整平劑加入到IOOO份 復(fù)合鍍液中；(5)鍍前處理將金屬基片進(jìn)行電凈和活化處理，并預(yù)加工 成凹凸形貌；(6)施鍍采用純度超過(guò)99.9%的電解鎳片作為陽(yáng)極，待鍍 工件作為陰極進(jìn)行電鍍，電鍍的電流密度為2.5-10 A/dm2，陽(yáng)極與陰極之 間的距離為3 15mm，鍍液pH值為3.5-5.0，溫度為45 65。C。 所述的電鍍?yōu)橹绷麟婂兓蛎}沖電鍍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，所得Ni/Al203、 Ni/SiC、 Ni/金剛 石、Ni/PTFE復(fù)合鍍層有顯著的峰狀凸起形貌特征，且鍍層致密、與基片 有良好結(jié)合。 [具體實(shí)施方式
]
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
將NiS04.6H20 300 g、 NiCl2-6H20 500 g、 NaH2P02.H20 50 g、 H3B03 150 g，加入到1000 ml水中，在80。C進(jìn)行磁力攪拌得到基礎(chǔ)鍍液；將平均 粒度為250 nm的厶1203粉末50g加入到上述基礎(chǔ)鍍液中，超聲攪拌30min 得到均勻穩(wěn)定的復(fù)合鍍液；在另一容器中稱取苯亞磺酸鈉10 g，對(duì)氨基苯 磺酸10 g，混合均勻；將其加入到上述復(fù)合鍍液中，繼續(xù)攪拌鍍液30 min 得到均勻混合的溶液。將事先進(jìn)行了表面凹凸處理的碳鋼片在丙酮溶液中 超聲清洗15 min，取出用去離子水清洗后，在10XHC1溶液中處理1 min 后用去離子水反復(fù)沖洗干凈。采用電解鎳板作為陽(yáng)極。將處理干凈的陰、 陽(yáng)極板插入極板固定支架中，保證陽(yáng)極板和陰極板在電鍍過(guò)程中保持5 mm的恒定距離及平行相對(duì)；將電鍍槽放入電熱恒溫水浴中，調(diào)整電鍍液 至60°C。將鋼片(陰極)和電解鎳(陽(yáng)極)接入恒流電源，調(diào)整至陰極電 流密度為3A/dm2。施鍍240min后，將鋼片取出用清水清洗干凈。最后在 碳鋼片表面得到凹凸形貌顯著的Ni/Al203復(fù)合鍍層。
實(shí)施例2
將NiS04.6H20 280 g、 NiCl2.6H20 450 g、 NaH2P02.H20 70 g、 H3B03 200 g，加入到1000 ml水中，在80"C進(jìn)行磁力攪拌得到基礎(chǔ)鍍液；將平均 粒度為100 nm的60% PTFE乳液8 ml、十六烷基三甲基溴化氨2 g加入到 上述溶液中，超聲攪拌30min得到均勻穩(wěn)定的復(fù)合鍍液；在另外容器中稱 取苯亞磺酸鈉12g，對(duì)氨基苯磺酸8g，混合均勻；將其加入到上述復(fù)合鍍
液中，繼續(xù)攪拌鍍液30min得到均勻混合的溶液。將事先進(jìn)行了表面凹凸 處理的鋼片在丙酮溶液中超聲清洗15 min，取出用去離子水清洗后，在IO %HC1溶液中處理1 min后用去離子水反復(fù)沖洗干凈。采用電解鎳板作為 陽(yáng)極。將處理干凈的陰、陽(yáng)極板插入極板固定支架中，保證陽(yáng)極板和陰極 板在電鍍過(guò)程中保持3 mm的恒定距離及平行相對(duì)；將電鍍槽放入電熱恒 溫水浴中，調(diào)整電鍍液至6(TC。將碳鋼片(陰極)和電解鎳(陽(yáng)極)接入 恒流電源，調(diào)整至陰極電流密度為2.5 A/dm2。施鍍240 min后，將鋼片取 出用清水清洗干凈。最后在鋼片表面得到凹凸形貌顯著的Ni/PTFE復(fù)合鍍 層。
實(shí)施例3
鍍液配方、鍍前處理、施鍍工藝參數(shù)同實(shí)施例1，實(shí)施例1中的鋼片 改為012碳鋼，并在鋼棒外表面進(jìn)行滾花處理。陽(yáng)極改用電解鎳板制備成 20管狀。將陰極鋼棒置于陽(yáng)極管中心，按照與實(shí)施例1相同的電鍍工藝 進(jìn)行施鍍后，最后在鋼棒外表面得到凹凸形貌顯著的Ni/Al203復(fù)合鍍層。
權(quán)利要求
1、一種金屬基體表面形成峰狀凸起形貌鎳復(fù)合電鍍層的制備工藝，其特征在于(1)基礎(chǔ)鍍液配制按照如下重量份數(shù)比稱取原料，NiSO4·6H2O 200～380份、NiCl2·6H2O 320～500份、NaH2PO2·H2O50～100份、H3BO3 100～300份，各原料份數(shù)相加合計(jì)為1000份后，加入到1000份水中，以80℃進(jìn)行磁力攪拌至均勻，得到基礎(chǔ)鍍液；(2)復(fù)合鍍液配制將粒度在50nm～0.5μm Al2O3或SiC或金剛石粉末或聚四氟乙烯50～100份，分散劑十六烷基三甲基溴化氨0～30份加入到上述基礎(chǔ)鍍液中，超聲攪拌30min得到的復(fù)合鍍液；(3)負(fù)整平劑配置將苯亞磺酸鈉2～5份、對(duì)氨基苯磺酸5～8份混合均勻作為負(fù)整平劑備用，或者將苯亞磺酸鈉4～10份、對(duì)氨基苯磺酸10～16份混合均勻作為負(fù)整平劑備用；(4)成品鍍液配置將制備的20份負(fù)整平劑加入到1000份復(fù)合鍍液中；(5)鍍前處理將金屬基片進(jìn)行電凈和活化處理，并預(yù)加工成凹凸形貌；(6)施鍍采用純度超過(guò)99.9％的電解鎳片作為陽(yáng)極，待鍍工件作為陰極進(jìn)行電鍍，電鍍的電流密度為2.5～10A/dm2，陽(yáng)極與陰極之間的距離為3～15mm，鍍液pH值為3.5～5.0，溫度為45～65℃。
2、如權(quán)利要求1所述的一種金屬基體表面形成峰狀凸起形貌鎳復(fù)合電 鍍層的制備工藝，其特征在于所述的電鍍?yōu)橹绷麟婂兓蛎}沖電
全文摘要
本發(fā)明屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種金屬基體表面形成峰狀凸起形貌鎳復(fù)合電鍍層的制備工藝，其特征在于將如下原料NiSO₄·6H₂O、NiCl₂·6H₂O、NaH₂PO₂·H₂O、H₃BO₃制成基礎(chǔ)鍍液；將Al₂O₃或SiC或金剛石粉末或聚四氟乙烯，與分散劑十六烷基三甲基溴化氨制成復(fù)合鍍液；將苯亞磺酸鈉和對(duì)氨基苯磺酸混合成負(fù)整平劑；將負(fù)整平劑加入到復(fù)合鍍液中制得成品鍍液；然后以電解鎳片作為陽(yáng)極，待鍍工件作為陰極進(jìn)行電鍍。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，工藝簡(jiǎn)單，所得Ni/Al₂O₃、Ni/SiC、Ni/金剛石、Ni/PTFE復(fù)合鍍層有顯著的峰狀凸起形貌特征，且鍍層致密、與基片有良好結(jié)合。
文檔編號(hào)C25D15/00GK101392400SQ20081020126
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者林文松 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)