[發(fā)明專利]金屬表面中溫化學(xué)鍍鎳磷合金的制備工藝

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911357304.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110965052A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹(shù)軍;張巧云;張成根;任萍;陳澤民;于淑媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廊坊師范學(xué)院
• 主分類號(hào): C23C18/36
• 分類號(hào): C23C18/36;C23C18/18;G01N5/00
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11818
• 代理人: 王振佳

本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬表面中溫化學(xué)鍍鎳磷合金的制備工藝，按鍍液配方稱取硫酸鎳、緩沖劑、乳酸、無(wú)機(jī)酸、稀土光亮劑和穩(wěn)定劑，加入水，攪拌使其溶解靜置，靜置時(shí)間大于5小時(shí)，濾去不溶物，加入添加劑，攪拌溶解得到A液；配置次亞磷酸鈉溶液，然后稱取該溶液，加入適量的水，經(jīng)攪拌溶解后靜置，靜置時(shí)間大于5小時(shí)，濾去不溶物，攪拌后得到B液；將A液和B液按照1：1的比例準(zhǔn)備，將準(zhǔn)備好的A液和B液混合在一起用恒溫水浴鍋加熱，加熱溫度為60?68℃，加熱時(shí)間為1小時(shí)，調(diào)節(jié)PH值為5.0，得到施鍍工作液。本發(fā)明在基礎(chǔ)鍍液中加入適量的次亞磷酸鈉、硼酸、乳酸，使得制備的鍍膜均勻致密，且呈胞狀結(jié)構(gòu)結(jié)晶，增加了耐磨性和耐腐蝕性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)鍍鎳合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種金屬表面中溫化學(xué)鍍鎳磷合金的制備工藝。

背景技術(shù)

現(xiàn)代社會(huì)，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)鋼材的需求量越來(lái)越大。鋼材作為一種常用的鐵基金屬材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但鋼鐵材料在使用過(guò)程中承受著連續(xù)、劇烈的沖擊和磨損，因此對(duì)材料的耐磨性、耐腐蝕都有很高的要求。為了延長(zhǎng)工件的使用壽命，提高金屬的性能，各種表面工程技術(shù)得以發(fā)展和應(yīng)用，其中化學(xué)鍍技術(shù)以其工藝簡(jiǎn)便、成本低、鍍層厚度均勻、可大面積鍍覆等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

化學(xué)鍍最先開(kāi)始于化學(xué)鍍鎳，隨著科技的發(fā)展和工業(yè)的進(jìn)步，化學(xué)鍍鎳的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，在航天航空、汽車、機(jī)械、石油化工等行業(yè)有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用。化學(xué)鍍液分為堿性和酸性兩大體系，按鍍層含磷量又分為高磷、中磷、低磷三個(gè)級(jí)別。高磷鍍層：鍍膜中磷含量大于10％的化學(xué)鍍層，該層屬非晶態(tài)非磁性，有較高的耐腐蝕性；中磷層含磷量6％-10％，耐腐蝕性能低于高磷層，鍍層結(jié)構(gòu)為微晶和非晶的結(jié)合；低磷層含磷量低于6％,該層中鎳的結(jié)構(gòu)為晶態(tài)，機(jī)械性能好，但耐腐蝕性能較弱。

目前,工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的鍍液操作溫度為85～95℃,雖然鎳的沉積速度較快，但工藝控制困難，能耗高，設(shè)備耗損較嚴(yán)重，勞動(dòng)條件較惡劣。有研究表明,溫度每降低10℃,施鍍成本可降低5％～10％。另外，高溫下對(duì)軟化點(diǎn)較低和高溫下易變形的材料(如塑料等)施鍍,會(huì)引起基體的變形和改性,從而限制了其化學(xué)鍍鎳的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，降低化學(xué)鍍鎳的施鍍溫度是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。另外,雖然堿性鍍液在中溫下施鍍鍍速較快,能耗低,鍍層光亮度較高。但是堿性液的穩(wěn)定性較差,維護(hù)較難,并且堿性化學(xué)鍍鎳層的微觀結(jié)構(gòu)是片狀,微晶尺寸較大,晶粒間可能產(chǎn)生孔隙甚至晶界,而酸性化學(xué)鍍鎳層是層狀或顆粒狀結(jié)構(gòu),可達(dá)到無(wú)孔隙,因而其耐磨性、耐蝕性以及硬度都比堿性化學(xué)鍍鎳層優(yōu)越。所以,有越來(lái)越多的研究者致力于中溫酸性化學(xué)鍍鎳工藝的研究。

為了改善低溫下化學(xué)鍍沉積速度相對(duì)慢，獲得更好的鍍層，2006年福建師范大學(xué)鐘慧妹等人采用了超聲波化學(xué)鍍鎳工藝成功的在低溫條件下在有機(jī)物薄膜上施鍍。但采用超聲波法在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中不具備條件。1998年，華南理工大學(xué)黃岳山、蒙繼龍等人在酸性條件下，鍍鎳磷合金控制到70℃，但沒(méi)說(shuō)明具體酸、穩(wěn)定劑名稱。2000年，劉永建、王印培關(guān)于化學(xué)鍍鎳沉積機(jī)理的探討中指出鍍液中添加適當(dāng)種類和適當(dāng)劑量的稀土,可增加催化表面的活性點(diǎn)數(shù)目,從而增加金屬沉積時(shí)均勻成核的能力和成核數(shù)目,增大成核速度,提高鎳離子的沉積速度。當(dāng)催化表面的活性點(diǎn)數(shù)目增加到一定程度時(shí),繼續(xù)增加稀土的含量,催化活性點(diǎn)的數(shù)目不再增加；此時(shí)過(guò)量的稀土反而阻止次亞磷酸根離子的吸附,降低沉積速度，但是沒(méi)明確說(shuō)出稀土的用量。鑒于以上原因，設(shè)計(jì)一種金屬表面中溫化學(xué)鍍鎳磷合金的制備工藝是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種金屬表面中溫化學(xué)鍍鎳磷合金的制備工藝，通過(guò)在基礎(chǔ)鍍液中加入適量的次亞磷酸鈉、硼酸、乳酸，使得制備的鍍膜均勻致密，且呈胞狀結(jié)構(gòu)結(jié)晶，增加了耐磨性和耐腐蝕性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了金屬表面中溫化學(xué)鍍鎳磷合金的制備工藝，包括以下步驟：

(1)準(zhǔn)備A液配方：按濃度計(jì)，硫酸鎳27-54g/L、緩沖劑9-42g/L、乳酸0-28mL/L、無(wú)機(jī)酸0.2-0.4g/L、稀土光亮劑1-2mL/L和少量的穩(wěn)定劑；