CN100577868C - 纳米复合化学镀层Ni-P/Au镀液配方 - Google Patents

纳米复合化学镀层Ni-P/Au镀液配方 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米复合化学镀层Ni-P/Au镀液配方，按重量份：硫酸镍12500～15000份，次磷酸钠12500～15000份，醋酸钠10000～15000份，柠檬酸钠12500～15000份，稳定剂1.5～2份，金纳米粒子0.01～1份。本发明的有益效果是：首先，在水系化学镀液中添加金纳米粒子溶液，由于金纳米粒子有稳定剂的保护作用，克服了粉体粒子在镀液中的团聚问题；而且两种水溶液可以完全混合，使金纳米粒子在镀液中均匀分散。其次，纳米复合镀液的施镀温度比基础镀液降低10℃，同样的施镀时间可以获得厚度增加，硬度提高，耐蚀性、耐磨性能优越的镀层，不但有利于节约能源，而且镀层的性价比大大提高。

Description

纳米复合化学镀层Ni-P/Au镀液配方
技术领域
本发明涉及一种表面处理技术，具体地说是一种纳米复合化学镀Ni-P/Au镀液配方。
背景技术
我们知道，目前在化学镀液中加入纳米粒子，搅拌状态下使其与基质金属共沉积可以得到纳米复合化学镀层。基于纳米粒子的特殊性，制得的复合镀层会呈现出很多独特的性能。这些性能包括：硬度、韧性、耐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性等。目前国内外对纳米复合化学镀镍工艺的研究，主要是在镀液中添加无机非金属纳米粒子，如Si、SiO2、SiC、Al2O3等，从而获得一些功能性镀层，如：耐高温镀层、耐磨镀层、耐腐蚀性镀层等。
目前的纳米复合化学镀存在的不足之处为：纳米粒子在镀液中的分散问题。目前最常用的粉体无机非金属纳米粒子易发生团聚，尤其是在较高温度的水性镀液中。团聚的纳米粒子粒径变大，使其在镀液中的分散变得更加困难。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种将金纳米粒子添加到化学镀镍溶液中，优化实验条件，获得性能稳定，使用周期长的纳米复合化学镀层Ni-P/Au镀液配方，制备耐蚀、耐磨的纳米复合镀层。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明所用的基础镀液配方按重量份为：
硫酸镍       12500～15000份
次磷酸钠     12500～15000份
醋酸钠       10000～12500份
柠檬酸钠     12500～15000份
稳定剂       2～3份
采用正交试验法，以镀层孔隙率作为试验指标，重点研究操作温度，施镀时间，纳米粒子添加量对镀层耐蚀性的影响，获得的纳米复合镀Ni-P/Au镀液配方，
按重量份：
硫酸镍    12500～15000份，
次磷酸钠  12500～15000份，
醋酸钠    10000～15000份，
柠檬酸钠  12500～15000份，
稳定剂    1.5～2份，
金纳米粒子    0.01～1份。
所述的稳定剂是醋酸铅、硫脲、硝酸铅和碘化钾中的一种或多种组合。
本发明的有益效果是：
首先，在水系化学镀液中添加金纳米粒子溶液，由于金纳米粒子有稳定剂的保护作用，克服了粉体粒子在镀液中的团聚问题；而且两种水溶液可以完全混合，使金纳米粒子在镀液中均匀分散。
其次，纳米复合镀液的施镀温度比基础镀液降低10℃，同样的施镀时间可以获得厚度增加，硬度提高，耐蚀性、耐磨性能优越的镀层，不但有利于节约能源，而且镀层的性价比大大提高。
具体实施方式
实施例1：在20号钢基体上制备纳米复合镀层Ni-P/Au。
1、工艺流程：
化学除油一清洗-酸洗除锈一清洗一弱酸活化一清洗一化学镀一清洗一烘干一后处理。前述的工艺流程与常用工艺流程相同，在此不再赘述。
2、纳米复合化学镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍       25g/l
次磷酸钠     30g/l
醋酸钠       30g/l
柠檬酸钠     25g/l
醋酸铅       0.003g/l
pH           4.0～5.0
t℃          80±1
金纳米粒子   5×10-6mol/l
时间(h)      1
3、验证结果
按上述工艺化学镀后，对镀层进行厚度和硬度测试，与基础镀液对比，测试结果如下：
Ni-P镀层厚度为5μm，热处理前硬度为476HV，400℃热处理1小时后硬度为810HV。
Ni-P/Au镀层为6.25μm，热处理前硬度为510HV，400℃热处理1小时后硬度为911HV。
实施例2：在45号钢基体上制备纳米复合镀层Ni-P/Au。
1、工艺流程：
同实施例1。
2、纳米复合化学镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍     25g/l
次磷酸钠   25g/l
醋酸钠     20g/l
柠檬酸钠   25g/l
醋酸铅     0.004g/l
pH         4.0～5.0
t℃        80±1
金纳米粒子 5×10-5mol/l
时间(h)    1
3、验证结果
按上述工艺化学镀后，用贴滤纸法测试镀层的孔隙率，与基础镀液对比，测试结果如下：
Ni-P镀层的孔隙率为3.9点/cm2，Ni-P/Au复合镀层的孔隙率为0.8点/cm2，约为Ni-P镀层的1/5，并且分布较均匀，可见Au内米粒子影响镀层的组织结构，使镀层孔隙率减小，从而对基体具有更好的保护作用。
实施例3：在合金钢基体上制备纳米复合镀层Ni-P/Au的工艺。
1、工艺流程：
同实施例1。
2、纳米复合化学镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍     27g/l
次磷酸钠   37g/l
醋酸钠     23g/l
柠檬酸钠   28g/l
醋酸铅     0.003g/l
pH         4.0～5.0
t℃         80±1
金纳米粒子  3×10-7mol/l
时间(h)     1
3、验证结果
按上述工艺化学镀后，用扫描电子显微镜观察镀层的形貌，与基础镀液对比，测试结果如下：
两种镀层都具有平整的表面，与Ni-P合金镀层相比，Ni-P-Au复合镀层表面出现明显的胞状组织，说明金纳米粒子影响镀层的组织结构。

Claims (1)

1、一种纳米复合化学镀层Ni-P/Au镀液，其特征在于，它的工艺配方为：
硫酸镍    27g/l                次磷酸钠    37g/l
醋酸钠    23g/l                柠檬酸钠    28g/l
醋酸铅    0.003g/l             金纳米粒子  3×10-7mol/l。
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镍-磷/金纳米粒子复合化学镀层的研究. 马洪芳，陈慎豪，田芳，冯媛媛.山东大学学报，第41卷第5期. 2006
镍-磷/金纳米粒子复合化学镀层的研究. 马洪芳，陈慎豪，田芳，冯媛媛.山东大学学报，第41卷第5期. 2006 *

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