CN102286769A - 一种新型自润滑耐磨碳微球-镍复合镀层的制备方法 - Google Patents

一种新型自润滑耐磨碳微球-镍复合镀层的制备方法 Download PDF

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安玉良
袁霞
周金华
赵晖
王俊
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Abstract

一种新型自润滑耐磨碳微球-镍复合镀层的制备方法，属于碳材料和耐磨镀层材料的交叉技术领域，涉及到一种以碳微球材料为固体润滑剂微粒，采用复合电镀在不锈钢基质上制备自润滑碳微球-镍复合镀膜材料的方法。本发明以氨基磺酸镍为镀液主盐，金属镍片为阳极，不锈钢为基体，碳微球为耐磨颗粒，利用电镀的方式，使得碳微球颗粒与镍在不锈钢表面充分沉积，制得碳微球-镍复合镀膜材料。本发明的方法具有耗能少、设备简单，工艺条件易于控制等优点，适宜大规模生产。

Description

一种新型自润滑耐磨碳微球-镍复合镀层的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料和耐磨材料的交叉技术领域，涉及到一种以碳微球材料为固体润滑剂微粒采用复合电镀在不锈钢基质金属上制备碳微球-镍自润滑复合镀膜材料的方法。
背景技术
对于以碳微球为固体润滑剂微粒、不锈钢材料为基质金属采用复合电镀工艺制备碳微球-镍自润滑复合镀膜材料的方法，在国内外还未见相应的报道，以下对本发明的相关研究背景进行简要的说明。
在科技不断进步工业高度发达的今天，耐磨材料因自身具备独特的功能性，已发展成为新型材料领域中的一支主力军。它是信息技术、能源技术、生物技术等高新技术飞速发展的物质基础，与某些传统产业的发展息息相关。在耐磨材料迅速发展的同时，材料表面改性技术也获得了长足的进展，已经成为提高工程构件耐磨抗蚀性的有效手段。其中快速发展起来采用复合电镀方式制备的复合镀层，已成为制备耐磨复合材料的一股新生力量，在工程技术中获得了广泛的应用。
复合电镀制备复合膜层技术属于湿法，操作时不需要高温高压，在常温下进行即可，消耗能源少，设备简单，成本低，工艺条件易于控制、镀层可设计选择，镀层组合上有较大的灵活性；所得镀层孔隙率低，结合力好，而且具有耐磨、减摩、耐蚀等功能，在耐磨减摩复合材料的研究与开发中占重要地位。由于对特定性能先进材料的需要以及对电沉积过程综合模型的需要等原因，使得复合电镀技术成为研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型自润滑耐磨碳微球-镍复合镀层的制备方法，该方法是选取氨基磺酸镍作为电镀主盐，不锈钢板作为基材，碳微球作为第二相颗粒，并对其表面进行镀前处理，制备碳微球-镍自润滑复合镀膜材料。这是一种耗能少、产率高、操作简单的制备耐磨材料的新方法。本发明通过制备自润滑镀层材料的方式，延长基材的使用寿命，避免因摩擦磨损对材质和部件所带来的损伤和破坏。
采用的技术方案是：
一种新型自润滑耐磨碳微球-镍复合镀层的制备方法，其特征是以氨基磺酸镍为镀液主盐，可溶性单金属镍为阳极，不锈钢为基体，利用复合电镀的方式，从而制得镍-碳微球自润滑复合镀膜材料，其工艺过程如下：
1、选取氨基磺酸镍为主盐配制制备碳微球-镍复合膜的电镀镀液，其配方如下：氨基磺酸镍(Ni(NH2SO3)2)，300g/L；硫酸钴(CoSO4)30g/L；氯化镍(NiCl2)20g/L；硼酸(HBO3)，20g/L。
2、将基片经除油、除杂处理后，进行预镀10min，然后置于埋沙槽中，以之作为阳极。
3、加热电镀液使之恒定在一定温度，接通直流电源，控制电流密度为2-3×10-3范围，电镀30-50min。电镀后可进行适当的光亮镀。
本发明的优越性：
(1) 本发明是一种采用复合电镀方式制备碳微球-镍自润滑复合镀膜材料的方法。通过降低材料表面摩擦系数，提高材料的耐磨性能，延长材料的使用寿命，挽回大量的经济损失，具有很大的实用价值。
(2) 本发明操作简单，成本低、工艺条件易于控制。常温下即可获得碳微球-镍复合镀层；使用一般电镀设备，通过埋砂法进行复合电镀。
(3) 用廉价的基体材料（如不锈钢板）通过复合电镀获得低摩擦自润滑耐磨复合镀层，可以部分代替由贵重原材料制造的耐磨部件。
(4) 本发明采用简单的电镀装置即可完成，此技术对设备要求不高，参数容易控制，易于实现产业化。
附图说明
图1是按本发明制备的碳微球-镍自润滑复合镀膜材料的XRD谱图。
图2是本发明实施例1制得的碳微球-镍自润滑复合镀膜材料，在压力为300N，转速为60r/min，磨损30min的条件下测得的摩擦力矩-时间-摩擦系数曲线图。
具体实施方式
实施例一
选取氨基磺酸镍为主盐配制制备碳微球-镍复合膜的电镀镀液，其配方如下：氨基磺酸镍(Ni(NH2SO3)2)，300g/L；硫酸钴(CoSO4)30g/L；氯化镍(NiCl2)20g/L；硼酸(HBO3)，20g/L。将基片经除油、除杂处理后，进行预镀10min，然后置于埋沙槽中，以之作为阳极。加热电镀液使之恒定在一定温度，接通直流电源，控制电流密度为1.75×10-3范围，电镀50min，复合镀后在进行20min的光亮镀。
实施例二
选取氨基磺酸镍为主盐配制制备碳微球-镍复合膜的电镀镀液，其配方如下：氨基磺酸镍(Ni(NH2SO3)2)，400g/L；硫酸钴(CoSO4)30g/L；氯化镍(NiCl2)20g/L；硼酸(HBO3)，20g/L。将基片经除油、除杂处理后，进行预镀10min，然后置于埋沙槽中，以之作为阳极。加热电镀液使之恒定在一定温度，接通直流电源，控制电流密度为2.15×10-3范围，电镀40min，复合镀后在进行20min的光亮镀。
实施例三
选取氨基磺酸镍为主盐配制制备碳微球-镍复合膜的电镀镀液，其配方如下：氨基磺酸镍(Ni(NH2SO3)2)，300g/L；硫酸钴(CoSO4)30g/L；氯化镍(NiCl2)20g/L；硼酸(HBO3)，20g/L。将基片经除油、除杂处理后，进行预镀10min，然后置于埋沙槽中，以之作为阳极。加热电镀液使之恒定在一定温度，接通直流电源，控制电流密度为2.75×10-3范围，电镀30min，复合镀后在进行10min的光亮镀。 

Claims (1)

1.一种新型自润滑耐磨碳微球-镍复合镀层的制备方法，其特征是以氨基磺酸镍为镀液主盐，可溶性单金属镍为阳极，不锈钢为基体，利用复合电镀的方式，从而制得镍-碳微球自润滑复合镀膜材料，其工艺过程如下：
①、选取氨基磺酸镍为主盐配制制备碳微球-镍复合膜的电镀镀液，其配方如下：氨基磺酸镍(Ni(NH2SO3)2)，300g/L；硫酸钴(CoSO4)30g/L；氯化镍(NiCl2)20g/L；硼酸(HBO3)，20g/L；
②、将基片经除油、除杂处理后，进行预镀10min，然后置于埋沙槽中，以之作为阳极；
③、加热电镀液使之恒定在一定温度，接通直流电源，控制电流密度为2-3×10-3范围，电镀30-50min，电镀后可进行适当的光亮镀。
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