[發明專利]普碳鋼表面覆蓋Ni-Zn-Mn-P化學鍍復合鍍層及鍍液

有效

• 申請號: 201110141623.7
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102220573A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 高志明;韓夏冰;劉永長;王鑫;修妍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C23C18/36
• 分類號: C23C18/36;C23C18/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種用于普碳鋼表面化學鍍Ni-Zn-Mn-P復合鍍覆蓋層制備方法，具體的說，是涉及普碳鋼表面化學鍍的鍍層及鍍液。

背景技術

化學鍍Ni-P合金鍍層以其優良的耐磨、耐蝕、磁屏蔽性以及適用于各種材料(包括非金屬材料)復雜零件的施鍍，已廣泛應用于航空、航天、電子、石油和化工等工業，近年來由于化學鍍工藝本身的優越性以及化學鍍鎳技術的日趨成熟，其在我國的應用范圍越來越廣。伴隨著工業生產的迅猛發展，對材料性能提出了更高的要求，化學鍍鎳磷二元合金遠不能滿足現代工業防腐蝕的要求，因此在化學鍍鎳磷合金鍍液基礎上又開發出了化學鍍Ni-Cu-P，Ni-Cr-P，Ni-Co-P，Ni-Mo-P，Ni-Fe-P，Ni-W-P，Ni-Zn-P等三元合金鍍層，它們的綜合性能(尤其是耐蝕性)比Ni-P合金更優異，因而倍受關注。

但一般的化學鍍鍍層是陰極型鍍層，應用于容器內的表面防腐，一般不允許出現空隙，否則會加速容器局部腐蝕，造成穿孔，而化學鍍本身難以徹底消除空隙的產生。本專利在總結化學鍍三元合金成功經驗的基礎上，在化學鍍Ni-Zn-P合金鍍液中加入硫酸錳，成功開發了一種用于普碳鋼表面化學鍍Ni-Zn-Mn-P復合鍍層，所得鍍層結晶細致，光亮平滑，耐蝕性和延展性好，而且氫脆低、內應力小，綜合性能指標優于化學鍍二元合金和相應的三元合金鍍層。關鍵是本專利所得鍍層相對于鍍鎳磷合金電位負移，提高了普碳鋼的耐蝕性和耐磨性，(即本鍍層相對于基體的電位差小于二元鍍鎳磷合金與基體的電位差，當表面存在缺陷時，對鍍層整體防腐性能產生的影響較小)。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于普碳鋼表面化學鍍Ni-Zn-Mn-P復合鍍覆蓋層，該方法制備過程簡單，生產操作安全，生產成本低，所制得的鍍層不僅具備良好的耐蝕性實現有效的防腐目的，而且滿足裝飾性要求。

本發明主要研究了工藝參數對鍍層成分結構、電極電位的影響規律，含有Ni²⁺，Mn²⁺，Zn²⁺，H₂PO^2-等的主鹽、絡合劑、添加劑等組成以及PH和溫度等因素的鍍液對基體表面沉積過程的影響，復合鍍層自腐蝕電位的變化的影響等。通過上述研究和實驗，最終在試樣表面獲得具有優異耐蝕性的復合鍍層。

本發明的技術方案如下：

本發明的一種普碳鋼表面覆蓋Ni-Zn-Mn-P化學鍍復合鍍層，鍍層厚度為8-15μm、硬度190-350HV，與純鍍鎳磷合金相比電位負0.1-0.3V。

本發明的普碳鋼表面覆蓋Ni-Zn-Mn-P化學鍍復合鍍層制備方法，主要在于鍍液的配置：硫酸鎳20-30g/L、硫酸鋅10-30g/L、硫酸錳10-40g/L、次亞磷酸鈉30-60g/L、乙酸鈉5g/L和檸檬酸鈉15g/L，在溫度90℃用氨水或氫氧化鈉調節pH為9-10。

采用通常的工件的打磨拋光-清洗-除油-除銹-清洗-活化-施鍍-清洗-清洗-后處理，即可得到普碳鋼表面覆蓋Ni-Zn-Mn-P化學鍍復合鍍層；只采用一次施鍍，施鍍過程簡單。

采用本發明的用于普碳鋼(如Q235)表面化學鍍Ni-Zn-Mn-P復合鍍覆蓋層制備方法，復合鍍層在3.5％NaCl溶液中的耐腐蝕性用圖3表征，與純鍍鎳磷合金相比電位負0.1-0.3V。其能譜和微觀形貌如圖1和圖2所示。

圖1說明：譜圖處理：沒有被忽略的峰；處理選項：所有經過分析的元素(已歸一化)；重復次數＝4；標準樣品：

C??CaCO₃?1-Jun-1999?12:00?AM

O??SiO₂??1-Jun-1999?12:00?AM

P??GaP???1-Jun-1999?12:00?AM

Mn?Mn????1-Jun-1999?12:00?AM

Fe?Fe????1-Jun-1999?12:00?AM

Ni?Ni????1-Jun-1999?12:00?AM

Zn?Zn????1-Jun-1999?12:00?AM

W??W?????1-Jun-1999?12:00?AM

本發明的有益效果是：