[發明專利]金屬表面中溫化學鍍鎳磷合金的制備工藝

在審

• 申請號: 201911357304.2
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN110965052A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 王樹軍;張巧云;張成根;任萍;陳澤民;于淑媛
• 申請（專利權）人: 廊坊師范學院
• 主分類號: C23C18/36
• 分類號: C23C18/36;C23C18/18;G01N5/00
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 王振佳

本發明公開了一種金屬表面中溫化學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、無機酸、稀土光亮劑和穩定劑，加入水，攪拌使其溶解靜置，靜置時間大于5小時，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，經攪拌溶解后靜置，靜置時間大于5小時，濾去不溶物，攪拌后得到B液；將A液和B液按照1：1的比例準備，將準備好的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℃，加熱時間為1小時，調節PH值為5.0，得到施鍍工作液。本發明在基礎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，且呈胞狀結構結晶，增加了耐磨性和耐腐蝕性。

技術領域

本發明涉及化學鍍鎳合金技術領域，尤其是涉及一種金屬表面中溫化學鍍鎳磷合金的制備工藝。

背景技術

現代社會，隨著工業的不斷發展，對鋼材的需求量越來越大。鋼材作為一種常用的鐵基金屬材料在國民經濟的許多領域得到廣泛的應用。但鋼鐵材料在使用過程中承受著連續、劇烈的沖擊和磨損，因此對材料的耐磨性、耐腐蝕都有很高的要求。為了延長工件的使用壽命，提高金屬的性能，各種表面工程技術得以發展和應用，其中化學鍍技術以其工藝簡便、成本低、鍍層厚度均勻、可大面積鍍覆等優點,已廣泛應用于實際生產中。

化學鍍最先開始于化學鍍鎳，隨著科技的發展和工業的進步，化學鍍鎳的應用范圍逐漸擴大，在航天航空、汽車、機械、石油化工等行業有相當的應用。化學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、低磷三個級別。高磷鍍層：鍍膜中磷含量大于10％的化學鍍層，該層屬非晶態非磁性，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，鍍層結構為微晶和非晶的結合；低磷層含磷量低于6％,該層中鎳的結構為晶態，機械性能好，但耐腐蝕性能較弱。

目前,工業生產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，設備耗損較嚴重，勞動條件較惡劣。有研究表明,溫度每降低10℃,施鍍成本可降低5％～10％。另外，高溫下對軟化點較低和高溫下易變形的材料(如塑料等)施鍍,會引起基體的變形和改性,從而限制了其化學鍍鎳的進一步應用。因此，降低化學鍍鎳的施鍍溫度是該領域研究的熱點。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。但是堿性液的穩定性較差,維護較難,并且堿性化學鍍鎳層的微觀結構是片狀,微晶尺寸較大,晶粒間可能產生孔隙甚至晶界,而酸性化學鍍鎳層是層狀或顆粒狀結構,可達到無孔隙,因而其耐磨性、耐蝕性以及硬度都比堿性化學鍍鎳層優越。所以,有越來越多的研究者致力于中溫酸性化學鍍鎳工藝的研究。

為了改善低溫下化學鍍沉積速度相對慢，獲得更好的鍍層，2006年福建師范大學鐘慧妹等人采用了超聲波化學鍍鎳工藝成功的在低溫條件下在有機物薄膜上施鍍。但采用超聲波法在整個工業生產應用中不具備條件。1998年，華南理工大學黃岳山、蒙繼龍等人在酸性條件下，鍍鎳磷合金控制到70℃，但沒說明具體酸、穩定劑名稱。2000年，劉永建、王印培關于化學鍍鎳沉積機理的探討中指出鍍液中添加適當種類和適當劑量的稀土,可增加催化表面的活性點數目,從而增加金屬沉積時均勻成核的能力和成核數目,增大成核速度,提高鎳離子的沉積速度。當催化表面的活性點數目增加到一定程度時,繼續增加稀土的含量,催化活性點的數目不再增加；此時過量的稀土反而阻止次亞磷酸根離子的吸附,降低沉積速度，但是沒明確說出稀土的用量。鑒于以上原因，設計一種金屬表面中溫化學鍍鎳磷合金的制備工藝是很有必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種金屬表面中溫化學鍍鎳磷合金的制備工藝，通過在基礎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，且呈胞狀結構結晶，增加了耐磨性和耐腐蝕性。

為實現上述目的，本發明提供了金屬表面中溫化學鍍鎳磷合金的制備工藝，包括以下步驟：

(1)準備A液配方：按濃度計，硫酸鎳27-54g/L、緩沖劑9-42g/L、乳酸0-28mL/L、無機酸0.2-0.4g/L、稀土光亮劑1-2mL/L和少量的穩定劑；