[發明專利]改性納米二氧化硅顆粒增強鎳磷復合鍍層的方法

無效

• 申請號: 201010253728.7
• 申請日: 2010-08-16
• 公開（公告）號: CN101906625A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 宿輝
• 申請（專利權）人: 宿輝
• 主分類號: C23C18/36
• 分類號: C23C18/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及一種高硬度、耐磨新型鎳磷復合鍍層的制備方法，其特征是以表面修飾、改性后納米二氧化硅顆粒為增強體，優化施鍍工藝，制備性能優良的鎳磷化學復合鍍層，該發明屬于表面技術、材料制備領域。

二、背景技術

磨損、腐蝕是工程材料的主要失效方式，給社會造成巨大的經濟損失，而這些失效方式都與材料的表面狀態密切相關，因此欲提高這類材料的使用性能，關鍵是提高其表面性能，由此促進了表面改性和強化技術的發展。化學復合鍍作為一項環保型的表面處理技術，越來越顯示出其重要性。SiO₂具有硬度高、耐磨、耐腐蝕等優點，被廣泛地用來制備鎳磷化學復合鍍層。但從采用化學復合鍍方法所得到的試驗結果分析，裸SiO₂直接使用時，還存在一些關鍵的技術問題需要解決，如：超微、納米SiO₂的尺寸很小導致單個粒子的表面活性大，極易吸附其它物質或微粒，引起團聚；SiO₂增強復合鍍層時，SiO₂的共價鍵與金屬基體的金屬鍵之間的本質差別，使界面潤濕性能差，顆粒易脫落，硬度、耐磨性降低；SiO₂與金屬基體接觸時，高溫下會發生顯著的固相界面反應，改變金屬基體的微結構與性能，使其硬度及耐磨性降低等。有關這方面的文章或專利如：周小平等.納米SiO₂顆粒鎳基復合刷鍍層組織與磨損特性，湖北工學院學報，2004.1；周細應等.一種納米二氧化硅復合耐磨鍍層工藝，申請號CN200410053471.5等。故提高顆粒的分散性，增強顆粒與金屬基體的相容性，增加鎳的沉積量，提高鍍層的硬度、耐磨性等，是目前鎳磷化學復合鍍研究中的一個迫切需要解決的難點問題。

三、發明內容

本專利的目的是解決現有技術中的不足，探索一種降低納米顆粒團聚，提高增強體與金屬基體的相容性，鍍層厚、硬度高、耐磨性能好的鎳磷復合鍍層制備的技術方法。

在已積累的實驗和理論經驗的基礎上，對納米SiO₂進行表面化學鍍鎳以改性，得到碳化硅復合粒子，簡寫為Ni/SiO₂。再以Ni/SiO₂為第二相粒子，Q235鋼為基體，改良化學復合鍍液配方及工藝條件，制備Ni-P-Ni/SiO₂復合鍍層。

本發明采用的技術方案：

1.SiO₂表面修飾改性過程包括：預處理(微波濕刻蝕、親水處理、循環敏化、鈀鹽活化)和修飾改性過程。

2.Q235的預處理過程包括：打磨、拋光、堿洗除油、有機溶劑除油、活化。

3.復合鍍液的配制

依次向鍍槽中添加硫酸鎳20～30g·L^-1、乳酸10～15ml·L^-1、檸檬酸鈉10～15g·L^-1、硼酸5-10g·L^-1、丁二酸0.5-1.5mg·L^-1、次亞磷酸鈉24-35g·L^-1及表面活性劑、光亮劑等，用氨水調至適當的pH值。

4.復合鍍層的制備

將一定質量Ni/Si0₂粒子配成漿液，超聲分散，使其潤濕，加入到已配制好的化學復合鍍液中，攪拌，加熱鍍液至規定溫度后，放入預處理后的試樣施鍍。施鍍溫度為75℃-90℃，鍍液中的pH值范圍為4.0-5.0，施鍍時間約為2h。

本發明有益技術效果體現在以下幾個方面：

(1)本發明在Ni-P-Ni/SiO₂復合鍍液中加入了乳酸、檸檬酸鈉、丁二酸混合組成的復合絡合劑，較現有納米復合鍍液穩定性高、壽命長、沉積速度快。

(2)本發明在Ni-P-Ni/SiO₂復合鍍液中加入了聚乙烯醇為表面活性劑，降低了溶液的表面張力，使納米SiO₂更容易與鍍液共沉積，形成鍍層。

(3)本發明在Ni-P-Ni/SiO₂復合鍍層制備中使用的第二相粒子Ni/SiO₂，為納米SiO₂經表面鍍鎳得到，顆粒中間為SiO₂，表層為金屬鎳，從根本上降低了納米粒子的團聚，提高了納米顆粒與金屬基體的相容性，較常規納米復合鍍層，明顯提高了粒子在鍍層中的沉積量。