[發明專利]含納米金剛石的鎳基復合鍍層及其超聲波輔助制備方法

無效

• 申請號: 200710074533.4
• 申請日: 2007-05-16
• 公開（公告）號: CN101122044A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 張欣宇;李榮先;楊建;陳麗瓊;楊發達
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00
• 代理公司: 廣東國欣律師事務所
• 代理人: 李文

技術領域

本發明涉及鎳基復合鍍層及其制備方法。

背景技術

隨著現代工業的發展，機械零件更多地在復雜、苛刻的條件下工作，因此對材料表面性能也提出了越來越高的要求。作為一種行之有效的表面改性措施，表面涂覆技術應運而生并獲得了廣泛應用。為了提高單一鍍層的綜合性能常利用各種超硬、減摩材料來制備復合鍍層。復合鍍就是將某些特殊的惰性粒子加入到鍍液中，通過電化學或化學沉積的方法使這些微粒與金屬或合金共沉積，從而形成具有特殊性能的復合鍍層。目前，加入到鍍液中的第二相粒子主要有兩類，一類是提高鍍層耐磨性的超硬粒子，如Al₂O₃、SiC、Si₃N₄等；另一類是改善鍍層減摩性能的減摩粒子，如MoS₂、PTFE等。常規的復合鍍技術多是選用微米級、亞毫米級甚至是毫米級的固體顆粒，粒子尺寸較大，在鍍液中的懸浮能力差，進入鍍層中的粒子含量低、分布不均勻，表面極易產生缺陷，對金屬鍍層性能的改善效果并不十分理想。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種耐磨性能好的含納米金剛石的鎳基復合鍍層。

本發明的目的之二在于提供一種含納米金剛石的鎳基復合鍍層的超聲波輔助制備方法。

本發明的目的之一可以這樣實現，設計一種含納米金剛石的鎳基復合鍍層，以金屬鎳或鎳合金為基質，納米金剛石粒子均勻彌散地分布在其內部。

本發明的目的之二可以這樣實現，設計一種含納米金剛石的鎳基復合鍍層的超聲波輔助制備方法，包括以下步驟：配制納米復合鍍液，在超聲波作用下制備納米復合鍍層。

本發明的鍍層中納米金剛石粒子以納米尺度均勻彌散地分布于鎳基質中，細化了金屬晶粒，顯著提高了原有鎳鍍層的硬度和摩擦學性能。本發明利用超聲空化作用保證納米金剛石在鍍液和鍍層中的均勻分散并促進納米粒子與金屬的共沉積。該類納米復合鍍層可有效增強工件表面的抗磨、減磨性能，延長工件的使用壽命，可廣泛用于模具、各類軸承、齒輪、發動機及傳動部件等易于磨損的工件上。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步的描述。

復合鍍層中納米金剛石粒子的尺寸為1～100nm，質量含量為0.1～2％，復合鍍層的厚度為2～30μm。

納米復合鍍液的配制過程包括以下步驟，首先將改性處理后的納米金剛石粉體與水按1∶100～1∶10的質量比配成混合液，超聲分散后得到用于鍍液的納米金剛石分散液；然后配制基礎鎳鍍液；最后在機械攪拌的作用下將納米金剛石分散液加入基礎鎳鍍液中得到納米復合鍍液。

納米復合鍍液的組成為：

主鹽????150～300g/L

陽極活化劑??????10～75g/L

緩沖劑??????????30～50g/L

光亮劑??????????0～2g/L

潤濕劑??????????0～0.1g/L

納米金剛石微粒??0.1～5g/L

其中，主鹽為NiSO₄·7H₂O或NiSO₄·7H₂O和MgSO₄·7H₂O的混合物；陽極活化劑為NiCl₂·6H₂O或NaCl；緩沖劑為H₃BO₄；光亮劑為糖精、萘磺酸、對甲苯磺酰胺、三氯乙醛、香豆素、丁炔二醇、吡啶或喹啉的季胺鹽中的一種或一種以上；潤濕劑為十二烷基硫酸鈉。納米金剛石微粒為爆轟法生產的納米金剛石經機械、化學改性后得到的灰粉，灰粉中納米金剛石的含量＞95％，納米金剛石的一次粒徑為3～5nm。

含納米金剛石的鎳基復合鍍層的制備采用超聲波輔助的電鍍方法。陽極采用電解鎳板或鎳塊；基底材料選用碳鋼或合金鋼；復合鍍液溫度為室溫至60℃；采用直流電源、恒流條件下進行電鍍，電流密度為0.5～5A/dm²；鍍覆時間為20～90分鐘。

復合鍍層的電鍍過程中利用超聲波進行輔助，超聲波發生器置于鍍槽底部，超聲功率為100～500W，頻率28KHZ～40KHZ。電鍍前需預先將納米復合鍍液超聲處理30分鐘，電鍍開始直到結束整個過程始終加以超聲波輔助。在納米復合鍍鎳過程中施加輔助的超聲波，利用超聲空化原理，將鍍液中的納米金剛石二次團聚體打開并維持其均勻穩定地分散，從而保證進入鍍層中的金剛石微粒以納米尺度均勻彌散狀態存在。

實施例1