CN103572339B - 一种在低碳钢表面电镀Ni-Mn合金的方法 - Google Patents

一种在低碳钢表面电镀Ni-Mn合金的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在低碳钢表面电镀Ni-Mn合金的方法,属于金属表面工程领域。本发明首先配制电镀溶液,并对电极进行处理,最后进行电沉积。本发明采用硫酸盐体系镀液,采用快速电沉积方法在低糖基体上形成高质量的Ni-Mn合金镀层,且操作工艺简单,工作效率高。本发明紧密结合新型镀层、快速镀等热点研究领域,并在低碳钢基体上生产出新型合金镀层。

Description

-种在低碳钢表面电滤Ni-Mn合金的方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种在低碳钢表面电锻Ni-Mn合金的方法,属于金属表面工程领域。
背景技术
[0002] 电化学方法是材料表面处理工艺中最常用的处理方法,运种方法是利用电极反 应,在工件表面形成具有一定功能的锻层。随着工业的发展,常规的锻层已远远不能满足工 业生产的特殊需求,开发新型锻层的需求越来越迫切。为提高生产效率,大电流、快速锻的 工艺方法也逐渐受到人们关注。
[0003] 快速电沉积是近代开发的电锻新技术,在原理上仍然是一种电化学过程,但氧化 还原过程不只在锻槽产生,部分电锻过程是在锻工件表面部份进行的。它主要通过提高电 流密度或电流效率使锻层金属快速沉积,从而提高电锻效率和锻层质量。由于电流密度主 要受极限电流的限制,增大金属离子浓度,提高扩散系数,降低扩散层厚度等成为快速电沉 积技术中经常采用的措施。快速电沉积在一定程度上应用了锻液的运动,可W达到提高电 沉积效率、细化晶粒、优化沉积组织、提高锻层质量的效果,其应用逐步受到人们的关注。
[0004] 由于儀锻层具有较好的耐蚀性和良好的耐磨性等,而被广泛应用在汽车、自行车、 各种器械、仪表、外科医具、日用工业品等方面作为防护-装饰性锻层。锻儀层对铁来说是 属于阴极性锻层,因此,尽可能减少锻层的孔隙,W更好地保护基体金属。在儀锻层中适当 添加一些耐蚀性的元素能得到结构致密的儀合金锻层。金属儘具有良好的耐蚀性,在合金 中加入儘,可明显提高其在还原性介质中的耐蚀性能。
[0005] 相比纯儀锻层,在锻儀液中加入Mn2+后,所得合金沉积层的各种性能有明显区别: 1)随儘含量的改变、合金层晶粒更细小,进而提高锻层的显微硬度;2)Ni-Mn合金层耐蚀性 提高;3)合金的磁性能对Ni/Mn比和电流密度的变化非常敏感。在锻儀基础液中加入儘有 助于获得致密、细致、高耐蚀性的儀儘合金锻层。
发明内容
[0006] 针对现有技术存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种在低碳钢表面电锻Ni-Mn 合金的方法,是一种操作简单、设备要求较宽松、低能耗、经济效益好的低碳钢表面锻Ni-Mn 合金的方法。
[0007] 为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0008] -种在低碳钢表面电锻Ni-Mn合金的方法,具有W下步骤:
[0009]A.电锻溶液的配制,电锻溶液的组成有:
[0010] NiS〇4• 6H2O 150-250g/l,
[0011] NiClz 20-60g/l,
[0012] MnS〇4 40-80g/l,
[0013]H3BO3 30-60g/L,
[0014] 十二烷基硫酸钢 0. 1-0. 5g/l,
[001引(NHa)2SO4 40-90g/L;
[0016] 用电子砰按量称取W上物质,在烧杯中用纯净的蒸馈水溶解;使溶液体积不大于 烧杯额定体积的四分之将配置的锻液用磁力揽拌器揽拌,并用H2SO4溶液调节锻液的pH 值到4.0;
[0017] B.电极处理:对阴极基体,即低碳钢板表面进行除油、除诱和表面抛光预处理,具 体操作是:将欲处理的低碳钢片工作面经金相砂纸打磨,然后进行机械抛光,再用无水乙醇 和去离子水依次超声清洗,干燥后备用;
[0018]C.电沉积过程:阳极采用231型销电极,阴极为预处理后的待锻低碳钢片,选择 4-10A/dm2的电流密度在烧杯锻液中进行电锻;电沉积时间为20-40分钟;电沉积过程中 对锻液进行电磁揽拌;电锻结束后立即取出低碳钢片,用蒸馈水清洗后并用冷风烘干。
[0019] 与现有技术相比,本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点:
[0020] 1)操作过程简单,实验条件容易达到;2)电锻速度快,节省时间;3)在低碳钢表面 制备出具有高硬度和耐腐蚀性等优异性能的新型锻层;4)通过研究硫酸盐体系的电沉积工 艺,得出低碳钢基体上获得Ni-Mn合金锻层的最佳锻液配方和工艺条件。本发明采用硫酸 盐体系锻液,采用快速电沉积方法在低碳钢基体上形成高质量的Ni-Mn合金锻层,且操作 工艺简单,工作效率高。本发明紧密结合新型锻层、快速锻等热点研究领域,并在低碳钢基 体上生产出新型合金锻层。
具体实施方式
[0021] 现将本发明的具体实施例叙述于后。
[0022] 实施例1
[0023] 本实施例中,先用纯净的蒸馈水在烧杯中配制200ml锻液,锻液成分为
[0024]化S〇4•6&0 180g/l,NiClz40g/l,MnS〇4 50g/l,H3BO330g/l,+二烷基硫酸钢 0. 2g/L,(畑4)25〇4 40-90g/L。
[00巧]用电子砰按量称取W上物质,在烧杯中溶解;使溶液体积不大于烧杯额定体积的 四分之S;将配置的锻液用磁力揽拌器揽拌,并用H2SO4溶液调节锻液的抑值到4.0,静止 5分钟。然后把经过预处理的低碳钢片放到电锻液中,W4A/血2的电流密度进行直流电锻, 沉积30分钟;然后取出,用蒸馈水清洗后并用冷风烘干。
[0026] 将表面获得Ni-Mn锻层的低碳钢片试样进行硬度、耐蚀性和电化学测试。
[0027] 实施例2
[0028] 本实施例中,先用纯净的蒸馈水在烧杯中配制200ml锻液,锻液成分为
[0029]化S〇4•6&0 180g/l,NiClz40g/l,MnS〇4 50g/l,H3BO330g/l,+二烷基硫酸钢 0. 2g/L,(NH4)2S〇44〇-90g/L。
[0030] 用电子砰按量称取W上物质,在烧杯中溶解;使溶液体积不大于烧杯额定体积的 四分之S;将配置的锻液用磁力揽拌器揽拌,并用H2SO4溶液调节锻液的抑值到4.0,静止 5分钟。然后把经过预处理的低碳钢片放到电锻液中,W6A/血2的电流密度进行直流电锻, 沉积20分钟;然后取出,用蒸馈水清洗后并用冷风烘干。
[0031] 将表面获得Ni-Mn锻层的低碳钢片试样进行硬度、耐蚀性和电化学测试。
[00础实施例3
[0033] 本实施例中,先用纯净的蒸馈水在烧杯中配制200ml锻液,锻液成分为
[0034] 化S〇4• 6&0 180g/l,NiClz40g/l,MnS〇4 50g/l,H3BO330g/l,+二烷基硫酸钢 0. 2g/L,(NH4)2S〇44〇-90g/L
[0035] 用电子砰按量称取W上物质,在烧杯中溶解;使溶液体积不大于烧杯额定体积的 四分之S;将配置的锻液用磁力揽拌器揽拌,并用H2SO4溶液调节锻液的抑值到4.0,静止 5分钟。然后把经过预处理的低碳钢片放到电锻液中,W8A/血2的电流密度进行直流电锻, 沉积15分钟;然后取出,用蒸馈水清洗后并用冷风烘干。
[0036] 将表面获得Ni-Mn锻层的低碳钢片试样进行硬度、耐蚀性和电化学测试。
[0037] 实施例4
[0038] 本实施例中,先用纯净的蒸馈水在烧杯中配制200ml锻液,锻液成分为
[0039] 化S〇4• 6&0 180g/l,NiClz40g/l,MnS〇4 70g/l,H3BO330g/l,+二烷基硫酸钢 0. 2g/L, (NH4)2SO440-90g/L
[0040] 用电子砰按量称取W上物质,在烧杯中溶解;使溶液体积不大于烧杯额定体积的 四分之S;将配置的锻液用磁力揽拌器揽拌,并用H2SO4溶液调节锻液的抑值到4.0,静止 5分钟。然后把经过预处理的低碳钢片放到电锻液中,W4A/血2的电流密度进行直流电锻, 沉积30分钟;然后取出,用蒸馈水清洗后并用冷风烘干。
[0041] 将表面获得Ni-Mn锻层的低碳钢片试样进行硬度、耐蚀性和电化学测试。
[004引 实施例5
[0043] 本实施例中,先用纯净的蒸馈水在烧杯中配制200ml锻液,锻液成分为
[0044] 化S〇4• 6&0 180g/l,NiClz40g/l,MnS〇4 70g/l,H3BO330g/l,+二烷基硫酸钢 0. 2g/L,(NH4)2S〇44〇-90g/L
[0045] 用电子砰按量称取W上物质,在烧杯中溶解;使溶液体积不大于烧杯额定体积的 四分之S;将配置的锻液用磁力揽拌器揽拌,并用H2SO4溶液调节锻液的抑值到4.0,静止 5分钟。然后把经过预处理的低碳钢片放到电锻液中,W6A/血2的电流密度进行直流电锻, 沉积20分钟;然后取出,用蒸馈水清洗后并用冷风烘干。
[0046] 将表面获得Ni-Mn锻层的低碳钢片试样进行硬度、耐蚀性和电化学测试。
[0047] 对表面获得Ni-Mn锻层的低碳钢片试样进行硬度、耐蚀性和电化学测试,结果列 于表1中。
[004引表1表面获得Ni-Mn锻层的低碳钢片的性能测试结果
Figure CN103572339BD00051
[0050] 实例证明利用本发明技术可W制备出优质Ni-Mn合金锻层,具有很高的耐大电流 冲击性能,抗蚀性能优异,且附着力很强,适合于工业化生产和应用。

Claims (1)

1.一种在低碳钢表面电镀Ni-Mn合金的方法,其特征在于,具有以下步骤: A. 电镀溶液的配制,电镀溶液的组成有: NiSO4• 6H20 150-250g/L, NiCl2 20-60g/L, MnSO4 40-80g/L, H3BO3 30-60g/L, 十二烷基硫酸钠 0. 1-0. 5g/L, (NH4)2SO4 40-90g/L ; 用电子秤按量称取以上物质,在烧杯中用纯净的蒸馏水溶解;使溶液体积不大于烧杯 额定体积的四分之三;将配置的镀液用磁力搅拌器搅拌,并用氏504溶液调节镀液的pH值到 4. 0 ; B. 电极处理:对阴极基体,即低碳钢板表面进行除油、除锈和表面抛光预处理,具体操 作是:将欲处理的低碳钢板工作面经金相砂纸打磨,然后进行机械抛光,再用无水乙醇和去 离子水依次超声清洗,干燥后备用; C. 电沉积过程:阳极采用231型铂电极,阴极为预处理后的待镀低碳钢板,选择4-10 A/dm2的电流密度在烧杯镀液中进行电镀;电沉积时间为20-40分钟;电沉积过程中对镀液 进行电磁搅拌;电镀结束后立即取出低碳钢板,用蒸馏水清洗后并用冷风烘干。
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