[發(fā)明專利]化學(xué)鍍-電鍍用鎳銅合金液及鎳銅合金非晶基復(fù)合鍍層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210177624.1
• 申請(qǐng)日: 2012-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN102703887A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾志翔;于全耀;烏學(xué)東;薛群基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): C23C18/50
• 分類號(hào): C23C18/50;C25D3/56
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料表面鍍層制備、電鍍、化學(xué)鍍技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種化學(xué)鍍-電鍍用鎳銅合金液，使用該化學(xué)鍍-電鍍用鎳銅合金液制備鎳銅合金非晶基復(fù)合鍍層的方法，以及制備得到的非晶-納米晶結(jié)構(gòu)的鎳銅合金復(fù)合鍍層。

背景技術(shù)

電鍍和化學(xué)鍍均有160多年的歷史。工業(yè)應(yīng)用電鍍方法制備鍍層的歷史已經(jīng)有相當(dāng)一段時(shí)間，應(yīng)用化學(xué)鍍制備的鍍層是從十九世紀(jì)50年代的General?American?Transportation公司（GATC）開始的。電鍍的方法制備的鍍層為晶態(tài)或者納米晶結(jié)構(gòu)，化學(xué)鍍制備的鍍層隨著還原劑量的改變，可以得到非晶到晶態(tài)多種結(jié)構(gòu)的鍍層。非晶態(tài)和納米晶材料各自具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和一系列的優(yōu)良特性。非晶態(tài)材料由于其原子排列的長(zhǎng)程無序、短程有序特點(diǎn)，在物理、化學(xué)及力學(xué)性能上表現(xiàn)出一系列優(yōu)異特性，如高強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性、耐磨性等，然而塑性差是非晶態(tài)材料需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。與非晶材料相比，納米晶材料由于大量原子處于晶界上，同樣具有良好的力學(xué)性能，如高硬度、高耐磨性等，另外納米晶材料還具有良好的塑性和韌性，但是其晶間腐蝕嚴(yán)重。因此，如何利用非晶結(jié)構(gòu)和納米晶結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，制備具有高性能的非晶納米晶復(fù)合材料是當(dāng)前非晶、納米晶材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

電鍍和化學(xué)鍍同時(shí)發(fā)生最早是由Brenner和Riddell在電沉積鎳時(shí)發(fā)現(xiàn)的。目前采用這兩種方法同時(shí)制備鍍層的研究比較少。公開號(hào)為CN101654797A的中國(guó)發(fā)明專利在鋼鐵工件表面預(yù)鍍銅時(shí)采用電化學(xué)和化學(xué)鍍的工藝，得到了很大的反響，然而，該方法只為酸性鍍銅提供了一種預(yù)鍍的方法，得到的鍍層厚度僅為幾個(gè)微米量級(jí)，其綜合力學(xué)性能不能實(shí)際應(yīng)用的要求。公開號(hào)為CN1818141A的中國(guó)發(fā)明專利中，公開了一種可以發(fā)生兩種沉積反應(yīng)的鍍液，但是這兩種沉積并非同時(shí)發(fā)生，而是通過反應(yīng)條件的改變，使之在不同條件下發(fā)生。利用電鍍化學(xué)鍍制備非晶納米晶復(fù)合鍍層的研究仍然微少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的是針對(duì)上述技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種電化學(xué)沉積和化學(xué)沉積兩種方法協(xié)同制備鎳銅非晶基復(fù)合鍍層的方法。這種方法原位可控，成本更低，操作簡(jiǎn)單，得到的鍍層的綜合力學(xué)性能較晶態(tài)鍍層和非晶鍍層都有很大的提高。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為：一種化學(xué)鍍-電鍍用鎳銅合金液，該合金液是以去離子水為溶劑，其中包含以下重量體積百分比濃度的溶質(zhì)：

所述的銅鹽包括但不限于硫酸銅、焦磷酸銅、氯化銅中的至少一種；

所述的鎳鹽包括但不限于硫酸鎳、氯化鎳中的至少一種；

所述的還原劑包括但不限于次磷酸鈉、氨基硼烷、鹽酸羥胺、硼氫化鈉、甲醛、水合肼中的至少一種；

所述的絡(luò)合劑包括但不限于檸檬酸、檸檬酸鈉、硼酸、硼酸鈉、焦磷酸鉀鈉、焦磷酸鈉中的至少一種。

使用本發(fā)明化學(xué)鍍-電鍍用鎳銅合金液，采用化學(xué)鍍-電鍍協(xié)同制備鎳銅合金非晶基復(fù)合鍍層的制備工藝包括如下步驟：

步驟1、將金屬基底表面進(jìn)行除油、除氧化膜處理；

步驟2、用去離子水將銅鹽、鎳鹽、絡(luò)合劑、還原劑按重量百分比配制化學(xué)鍍-電鍍用鎳銅合金液；

步驟3、鎳銅合金非晶納米晶復(fù)合鍍層的制備：將步驟1中處理后的金屬基底置于步驟2配制的化學(xué)鍍-電鍍用鎳銅合金液中進(jìn)行化學(xué)鍍電鍍協(xié)同沉積，其條件是：陽極為純鎳板，陰極電流密度為15~60mA/cm²，鍍液用堿性溶液調(diào)節(jié)pH為4~12，鍍液溫度為30~80℃，沉積時(shí)間為1小時(shí)~2小時(shí)，陰極移動(dòng)、攪拌鍍液，循環(huán)過濾完成金屬基底非晶納米晶復(fù)合鍍層的制備。

作為優(yōu)選，所述的鍍層沉積速度為0.2~1.0um/min。

作為優(yōu)選，所述的步驟3中的堿性溶液包括但不限于氨水溶液或氫氧化鈉溶液。

所述的步驟1中，金屬基底的表面除油優(yōu)選采用以下過程：

在質(zhì)量百分比濃度為5%～20%的NaOH溶液，或者在質(zhì)量百分比濃度為5%～20%的KOH溶液中加入適量十二烷基硫酸鈉，得到混合溶液，將金屬基底放入該混合溶液中，在清洗溫度為40℃～70℃下清洗3分鐘～10分鐘。

其中，十二烷基硫酸鈉在混合溶液中的濃度優(yōu)選為0.5g/l～10g/l，進(jìn)一步優(yōu)選為2g/l；清洗溫度優(yōu)選為60℃～70℃。

所述的步驟1中，金屬基底的表面除氧化膜處理優(yōu)選采用機(jī)械拋光、化學(xué)拋光對(duì)金屬基底進(jìn)行表面氧化膜去除處理。