專利名稱：非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液及其配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液以及由鍍液獲得的合金，屬于金屬表面處理電
鍍領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電沉積非晶態(tài)鐵磷合金鍍態(tài)鍍層硬度約500kg/mm2 ，而400°C熱處理后可達 1000kg/mm2，因此是一種優(yōu)良耐磨性金屬材料；由于磷在表面濃縮富集，會生成致密不溶性 磷酸鹽，從而提高鍍層的自鈍化能力，而且非晶態(tài)結(jié)構(gòu)使鍍層具有優(yōu)異的耐蝕性性能?？?之，電鍍非晶態(tài)鐵磷鍍層具有優(yōu)良的耐蝕性、較高的硬度和耐磨性能而引起越來越多的關(guān) 注。從國內(nèi)外發(fā)表的論文和專利可知，鐵磷合金鍍層均是從氯化物鍍液中沉積制備，例如， 國內(nèi)張遠聲等在鍍液工藝和鐵磷鍍層性能方面開展了一些基礎(chǔ)研究，發(fā)表了一些論文。由 于沒有在鍍液中加入合適的絡(luò)合劑，亞鐵離子容易被空氣氧化為三價鐵離子，特別是沉積 過程中在陰極附近由于局部鍍液pH的變化形成吸附的三價鐵的氧化物或氫氧化物而使鍍 層夾雜雜質(zhì)。因此從該氯化物鍍液中沉積出的鐵磷鍍層應(yīng)力大，造成表面裂縫多，耐蝕性性 能不理想。為了降低鐵磷鍍層的表面缺陷，中國發(fā)明專利200580006411.0 '鐵磷電鍍浴及 方法'在氯化鐵鍍液加入含硫有機添加劑電沉積出Fe-P-S合金(含少量硫)，可在一定程 度降低鍍層表面的缺陷(如裂縫、氣孔等)，但是該鍍層在氯化鈉等介質(zhì)中的耐腐蝕性能仍 不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電鍍后所得的非晶態(tài)鐵磷鍍層的表面缺陷較少的非晶 態(tài)鐵磷合金電鍍液。 本發(fā)明的另一個目的是提供上述非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液的配制方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液，每升電鍍液中含有硫酸
亞鐵110 200g，次亞磷酸鈉15 50g，作為絡(luò)合劑的擰檬酸鈉15 30g或擰檬酸10. 5
21g，硼酸30g，氯化鈉10g，硫酸鋁20g，余量為水。 每升電鍍液中還含有抗壞血酸2g。 上述電鍍液的沉積條件為陰極電流密度50 80mA/cm2，電鍍液pH值為1. 8 2. 5，操作溫度45 55°C ;使用純鐵或低碳鋼作陽極，并且陽極面積應(yīng)稍大于陰極面積。
非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液的配制方法，配制1升的電鍍液通過如下方案實現(xiàn)將作 為絡(luò)合劑的15 30g檸檬酸鈉或10. 5 21g檸檬酸溶解于約700mL水中，配制成檸檬酸 鈉水溶液或檸檬酸水溶液，然后依次向此水溶液中加入30g硼酸、110 200g硫酸亞鐵、10g 氯化鈉、20g硫酸鋁，充分攪拌溶解，最后再加入15 50g次亞磷酸鈉，待攪拌至完全溶解 后，加入余量的水至總體積為1升。 在加入上述30g硼酸之前往上述水溶液中加入2g抗壞血酸。 采用上述方案后，本發(fā)明的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液由于使用了檸檬酸鈉或檸檬酸作為絡(luò)合劑，可有效與亞鐵離子絡(luò)合，防止亞鐵離子氧化，而且在鍍液中加入抗壞血酸進一 步阻止亞鐵離子氧化，因此電鍍液穩(wěn)定性能好，可進行長時間的反復(fù)施鍍，并且容易維護， 沉積速度接近鍍鎳層。此非晶態(tài)鐵磷鍍層在3. 5wt^氯化鈉溶液中耐腐蝕性能與鍍鎳層接 近，是一種理想的代替鎳鍍層。通過本發(fā)明的電鍍液進行電鍍后獲得的非晶態(tài)鐵磷合金鍍 層表面缺陷較少，外觀呈銀白色，沒有裂縫，平滑致密，鍍層與基體結(jié)合力強；而且鐵磷鍍層 在常見腐蝕介質(zhì)中耐腐蝕性能較好，其物理化學(xué)性能與鍍鎳層接近，又不會使人的皮膚過 敏(而鎳鍍層會)。而且，由于電鍍液的原料為鐵及其鹽和次亞磷酸鈉，資源豐富，成本低， 其生產(chǎn)成本比鎳鍍層低。通過本發(fā)明的電鍍液進行電鍍后獲得的非晶態(tài)鐵磷合金鍍層具有 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，鐵的原子百分比含量為70 79%，磷的原子百分比含量為20 29%，余量為 Al。
具體實施方式

實施例一 本發(fā)明的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液，每升電鍍液中含有硫酸亞鐵 (FeS04 7H20) 110g，次亞磷酸鈉(NaH2P02 H20) 15g，擰檬酸鈉(Na3C6H507 2H20) 15g或擰檬 酸(C6H807 H20) 10. 5g，硼酸(H3B03) 30g，氯化鈉(NaCl) lOg，硫酸鋁(A12(S04)3 18H20)20g， 抗壞血酸2g，余量為水。 上述電鍍液的沉積條件為陰極電流密度50mA/cm、鍍液pH 2. 5，操作溫度55°C， 使用純鐵或低碳鋼作陽極，以純鐵更好，因為碳將形成陽極泥，并且陽極面積應(yīng)稍大于陰極 面積。 采用上述電鍍液和沉積條件所到非晶態(tài)鐵磷合金鍍層含F(xiàn)e原子百分比為 77. 2% ， P原子百分比含量為20. 8% ，余量為Al 。 非晶態(tài)鐵磷合金的電鍍液的配制方法，配制1升的電鍍液通過如下方案實現(xiàn)將 作為絡(luò)合劑的15g檸檬酸鈉(Na3C6H507 *2H20)或10. 5g檸檬酸(C6H807 *H20)溶解于約700mL 水中，配制成擰檬酸鈉或擰檬酸水溶液，然后依次向此水溶液中加入2g抗壞血酸、30g硼酸 (H3B03) 、 110g硫酸亞鐵(FeS04 7H20) 、 10g氯化鈉(NaCl) 、20g硫酸鋁(Al2 (S04) 3 18H20)， 充分攪拌溶解，最后加入15g次亞磷酸鈉，待攪拌至完全溶解后，加入余量的水至總體積為 l升。 實施例二 本發(fā)明的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液，每升電鍍液中含有硫酸亞鐵 (FeS04 7H20) 140g，次亞磷酸鈉(NaH2P02 !120)3(^，擰檬酸鈉(Na3C6H507 2H20) 20g或擰檬 酸(C6H807鳴0)18g，硼酸(H3B03) 30g，氯化鈉(NaCl) 10g，硫酸鋁(A12(S04)3 18柳208，抗 壞血酸2g，余量為水。 上述電鍍液的沉積條件為陰極電流密度60mA/cm、鍍液pH 2. 3，操作溫度50°C， 使用純鐵或低碳鋼作陽極，以純鐵更好，因為碳將形成陽極泥，并且陽極面積應(yīng)稍大于陰極 面積。 采用上述電鍍液和沉積條件所到非晶態(tài)鐵磷合金鍍層含F(xiàn)e原子百分比為 76. 0% ， P原子百分比含量為22.2%，余量為Al 。 非晶態(tài)鐵磷合金的電鍍液的配制方法，配制1升的電鍍液通過如下方案實現(xiàn)將作為絡(luò)合劑的20g檸檬酸鈉(Na3C6H507 2H20)或18g檸檬酸(C6H807 H20)溶解于約700mL 水中，配制成擰檬酸鈉或擰檬酸水溶液，然后依次向此水溶液中加入2g抗壞血酸、30g硼酸 (H3B03) 、 140g硫酸亞鐵(FeS04 7H20) 、 10g氯化鈉(NaCl) 、20g硫酸鋁(Al2 (S04) 3 18H20)， 充分攪拌溶解，最后加入30g次亞磷酸鈉，待攪拌至完全溶解后，加入余量的水至總體積為 l升。 實施例三 本發(fā)明的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液，每升電鍍液中含有硫酸亞鐵 (FeS04 7H20) 140g，次亞磷酸鈉(NaH2P02 !120)4(^，擰檬酸鈉(Na3C6H507 2H20) 20g或擰檬 酸(C6H807鳴0)18g，硼酸(H3B03) 30g，氯化鈉(NaCl) 10g，硫酸鋁(A12(S04)3 18柳208，抗 壞血酸2g，余量為水。 上述電鍍液的沉積條件為陰極電流密度70mA/cm2，鍍液pH 2. 0，操作溫度50°C ， 使用純鐵或低碳鋼作陽極，以純鐵更好，因為碳將形成陽極泥，并且陽極面積應(yīng)稍大于陰極 面積。 采用上述電鍍液和沉積條件所到非晶態(tài)鐵磷合金鍍層含F(xiàn)e原子百分比為 71.5X，P原子百分比含量為27. 1X，余量為A1。 非晶態(tài)鐵磷合金的電鍍液的配制方法，配制1升的電鍍液通過如下方案實現(xiàn)將 作為絡(luò)合劑的20g檸檬酸鈉(Na3C6H507 2H20)或18g檸檬酸(C6H807 H20)溶解于約700mL 水中，配制成擰檬酸鈉或擰檬酸水溶液，然后依次向此水溶液中加入2g抗壞血酸、30g硼酸 (H3B03) 、 140g硫酸亞鐵(FeS04 7H20) 、 10g氯化鈉(NaCl) 、20g硫酸鋁(Al2 (S04) 3 18H20)， 充分攪拌溶解，最后加入40g次亞磷酸鈉，待攪拌至完全溶解后，加入余量的水至總體積為 l升。
實施例四 本發(fā)明的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液，每升電鍍液中含有硫酸亞鐵 (FeS04 7H20)200g，次亞磷酸鈉(NaH2P02 H^)50g，擰檬酸鈉(Na3C6H507 2H20) 30g或擰檬 酸(C6H807鳴0)21g，硼酸(H3B03) 30g，氯化鈉(NaCl) 10g，硫酸鋁(A12(S04)3 18柳208，抗 壞血酸2g，余量為水。 上述電鍍液的沉積條件為陰極電流密度80mA/cm2，鍍液pH 1. 8，操作溫度45 °C ， 使用純鐵或低碳鋼作陽極，以純鐵更好，因為碳將形成陽極泥，并且陽極面積應(yīng)稍大于陰極 面積。 采用上述電鍍液和沉積條件所到非晶態(tài)鐵磷合金鍍層含F(xiàn)e原子百分比為 71. 0%， P原子百分比含量為27. 7%，余量為Al。 非晶態(tài)鐵磷合金的電鍍液的配制力法，配制1升的電鍍液通過如下方案實現(xiàn)將 作為絡(luò)合劑的30g檸檬酸鈉(Na3C6H507 2H20)或21g檸檬酸(C6H807 H20)溶解于約700mL 水中，配制成擰檬酸鈉或擰檬酸水溶液，然后依次向此水溶液中加入2g抗壞血酸、30g硼酸 (H3B03) 、200g硫酸亞鐵(FeS04 7H20) 、 10g氯化鈉(NaCl) 、20g硫酸鋁(Al2 (S04) 3 18H20)， 充分攪拌溶解，最后加入50g次亞磷酸鈉，待攪拌至完全溶解后，加入余量的水至總體積為 l升。 應(yīng)用本發(fā)明的電鍍液制備非晶態(tài)鐵磷合金鍍層的方法如下以鋼鐵、鋅合金、黃銅 等為基體，先將基體打磨拋光，得到平整光亮的基體，然后堿性除油(加熱70 80°C ， 3 5分鐘)，水洗，酸洗，再水洗，以此基體為陰極，以低碳鋼(或純鐵)作陽極，在45 55"C恒 溫的本發(fā)明的電鍍液中電沉積非晶態(tài)鐵磷合金鍍層，最后將非晶態(tài)鐵磷合金鍍層從電鍍液 中取出，依次水洗和干燥。
權(quán)利要求
非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液，其特征在于每升電鍍液中含有硫酸亞鐵110～200g，次亞磷酸鈉15～50g，作為絡(luò)合劑的檸檬酸鈉15～30g或檸檬酸10.5～21g，硼酸30g，氯化鈉10g，硫酸鋁20g，余量為水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液，其特征在于每升電鍍液中還含有 抗壞血酸2g。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液，其特征在于每升電鍍液中含有檸檬酸鈉15 30g或檸檬酸10. 5 21g。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液，其特征在于上述電鍍液的沉積條 件為陰極電流密度50 80mA/cm2，電鍍液pH值為1. 8 2. 5，操作溫度45 55°C ;使用 純鐵或低碳鋼作陽極，并且陽極面積應(yīng)稍大于陰極面積。
5. 非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液的配制方法，其特征在于配制1升的電鍍液通過如下方案 實現(xiàn)將作為絡(luò)合劑的15 30g檸檬酸鈉或10. 5 21g檸檬酸溶解于約700mL水中，配制 成擰檬酸鈉水溶液或擰檬酸水溶液，然后依次向此水溶液中加入30g硼酸、110 200g硫酸 亞鐵、10g氯化鈉、20g硫酸鋁，充分攪拌溶解，最后再加入15 50g次亞磷酸鈉，待攪拌至 完全溶解后，加入余量的水至總體積為1升。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液的配制方法，其特征在于在加入上 述30g硼酸之前往上述水溶液中加入2g抗壞血酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液及配制方法，每升電鍍液中含有硫酸亞鐵110～200g，次亞磷酸鈉15～50g，檸檬酸鈉15～30g或檸檬酸10.5～21g，硼酸30g，氯化鈉10g，硫酸鋁20g，抗壞血酸2g，余量為水。配制1升的電鍍液通過如下方案實現(xiàn)將15～30g檸檬酸鈉或10.5～21g檸檬酸溶解于約700mL水中，配制成檸檬酸鈉水溶液或檸檬酸水溶液，然后依次向此水溶液中加入抗壞血酸2g、30g硼酸、110～200g硫酸業(yè)鐵、10g氯化鈉、20g硫酸鋁，充分攪拌溶解，最后再加入15～50g次亞磷酸鈉，待攪拌至完全溶解后，加入余量的水至總體積為1升。通過本發(fā)明的電鍍液進行電鍍后獲得的非晶態(tài)鐵磷合金鍍層表面缺陷較少，外觀呈銀白色，沒有裂縫，平滑致密，鍍層與基體結(jié)合力強。
文檔編號C25D3/56GK101760769SQ20101010141
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者宋運建, 王森林 申請人:華僑大學(xué)