CN101654803A - 获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液和电镀方法 - Google Patents

获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液和电镀方法 Download PDF

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CN101654803A CN200910172280A CN200910172280A CN101654803A CN 101654803 A CN101654803 A CN 101654803A CN 200910172280 A CN200910172280 A CN 200910172280A CN 200910172280 A CN200910172280 A CN 200910172280A CN 101654803 A CN101654803 A CN 101654803A
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薛玉君
库祥臣
刘义
韩红彪
刘永刚
申晨
李济顺
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Abstract

本发明公开了一种获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液及其电镀方法，该复合镀液的组成为：Ni(NH2SO3)2·4H2O 200～500g/L、NH4Cl 5～30g/L、H3BO3 10～80g/L、C12H25SO4Na 0.05～5g/L、纳米氧化锆颗粒5～80g/L，本发明的整个电镀过程在超声场中进行，超声波的强力搅拌作用和超声空化效应促使ZrO2纳米颗粒良好地分散在纳米复合镀层中，使复合镀层的组织更细密，提高了复合镀层的耐磨性能，均匀分布的ZrO2纳米颗粒在促进氧化膜晶粒细化的同时，改善了氧化膜的生长机制，从而提高了复合镀层的抗高温氧化性能。本发明的电镀方法工艺简单，成本低廉，方便推广应用。

Description

获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液和电镀方法
技术领域
本发明涉及金属表面防护技术领域，具体涉及一种获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液和电镀方法。
背景技术
随着工业发展，机械零件更多地在复杂、苛刻的条件下工作，因此对零件表面性能的要求也越来越高，作为一种行之有效的表面防护措施，表面镀层技术应运而生并获得了广泛应用。在众多镀层材料中，镍镀层由于其优良的抗腐蚀性、良好的加工性能等优点，其应用最为广泛，但随着科技进步和市场需求的提高，现有的单一镍镀层已经无法满足要求。
复合电镀又称分散电镀，是将固体颗粒均匀分散在电镀液中，制成悬浮液进行电镀，使固体颗粒与电镀基质金属共沉积，从而获得具有耐磨、自润滑、耐腐蚀、装饰、电接触等功能的复合镀层。近年来，复合电镀技术发展极为迅速，已经成为现代电镀技术中最为活跃的部分。纳米复合电镀是在普通复合电镀的基础上，使尺度在1～100nm之间的不溶性固体颗粒与金属离子在阴极表面实现共沉积，以获得具有特殊功能的复合镀层的一种新型复合电镀技术。由于纳米颗粒具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，使得采用纳米复合电镀技术制备的复合镀层具有许多特殊的性能。但是因为纳米颗粒粒径小，比表面积大，比表面能高，处于热力学不稳定状态，所以在液相介质中极易发生团聚，形成较大的块状聚集体沉淀下来，从而严重影响镀制的复合镀层的结构和性能。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液。
本发明的目的之二是提供一种由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液，它的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O          200～500g/L
NH4Cl                         5～30g/L
H3BO3                         10～80g/L
C12H25SO4Na                   0.05～5g/L
纳米氧化锆颗粒                5～80g/L。
其中纳米氧化锆颗粒的粒径范围是45～65nm。
一种由获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
c.确定复合电镀工艺参数；
d.将复合镀液倒入电解池中，边分散镀液边进行复合电镀；
e.电镀完毕，断电结束。
步骤a中所述的复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O        200～500g/L
NH4Cl                    5～30g/L
H3BO3                    10～80g/L
C12H25SO4Na              0.05～5g/L
纳米氧化锆颗粒           5～80g/L。
步骤b中选择的阴极基体材料为导电金属或导电合金，阳极基体为电解镍板。优选地，阴极基体材料为不锈钢或铜。在电镀之前需对阴极基体进行物理除锈和化学除油处理，具体方法是阴极基体的工作面依次经过600目和1000目的金相砂纸抛光，直至出现镜面光泽，之后用蒸馏水清洗阴极基体表面污垢，再用丙酮反复擦洗，最后用蒸馏水清洗，晾干，备用。
步骤d中采用超声波搅拌和磁力搅拌对镀液进行分散。超声波搅拌的频率为28～100kHz，功率为120～300W；磁力搅拌的搅拌速度为400～1000r/min。
步骤c中采用的复合电镀工艺参数为：
pH值                  2.8～4.3
温度                  30～75℃
阴极电流密度          1～8A/dm2。
本发明采用的氧化锆纳米颗粒为硬质陶瓷纳米颗粒，具有高硬度、耐高温、优良的热稳定性和抗氧化性能，在复合镀液中添加ZrO2纳米颗粒，可以提高复合镀层的耐磨损、抗高温氧化性能。本发明的整个电镀过程都在超声场中进行，超声波可以提高离子的输运能力，促进电极表面的气泡解吸，清洁电极表面，使电镀条件优化，从而降低了镀层的表面粗糙度，而且超声波还可以使扩散层的厚度和浓度梯度减小，因而降低浓差极化；同时超声波作用还可使极限电流密度增大，进而提高镀层的形核速度，达到细化晶粒的效果。另外超声波的强力搅拌作用可使纳米颗粒宏观上均匀分散于镀液中，而超声空化效应所产生的微射流可以将团聚的纳米颗粒团强行粉碎为较小的纳米颗粒团或单个的纳米颗粒，最终声流扰动作用进一步促使纳米颗粒均匀分散地进入复合镀层中。
本发明对于提高复合镀层的性能具有显著的效果。超声波的强力搅拌作用和超声空化效应，促使ZrO2纳米颗粒良好地分散在纳米复合镀层中，弥散分布的ZrO2纳米颗粒可以细化基体Ni的晶粒，使复合镀层的组织更细密，增强了弥散强化和细晶强化效应，提高了复合镀层的耐磨性能；纳米复合镀层在高温下易于形成较薄的细晶氧化膜，均匀分布的ZrO2纳米颗粒在促进氧化膜晶粒细化的同时，改善了氧化膜的生长机制，从而提高了复合镀层的抗高温氧化性能。
本发明的优点是：
(1)电镀方法工艺简单，成本低廉，方便推广应用；
(2)本发明制得的复合镀层表面均匀致密、晶粒细小，且具有优良耐磨损和抗高温氧化性能。
附图说明
图1是实施例1制备的复合镀层的SEM形貌图；
图2是实施例2制备的复合镀层的SEM形貌图；
图3是实施例3制备的复合镀层的SEM形貌图；
图4是实施例4制备的复合镀层的SEM形貌图；
图5是实施例5制备的复合镀层的SEM形貌图；
图6是实施例6制备的复合镀层的SEM形貌图。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步说明。其中选取的纳米氧化锆颗粒的粒径范围是45～65nm。
实施例1
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 200g/L、NH4Cl 15g/L、H3BO325g/L、C12H25SO4Na 0.1g/L、纳米氧化锆颗粒30g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒30g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 200g/L，NH4Cl 15g/L，H3BO325g/L，C12H25SO4Na0.1g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择不锈钢片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为2.8，温度为40℃，阴极电流密度为1A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，边分散镀液边进行复合电镀；
超声波搅拌的频率为28kHz，功率为150W；磁力搅拌的搅拌速度为400r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
实施例2
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L、NH4Cl 5g/L、H3BO310g/L、C12H25SO4Na 0.5g/L、纳米氧化锆颗粒5g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒5g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L，NH4Cl 5g/L，H3BO310g/L，C12H25SO4Na0.5g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择铜片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为2.8，温度为30℃，阴极电流密度为3A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，边分散镀液边进行复合电镀；
超声波搅拌的频率为45kHz，功率为120W；磁力搅拌的搅拌速度为600r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
实施例3
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 400g/L、NH4Cl 25g/L、H3BO3 65g/L、C12H25SO4Na O.05g/L、纳米氧化锆颗粒45g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒45g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 400g/L，NH4Cl 25g/L，H3BO3 65g/L，C12H25SO4Na0.05g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择不锈钢片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为3.5，温度为50℃，阴极电流密度为5A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，边分散镀液边进行复合电镀；
超声波搅拌的频率为70kHz，功率为200W；磁力搅拌的搅拌速度为800r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
实施例4
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 500g/L、NH4Cl 30g/L、H3BO3 80g/L、C12H25SO4Na 2g/L、纳米氧化锆颗粒60g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒60g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 500g/L，NH4Cl 30g/L，H3BO3 80g/L，C12H25SO4Na2g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择铜片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为3.5，温度为60℃，阴极电流密度为7A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，边分散镀液边进行复合电镀；
超声波搅拌的频率为85kHz，功率为250W；磁力搅拌的搅拌速度为1000r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
实施例5
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L、NH4Cl 15g/L、H3BO3 40g/L、C12H25SO4Na 1g/L、纳米氧化锆颗粒30g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒30g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L，NH4Cl 15g/L，H3BO3 40g/L，C12H25SO4Na1g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择铜片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为4.3，温度为75℃，阴极电流密度为8A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，边分散镀液边进行复合电镀；
超声波搅拌的频率为100kHz，功率为300W；磁力搅拌的搅拌速度为1000r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
实施例6
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L、NH4Cl 25g/L、H3BO3 25g/L、C12H25SO4Na 5g/L、纳米氧化锆颗粒80g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒80g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L，NH4Cl 25g/L，H3BO3 25g/L，C12H25SO4Na5g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择不锈钢片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为4.3，温度为75℃，阴极电流密度为8A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，边分散镀液边进行复合电镀；
超声波搅拌的频率为100kHz，功率为180W；磁力搅拌的搅拌速度为800r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例1
镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 200g/L、NH4Cl 15g/L、H3BO3 25g/L、C12H25SO4Na 0.1g/L。
由该镀液制备镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na，充分搅拌，配制成含Ni(NH2SO3)2·4H2O 200g/L，NH4Cl 15g/L，H3BO3 25g/L，C12H25SO4Na 0.1g/L的镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择不锈钢片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为2.8，温度为40℃，阴极电流密度为1A/dm2；
d.将镀液倒入电解池中，进行电镀；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例2
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 200g/L、NH4Cl 15g/L、H3BO3 25g/L、C12H25SO4Na 0.1g/L、纳米氧化锆颗粒30g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒30g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 200g/L，NH4Cl 15g/L，H3BO3 25g/L，C12H25SO4Na0.1g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择不锈钢片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为2.8，温度为40℃，阴极电流密度为1A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，复合电镀；
只进行磁力搅拌，搅拌速度为400r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例3
镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L，NH4Cl 5g/L，H3BO3 10g/L，C12H25SO4Na 0.5g/L。
由该镀液制备镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na，充分搅拌，配制成含Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L，NH4Cl 5g/L，H3BO3 10g/L，C12H25SO4Na 0.5g/L的镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择铜片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为2.8，温度为30℃，阴极电流密度为3A/dm2；
d.将镀液倒入电解池中，进行电镀；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例4
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L、NH4Cl 5g/L、H3BO3 10g/L、C12H25SO4Na 0.5g/L、纳米氧化锆颗粒5g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒5g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L，NH4Cl 5g/L，H3BO3 10g/L，C12H25SO4Na0.5g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择铜片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为2.8，温度为30℃，阴极电流密度为3A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，复合电镀；
只进行磁力搅拌，搅拌速度为600r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例5
镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 400g/L、NH4Cl 25g/L、H3BO3 65g/L、C12H25SO4Na 0.05g/L。
由该镀液制备镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na，充分搅拌，配制成含Ni(NH2SO3)2·4H2O 400g/L，NH4Cl 25g/L，H3BO3 65g/L，C12H25SO4Na 0.05g/L的镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择不锈钢片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为3.5，温度为50℃，阴极电流密度为5A/dm2；
d.将镀液倒入电解池中，进行电镀；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例6
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 400g/L、NH4Cl 25g/L、H3BO3 65g/L、C12H25SO4Na O.05g/L、纳米氧化锆颗粒45g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒45g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 400g/L，NH4Cl 25g/L，H3BO3 65g/L，C12H25SO4Na0.05g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择不锈钢片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为3.5，温度为50℃，阴极电流密度为5A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，复合电镀；
只进行磁力搅拌，搅拌速度为800r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例7
镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 500g/L、NH4Cl 30g/L、H3BO3 80g/L、C12H25SO4Na 2g/L。
由该镀液制备镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na，充分搅拌，配制成含Ni(NH2SO3)2·4H2O 500g/L，NH4Cl 30g/L，H3BO3 80g/L，C12H25SO4Na 2g/L的镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择铜片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为3.5，温度为60℃，阴极电流密度为7A/dm2；
d.将镀液倒入电解池中，进行电镀；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例8
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 500g/L、NH4Cl 30g/L、H3BO3 80g/L、C12H25SO4Na 2g/L、纳米氧化锆颗粒60g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒60g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 500g/L，NH4Cl 30g/L，H3BO3 80g/L，C12H25SO4Na2g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择铜片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为3.5，温度为60℃，阴极电流密度为7A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，复合电镀；
只进行磁力搅拌，搅拌速度为1000r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例9
镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L、NH4Cl 15g/L、H3BO3 40g/L、C12H25SO4Na 1g/L。
由该镀液制备镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na，充分搅拌，配制成含Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L，NH4Cl 15g/L，H3BO3 40g/L，C12H25SO4Na 1g/L的镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择铜片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为4.3，温度为75℃，阴极电流密度为8A/dm2；
d.将镀液倒入电解池中，进行电镀；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例10
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L、NH4Cl 15g/L、H3BO3 40g/L、C12H25SO4Na 1g/L、纳米氧化锆颗粒30g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒30g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L，NH4Cl 15g/L，H3BO3 40g/L，C12H25SO4Na1g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择铜片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为4.3，温度为75℃，阴极电流密度为8A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，复合电镀；
只进行磁力搅拌，搅拌速度为1000r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例11
镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L、NH4Cl 25g/L、H3BO3 25g/L、C12H25SO4Na 5g/L。
由该镀液制备镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na，充分搅拌，配制成含Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L，NH4Cl 25g/L，H3BO3 25g/L，C12H25SO4Na 5g/L的镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择不锈钢片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为4.3，温度为75℃，阴极电流密度为8A/dm2；
d.将镀液倒入电解池中，进行电镀；
e.电镀完毕，断电结束。
对比例12
复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L、NH4Cl 25g/L、H3BO3 25g/L、C12H25SO4Na 5g/L、纳米氧化锆颗粒80g/L。
由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
镀液采用蒸馏水配制，首先将称量过的硼酸加入蒸馏水中，加热至62℃，搅拌，使硼酸溶解，之后冷却至50℃，加入Ni(NH2SO3)2·4H2O和NH4Cl，搅拌，溶解，最后加入C12H25SO4Na和纳米氧化锆颗粒，充分搅拌，配制成含纳米氧化锆颗粒80g/L，Ni(NH2SO3)2·4H2O 300g/L，NH4Cl 25g/L，H3BO3 25g/L，C12H25SO4Na5g/L的复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
阴极基体选择不锈钢片(150mm×20mm×2mm)，其中施镀面积为50mm×20mm，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9％，阴阳两级的面积之比为2∶3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；
c.确定复合电镀工艺参数；
工艺参数为：pH值为4.3，温度为75℃，阴极电流密度为8A/dm2；
d.将复合镀液倒入电解池中，复合电镀；
只进行磁力搅拌，搅拌速度为800r/min；
e.电镀完毕，断电结束。
各实施例和对比例制得的镀层经超声波清洗，晾干。
一、采用FEI Quanta 200FEG场发射环境扫描电子显微镜(ESEM)对实施例1～实施例6制备的复合镀层进行表面形貌分析，各实施例的SEM形貌图见附图1～附图6。
二、采用销盘式摩擦磨损试验机对镀层进行摩擦磨损试验，测定其磨损速率
1.测定方法
称重法，单位为mg/min，用Sartorius CPA225D电子分析天平测定试样磨损前后的质量，通过下式计算得到磨损速率：
                vm＝(M1-M2)/t
其中，vm是磨损速率；M1是试样磨损前的质量；M2是试样磨损后的质量；t是磨损时间。
2.摩擦磨损试样
摩擦磨损试样的制备：用1200目砂纸打磨，使镀层表面具有一定的粗糙度，有利于镀层的耐磨性试验；
对摩偶件：材料为CrNiMn合金钢，呈圆柱销状，硬度HRC56～59。
3.摩擦磨损实验参数
实验温度：室温，
加载载荷：1kg
相对滑动速度：500r/min
实验时间：10min。
三、在KSS-1700型智能马弗炉中对镀层进行抗高温氧化试验，测定其氧化速率
采用氧化质量增加法测定，氧化速率为单位时间内试样单位表面积的氧化物质量增加值，单位是mg/cm2·h；
实验温度：800℃；
实验环境：空气中。
各实施例和对比例制得的镀层的磨损速率和氧化速率测定结果见表1。从表中可以看出本发明获得的复合镀层耐磨损和抗高温氧化性能大大提高。
表1各实施例及对比例制得的镀层的磨损速率、氧化速率测定结果
  待测定样品   磨损速率(mg/min)   800℃时的氧化速率(mg/cm2·h)
  实施例1镀层   12.3   3.43
  对比例1镀层   22.2   7.13
  对比例2镀层   15.3   4.53
  实施例2镀层   15.7   5.41
  对比例3镀层   24.1   8.19
  对比例4镀层   17.9   6.23
  实施例3镀层   15.2   4.85
  对比例5镀层   23.8   7.67
  对比例6镀层   17.6   5.87
  实施例4镀层   16.3   5.77
  对比例7镀层   25.6   8.57
  对比例8镀层   19.1   7.04
  实施例5镀层   16.1   5.68
  对比例9镀层   25.9   8.82
  对比例10镀层   18.7   6.85
  实施例6镀层   16.8   5.93
  对比例11镀层   26.2   9.06
  对比例12镀层   18.9   6.98
本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所作的变化、修改、添加或替换，也应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1、一种获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液，其特征在于，所述复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O            200～500g/L
NH4Cl                        5～30g/L
H3BO3                        10～80g/L
C12H25SO4Na                  0.05～5g/L
纳米氧化锆颗粒               5～80g/L。
2、根据权利要求1所述的获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液，其特征在于，其中纳米氧化锆颗粒的粒径范围是45～65nm。
3、一种由权利要求1所述的获得耐磨损、抗高温氧化纳米复合镀层的复合镀液制备复合镀层的电镀方法，其特征在于，包括下列步骤：
a.配制复合镀液；
b.选择阴极基体和阳极基体；
c.确定复合电镀工艺参数；
d.将复合镀液倒入电解池中，边分散镀液边进行复合电镀；
e.电镀完毕，断电结束。
4、根据权利要求3所述的电镀方法，其特征在于，步骤a中所述的复合镀液的组成为：
Ni(NH2SO3)2·4H2O            200～500g/L
NH4Cl                        5～30g/L
H3BO3                        10～80g/L
C12H25SO4Na                  0.05～5g/L
纳米氧化锆颗粒               5～80g/L。
5、根据权利要求3所述的电镀方法，其特征在于，其中阴极基体材料为导电金属或导电合金，阳极基体为电解镍板。
6、根据权利要求5所述的电镀方法，其特征在于，阴极基体材料优选为不锈钢或铜。
7、根据权利要求6所述的电镀方法，其特征在于，在电镀之前对阴极基体进行物理除锈和化学除油处理。
8、根据权利要求3所述的电镀方法，其特征在于，步骤d中采用超声波搅拌和磁力搅拌对镀液进行分散。
9、根据权利要求8所述的电镀方法，其特征在于，超声波搅拌的频率为28～100kHz，功率为120～300W；磁力搅拌的搅拌速度为400～1000r/min。
10、根据权利要求3所述的电镀方法，其特征在于，其中复合电镀工艺参数为：
pH值                        2.8～4.3
温度                        30～75℃
阴极电流密度                1～8A/dm2。
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