[發明專利]在鋁及鋁合金表面獲得含微納米SiO2顆粒鍍層的方法

有效

• 申請號: 201210341238.1
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102899644A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 李偉洲;楊劍冰;李月巧;胡治流;劉偉
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C23C18/36
• 分類號: C23C18/36;C23C18/18
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 翁建華

技術領域

本發明涉及純鋁及鋁合金表面改性技術領域，特別涉及在鋁及鋁合金表面獲得含微納米SiO₂顆粒鍍層的方法。.?

背景技術

近幾年來，化學鍍鎳作為一項重要的表面處理手段，已被廣泛應用到航空、航天、電子工業、石油化工、機械、紡織、汽車工業等領域。隨著納米材料科學的發展，給表面復合鍍層技術帶來了新的契機。傳統的化學鍍層存在硬度低、耐磨性差等缺點，納米化學復合鍍是在傳統的化學鍍基礎上發展起來的一種表面處理新技術；納米化學復合鍍層是一種具有特殊功能的復合鍍層，該鍍層既具有基質金屬的優良特性，又具有納米顆粒的特殊性能。它的基本原理是在Ni-P化學鍍液中添加一定量的不溶性固體微粒，并通過添加表面活性劑使顆粒均勻的懸浮在鍍液中，改善顆粒分布的均勻性，鍍液中金屬離子在被還原劑還原的同時，還可以將固體微粒嵌入金屬沉積層中；由于所添加的顆粒具有良好的表面效應、體積效應、量子尺寸效應等作用，從而可以獲得硬度較高、耐磨、自潤滑、耐蝕及特殊的裝飾外觀等功能性復合鍍層。?

中國專利申請《金屬表面化學鍍鎳方法》（CN102002690A）公開的技術可以在金屬工件、尤其是含有深孔、深槽的金屬表面鍍層厚度能夠達到130微米以上，且能防止金屬工件表面因鎳磷合金沉積在復雜金屬表面的氣蝕現象。但此方法需要將鍍液泵入濾孔孔徑為0.05微米的過濾器中進行過濾，這不僅增大了設備的投資，并且加大了操作的難度，且所得鍍層表面較粗糙、硬度低。中國專利《一種低應力鍍鎳工藝》（ZL200910187670）公開的技術是以鎳鹽為主鹽，通過檢查鍍液、去所鍍材料應力、陽極電解除油、腐蝕、預鍍鎳、鍍鎳以及熱處理獲得內應力低、硬度高、結合力強、且具有優越的延展性的保護層。但該項工藝預處理較為繁瑣，不易于維護，影響了生產效率。?

目前國內還沒有一種操作簡單、成本低、污染小、鍍層綜合性能好、特別適用于各種鋁及鋁合金工件的微納米SiO₂顆粒復合鍍技術。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種在鋁及鋁合金表面獲得含微納米SiO₂顆粒鍍層的方法，以提高鍍層的硬度、耐磨、耐熱、自潤滑、耐蝕及特殊的裝飾外觀等性能，且操作簡單，成本低，鍍層性能好。?

本發明的工藝流程為：?

1.試樣預處理：試樣經酒精浸泡、化學除油、堿侵蝕、水洗、酸侵蝕、水洗、兩次浸鋅、最后分別用丙酮、酒精超聲清洗；?

2SiO₂納米顆粒處理：將SiO₂納米顆粒置于非離子表面活性劑OP-21中浸泡,SiO₂納米顆粒粒徑范圍為50nm~100μm；?

3.進行復合化學鍍：鍍液配方為：硫酸鎳25～35g/L、次亞磷酸鈉30～40g/L、乙酸鈉18～28g/L、檸檬酸三鈉18～28g/L、氯化銨10～20g/L、乳酸0～6g/L、SiO₂納米顆粒10～20g/L；鍍液pH為4～11，攪拌速度100～120r/min，控制溫度為50～80℃，試樣懸掛于鍍液中施鍍30分鐘；?

4.用冷水洗去試樣表面殘余的鍍液。?

試樣預處理中，先后將試樣在酒精中浸泡5min；在溫度為40~50℃的20g/L洗衣粉溶液中浸泡4~5min化學除油后用冷水作第一次水洗；在溫度為20~30℃的質量比10%NaOH溶液中浸泡20s堿侵蝕后，再在溫度為20~30℃的質量比98%H₂SO₄50ml/L、質量比65%HNO₃50ml/L、質量比48%HF100ml/L的混合酸中浸泡15s后用冷水進行第二次水洗；?

試樣預處理中，第一次浸鋅的配方為：NaOH?45～55g/L、ZnO?3～8g/L、酒石酸鉀鈉1～5g/L、FeCl₃·6H₂O?1～5g／L、NaNO₃0.5～3g／L，溫度15～27℃，時間30～60s；第二次浸鋅的配方為：NaOH?110～130g／L、ZnO?15～25g／L、酒石酸鉀鈉45～55g／L、FeCl₃·6H₂O?1～5g／L、NaNO₃0.5～3g／L，溫度20～25℃，時間10～30s；?

在第一次浸鋅后用體積比為1:1的65%HNO₃浸泡30～90s后退除浸鋅層，再進行第二次浸鋅。?