CN101545105A - 高耐磨镍-锡-磷复合镀层的制备方法及镀液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高耐磨镍－锡－磷复合镀层的制备方法及镀液。镀液中含有NiSO₄·6H₂O、NaH₂PO₂·H₂O、SnCl₄·3H₂O、CH₃COONa、复合羟基羧酸络合剂、SiC或Si₃N₄和Pb²⁺；将镀液按配方混合，用超声波分散10～40min，然后用电动搅拌器搅拌，搅拌速度控制在400－800r/min，溶液的温度85～90℃，pH值控制在4.2～5.5之间。镀液沉积速度快、稳定性好；镀层硬度达1400HV，耐磨性较镀硬Cr零件、高速钢零件提高1－2倍，较4Cr13、2Cr13零件提高4－5倍。镀层能够很好的提高机械零件的耐磨性，延长使用寿命，广泛应用于机械、石油化学工业、电器元件、航天航空的耐磨防腐等领域。

Description

高耐磨镍—锡—磷复合镀层的制备方法及镀液

技术领域

本发明涉及材料表面处理领域中的化学复合镀，具体地说是涉及一种高耐磨镍—锡—磷复合镀层的制备方法及镀液。

背景技术

化学复合镀技术是在化学镀技术的基础上发展起来的，通过化学镀工艺制备的复合镀层具有硬度高、镀层致密等优点，故目前化学复合镀已成为复合镀的重要组成部分和发展方向。化学复合镀层是在保持原有基质金属镀层性质的基础上，再辅以复合相的特性，它既强化了原有金属镀层的性质，又对原镀层进行了改性，可以通过改变基质金属和固体颗粒的种类得到高硬度、高耐磨性、高耐蚀性、自润滑性的功能性镀层以及特殊的装饰性镀层。因此，在电子计算机工业、石油化工工业、航空工业、汽车工业、机械工业以及印刷等工业有着广泛的应用前景。

SiC、Si₃N₄粒子具有很高的硬度和较强的化学稳定性。将SiC、Si₃N₄粒子通过化学沉积的方法复合到Ni-Sn-P镀层中，可获得镍—锡—磷化学复合镀层。该镀层兼具SiC、Si₃N₄陶瓷微粒及Ni-Sn-P合金镀层两者的优点，即高的耐磨性和Ni-Sn-P合金镀层优良的抗蚀性、抗氧化性、延展性、装饰性和焊接性，使其在工业上有更广泛的应用。目前关于Ni-Sn-P复合镀层的研究还未见报道。

在我们申请的专利(申请号：200710060109.4)中提供了一种高耐蚀性镍—锡—磷合金镀液，用此镀液制备的镍—锡—磷合金镀层在海水中具有优良的耐腐蚀性能，优于紫铜、镍—磷合金及不锈钢，但镀层的耐磨性能欠佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐磨性化学镀镍—锡—磷复合镀层的镀液，适用于制备高耐磨性能复合镀层，同时具备镍—锡—磷合金优异的耐腐蚀性能。我们经过无数次的研究和实验，将SiC、Si₃N₄粒子通过化学沉积的方法复合到镍—锡—磷合金镀层中，可获得高耐磨性镍—锡—磷化学复合镀层，同时使其兼具镍—锡—磷合金优异的耐腐蚀性能。

本发明的技术方案概述如下：

本发明的高耐磨性化学镀镍—锡—磷复合镀层的镀液，配方是每升溶液中含有：

NiSO₄·6H₂O         10～45g、

NaH₂PO₂·H₂O        20～70g、

SnCl₄·3H₂O         5～30g、

CH₃COONa            10～50g、

复合羟基羧酸络合剂  10～45g、

SiC或Si₃N₄          4～10g、

Pb²⁺                  0.001～0.008g，

余量为水；

所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸50—65％，柠檬酸或柠檬酸钾或柠檬酸钠为50—35％；溶液的pH值为4.2～5.5，采用硫酸和无水碳酸钾调节pH值；SiC或Si₃N₄的粒径为0.2～7μm。

镀液优选配方是为NiSO₄·6H₂O为20g、NaH₂PO₂·H₂O为40g、SnCl₄·3H₂O为20g、CH₃COONa为30g、复合羟基羧酸络合剂为20g、SiC或Si₃N₄为10g和Pb²⁺为0.0015g，pH值为4.8。

本发明的高耐磨性化学镀镍—锡—磷复合镀层的制备方法，是将镀液按配方混合，用超声波分散10～40min，然后用电动搅拌器搅拌，搅拌速度控制在400—800r/min，溶液的温度85～90℃，pH值控制在4.2～5.5之间。

本发明的一种制备高耐磨性镍—锡—磷化学复合镀层的镀液具有如下优点：

1、镀液沉积速度快、稳定性好；

2、镀层硬度达1400HV，耐磨性较镀硬Cr零件、高速钢零件提高1—2倍，较4Cr13、2Cr13零件提高4—5倍。

3、镀层能够很好的提高机械零件的耐磨性，延长使用寿命，广泛应用于机械、石油化学工业、电器元件、航天航空的耐磨防腐等领域。

4、本发明得到的镍—锡—磷复合镀层同时具备镍—锡—磷镀层优异的耐腐蚀性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1

一种制备高耐磨性镍—锡—磷化学复合镀层的镀液，每升溶液中含有：

NiSO₄·6H₂O             10g、

NaH₂PO₂·H₂O            20g、

SnCl₄·3H₂O             5g、

CH₃COONa                10g、

复合羟基羧酸络合剂      10g、

SiC或Si₃N₄(粒径0.2～7μm)4g、

Pb²⁺               0.001g，

余量为水，用硫酸和无水碳酸钾调节溶液的pH值为4.5，所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸50％，柠檬酸50％；

制备工艺条件：将SiC或Si₃N₄陶瓷微粒加入镀液中，先用超声波分散30min，然后用电动搅拌器搅拌，搅拌速度控制在400r/min，所述溶液的温度85℃，pH值控制在4.5，镀时1.5h。镀层硬度900HV，镀层耐磨性测试为0.5mg/200次。

实施例2：

一种制备高耐磨性镍—锡—磷化学复合镀层的镀液，每升溶液中含有：

NiSO₄·6H₂O                       20g、

NaH₂PO₂·H₂O                      40g、

SnCl₄·3H₂O                       20g、

CH₃COONa                          30g、

复合羟基羧酸络合剂                20g、

SiC或Si₃N₄(粒径0.2～7μm)          10g、

Pb²⁺                              0.0015g，

余量为水，调节溶液的pH值为4.8，所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸65％，柠檬酸35％；

制备工艺条件：将SiC或Si₃N₄陶瓷微粒加入镀液中，先用超声波分散20min，然后用电动搅拌器搅拌，搅拌速度控制在600r/min，所述溶液的温度88℃，pH值控制在4.8，镀时1.5h。镀层硬度1400HV，镀层耐磨性测试为0.25mg/200次。

实施例3：

一种高耐蚀性镍—锡—磷合金镀液，每升溶液中含有：

NiSO₄·6H₂O                      25g、

NaH₂PO₂·H₂O                     40g、

SnCl₄·3H₂O                      25g、

CH₃COONa                         30g、

复合羟基羧酸络合剂               25g、

SiC或Si₃N₄(粒径0.2～7μm)         8g、

Pb²⁺                             0.003g，

余量为水，调节溶液的pH值为5.5，所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸60％，柠檬酸40％；

制备工艺条件：将SiC或Si₃N₄陶瓷微粒加入镀液中，先用超声波分散40min，然后用电动搅拌器搅拌，搅拌速度控制在800r/min，所述溶液的温度88℃，pH值控制在4.8，镀时1.5h。镀层硬度1200HV，镀层耐磨性测试为0.4mg/200次。

实施例4：

一种高耐蚀性镍—锡—磷合金镀液，每升溶液中含有：

NiSO₄·6H₂O        45g、

NaH₂PO₂·H₂O       70g、

SnCl₄·3H₂O        30g、

CH₃COONa           50g、

复合羟基羧酸络合剂           45g、

SiC或Si₃N₄(粒径0.2～7μm)     10g、

Pb²⁺                         0.008g，

余量为水，调节溶液的pH值为4.2，所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸55％，柠檬酸45％；

制备工艺条件：将SiC或Si₃N₄陶瓷微粒加入镀液中，先用超声波分散10min，然后用电动搅拌器搅拌，搅拌速度控制在800r/min，所述溶液的温度90℃，pH值控制在5.0，镀时1.5h。镀层硬度1000HV，镀层耐磨性测试为0.45mg/200次。

上述各实施例表明：镀层硬度达1400HV，耐磨性较镀硬Cr零件、高速钢零件提高1—2倍，较4Cr13、2Cr13零件提高4—5倍(镀硬铬镀层为1.1mg/200次，高速钢零件为1.2mg/200次，4Cr13、2Cr13零件为2.0mg/200次)，能够很好的提高机械零件的耐磨性，延长使用寿命，广泛应用于机械、石油化学工业、电器元件、航天航空的耐磨防腐等领域。本发明得到的镍—锡—磷复合镀层同时具备镍—锡—磷镀层优异的耐腐蚀性能。

本发明提出的高耐磨镍—锡—磷复合镀层的制备方法及镀液，已通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的制作方法及镀液进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (3)

1.一种高耐磨性化学镀镍—锡—磷复合镀层的镀液，其特征是镀液配方是每升溶液中含有：

NiSO₄·6H₂O                   10～45g、

NaH₂PO₂·H₂O                  20～70g、

SnCl₄·3H₂O                   5～30g、

CH₃COONa                      10～50g、

复合羟基羧酸络合剂            10～45g、

SiC或Si₃N₄                    4～10g、

Pb²⁺                          0.001～0.008g，

余量为水；

所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸50—65％，柠檬酸或柠檬酸钾或柠檬酸钠为50—35％；溶液的pH值为4.2～5.5，采用硫酸和无水碳酸钾调节pH值；SiC或Si₃N₄的粒径为0.2～7μm。

2.如权利要求1所述的高耐磨性化学镀镍—锡—磷复合镀层的镀液，其特征是所述镀液为NiSO₄·6H₂O为20g、NaH₂PO₂·H₂O为40g、SnCl₄·3H₂O为20g、CH₃COONa为30g、复合羟基羧酸络合剂为20g、SiC或Si₃N₄为10g和Pb²⁺为0.0015g，pH值为4.8。

3.权利要求1或2的高耐磨性化学镀镍—锡—磷复合镀层的制备方法，其特征在将镀液按配方混合，用超声波分散10～40min，然后用电动搅拌器搅拌，搅拌速度控制在400—800r/min，溶液的温度85～90℃，pH值控制在4.5～5.0之间。