[發(fā)明專利]用于替代硬鉻鍍層的電沉積納米晶鈷磷合金電鍍液及電鍍層生產(chǎn)工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210250207.5
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102732919A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王經(jīng)國
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺星輝航空液壓有限公司
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56
• 代理公司: 煙臺雙聯(lián)專利事務(wù)所(普通合伙) 37225
• 代理人: 矯智蘭

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于替代硬鉻鍍層的電沉積納米晶鈷磷合金電鍍液及電鍍層生產(chǎn)工藝，屬于電鍍液及電鍍層生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域。

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背景技術(shù)??

目前，硬鉻鍍層(厚度30um～50um)?因?yàn)槠鋬?nèi)在的高硬度(600～1,000?VHN之間)和低的摩擦系數(shù)(低于0.2)而廣泛應(yīng)用于傳動耐磨、耐沖刷組件、工業(yè)以及軍事領(lǐng)域。目前最常用的鍍硬鉻手段是在含鉻酸的電鍍液中電鍍生成，其中產(chǎn)生的六價(jià)鉻對人體健康和環(huán)境所造成的危害從30年代初就已經(jīng)被確認(rèn)并限制使用。同時(shí),?電鍍硬鉻涂層工藝和性能還存在如電流效率低、深鍍能力差等固有缺點(diǎn)。?

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述已有技術(shù)存在的不足之處，提供一種完全能夠超過現(xiàn)有硬鉻鍍層整體性能和生命周期，既環(huán)保又節(jié)能的用于替代硬鉻鍍層的，在電沉積過程中生成10nm以下單晶納米晶鈷磷合金鍍層，同時(shí)還提供了實(shí)現(xiàn)上述電沉積納米晶鈷磷合金鍍層的生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

電沉積納米晶鈷磷合金電鍍液，其特殊之處在于：溶劑為去離子水，溶質(zhì)的各組分及含量如下：

鈷離子???????????20～30g/l；

硼酸?????????????30～40g/l；

磷酸?????????????10～50g/l，

十二烷基硫酸鈉???0.1～0.3g/l。

所述鈷離子來源于硫酸鈷、氯化鈷等可溶性鈷鹽中的至少一種。

電沉積納米晶鈷磷合金鍍層的生產(chǎn)工藝，包括鍍件的預(yù)處理和脈沖電沉積處理過程，其特殊之處在于所述電沉積處理過程是將經(jīng)過預(yù)處理的鍍件作為陰極，將鈦金屬作為陽極，直接置入pH值為2～3的電沉積納米晶鈷磷合金電鍍液中進(jìn)行單脈沖電沉積處理；電沉積工藝參數(shù)包括電沉積時(shí)間30～60min，電沉積溫度30～60℃，單脈沖電流密度為3～5A/dm2,單脈沖頻率50～210Hz，占空比為30～60%；最終獲得粒徑小于10nm的納米晶鈷磷合金鍍層。

具體工藝過程如下：

步驟1：配制電沉積納米晶鈷磷合金電鍍液

所述電沉積納米晶鈷磷合金電鍍液的組分及含量如下：

鈷離子???????????20～30g/l；

硼酸?????????????30～40g/l；

磷酸?????????????10～50g/l，

十二烷基硫酸鈉???0.1～0.3g/l。

所述鈷離子來源于硫酸鈷、氯化鈷等可溶性鈷鹽中的至少一種。

步驟2：鍍件的預(yù)處理

將被鍍件表面經(jīng)除油、活化等預(yù)處理去除被鍍件表面的油、污垢層和氧化層；

上述除油過程包括除油、水洗兩個(gè)工序，所述除油是指將通用的金屬清洗劑加熱，然后電化學(xué)陰極除油3分鐘，電化學(xué)陽極除油2分鐘；除油后經(jīng)過兩次水洗，一次水洗是采用20～80℃熱水進(jìn)行水洗，二次水洗采用常溫水噴淋水洗即可；

上述活化過程包括活化、水洗兩個(gè)工序，所述活化是指將被鍍件浸入含有質(zhì)量濃度為5～10%的硝酸鈉水溶液的陽極活化槽內(nèi)，進(jìn)行電化學(xué)陽極活化2～6分鐘；活化后經(jīng)兩次水洗，一次水洗是采用20～80℃熱水進(jìn)行水洗，二次水洗則采用溶解性固體總含量少于50ppm的純水進(jìn)行噴淋水洗；

步驟3：電沉積過程

將作為陰極的鍍件和作為陽極的鈦金屬直接置入裝有pH值為2～3的電沉積納米晶鈷磷合金電鍍液的電鍍槽中，通入單脈沖方波大功率電鍍電源進(jìn)行電沉積，設(shè)定電流密度為3～5A/dm2,單脈沖頻率50～210Hz，保持電沉積溫度30～60℃，電沉積時(shí)間30～60min，占空比為30～60%；最終獲得粒徑小于10nm的納米晶鈷磷合金鍍層；

所述單脈沖方波大功率電鍍電源是指電壓為12V、電流500～10000A、波形為標(biāo)準(zhǔn)方波的單脈沖電源。

步驟4：電沉積后處理

將電沉積后的鍍件進(jìn)行水洗，以清除鍍件表面雜質(zhì)；

所述水洗是先采用20～80℃熱水進(jìn)行，再使用常溫的溶解性固體總含量少于50ppm的純水進(jìn)行噴淋水洗；

步驟5：干燥去氫

將水洗后的鍍件置入溫度條件為160～240℃的烘箱內(nèi)加熱保溫1～3小時(shí)。

本發(fā)明通過使用鈷及鈷化合物電鍍液，通過單脈沖方波大功率電鍍電源進(jìn)行電沉積作業(yè)，其中頻率和占空比連續(xù)可調(diào)，生成高性能的電沉積納米晶鈷磷合金鍍層。