CN104087987B - 金属‑镀层复合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属‑镀层复合物及其制备方法，包括：金属基体；以及镀层，所述镀层形成于所述金属基体的表面上，其中，所述镀层含有Fe、Zn和Al2O3。根据本发明实施例的金属‑镀层复合物具有较高的硬度和优良的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于表面处理技术领域，具体而言，本发明涉及一种金属-镀层复合物及其制备方法。
背景技术
电刷镀工艺是再制造技术中的重要组成部分，具有设备简单，工艺灵活，镀层沉积效率高，可以制备单元和多元镀层的优点，同时镀层晶粒尺寸可以达到纳米级，具有纳米晶的优异性能。因此在在失效部件的修复和新工件的表面强化方面发挥越来越重要的作用。同时，铁基镀层作为一种绿色镀层，相比较硬铬镀层、镍基镀层，具有沉积效率高，硬度高，对环境污染小等优点，因此具有广阔的应用前景。
然而目前铁基镀层普遍采用酸性镀液制备，由于在沉积过程中，析氢严重，氢原子形成氢气析出，会导致镀层中产生大量气孔、裂纹。同时，伴随着沉积过程的进行，镀液的pH升高，会导致镀层中产生Fe3+离子，导致镀层夹杂严重。同时纯铁镀层氧化性的缺陷是制约铁基镀层广泛使用的主要瓶颈，这些问题限制了铁基镀层的使用。因此制备镀液稳定、裂纹密度小、硬度高，耐磨性好的高质量铁基镀层具有重要的意义。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种金属-镀层复合物及其制备方法，该金属-镀层复合物具有较高的硬度和优良的耐腐蚀性能。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种金属-镀层复合物，包括：
金属基体；以及
镀层，所述镀层形成于所述金属基体的表面上，
其中，
所述镀层含有Fe、Zn和Al2O3。
根据本发明实施例的金属-镀层复合物通过在镀层中添加锌元素和氧化铝，可以显著提高金属-镀层复合物的硬度和耐腐蚀性能。
另外，根据本发明上述实施例的金属-镀层复合物还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述金属基体为选自钢、铜合金和铝合金中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述镀层的厚度为50～70微米。由此，可以显著提高金属与基体间的结合力。
在本发明的一些实施例中，所述镀层含有90～93wt％的Fe、6～9wt％的Zn以及1wt％的Al2O3。由此，可以显著提高金属-镀层复合物的硬度和耐腐蚀性能。
在本发明的一些实施例中，所述镀层中Al2O3的平均晶粒尺寸为50纳米。由此，可以显著提高金属-镀层复合物的硬度。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种制备上述金属-镀层复合物的方法，包括：
(1)利用活化液对金属基体进行活化处理；以及
(2)施加磁场，采用电刷镀镀笔蘸取镀液，对经过活化处理的金属基体进行电刷镀，以便得到所述金属-镀层复合物，
其中，
所述镀液含有：300～400g/L的氯化亚铁、5～15g/L的氯化锌、1～3g/L的抗坏血酸、5～15g/L的硼酸、5～15g/L的氯化钾、1～5g/L的硫脲、0.1～1g/L的十二烷基三甲基溴化铵以及5g/L的Al2O3。
根据本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法通过在镀液中添加锌盐，可以有效改善铁应力过大的问题，并且基于锌的电位低，铁的电位高，可以显著提高镀层的耐腐蚀性和抗氧化性能，同时，镀液中添加氧化铝，可以显著提高镀层的硬度，并且有效降低了镀层的裂纹，另外，在电刷镀过程中施加磁场，可以有效改善镀层气孔多，气密性差的缺陷，从而制备得到镀层成分均匀、表面致密、硬度高和耐腐蚀性优异的金属-镀层复合物。
另外，根据本发明上述实施例的制备金属-镀层复合物的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，步骤(1)进一步包括：(1-1)利用第一活化液，在10～12伏的电压下，对所述金属基体的表面进行第一活化处理；以及(1-2)利用第二活化液，在14～18伏的电压下，对经过所述第一活化处理的金属基体的表面进行第二活化处理，其中，所述第一活化液为浓盐酸和氯化钠溶液的混合溶液，所述浓盐酸的终浓度为25.0ml/L，所述氯化钠的终浓度为140.1g/L，所述第二活化液为柠檬酸钠、柠檬酸和氯化镍的混合溶液，所述柠檬酸钠的终浓度为141.2g/L，所述柠檬酸的终浓度为94.2g/L，所述氯化镍的终浓度为3.0g/L。由此，可以有效对金属基体表面进行活化处理。
在本发明的一些实施例中，步骤(2)进一步包括：施加0.3T的磁场，伴随着搅拌，采用电刷镀镀笔蘸取镀液，在温度为20摄氏度和电压为8～10伏的条件下，以8～10米/分钟的刷镀速度对经过所述活化处理的金属基体进行刷镀5分钟，以便得到所述金属-镀层复合物。由此，可以在金属基体表面形成分布均匀、致密性良好的镀层。
在本发明的一些实施例中，所述制备金属-镀层复合物的方法进一步包括：(3)在所述利用活化液对金属基体进行活化处理之前，预先对所述金属基体进行粗化处理和除油处理。由此，可以显著提高金属基体与镀层间的结合力。
在本发明的一些实施例中，所述粗化处理是通过利用砂纸打磨所述金属基体的表面而进行的，其中，所述砂纸为选自320#、600#以及800#的至少之一。由此，可以有效除去金属基体表面的氧化层。
在本发明的一些实施例中，所述除油处理是利用电净液，在10～12伏的电压下进行的，其中，所述电净液为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和氯化钠的混合溶液，所述氢氧化钠的终浓度为25.0g/L，所述碳酸钠的终浓度为21.7g/L，所述磷酸钠的终浓度为50.0g/L，所述氯化钠的终浓度为2.4g/L。由此，可以进一步提高金属基体与镀层间的结合力。
在本发明的一些实施例中，所述制备金属-镀层复合物的方法进一步包括：(4)对步骤(2)得到的所述金属-镀层复合物进行低温退火。由此，可以进一步除去残余应力，并提高金属基体与镀层间的结合强度。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的金属-镀层复合物的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的制备金属-镀层复合物的方法的流程示意图；
图3是根据本发明又一个实施例的制备金属-镀层复合物的方法的流程示意图；
图4是根据本发明再一个实施例的制备金属-镀层复合物的方法的流程示意图；
图5(A)是根据本发明一个实施例的制备金属-镀层复合物的方法得到的金属-镀层复合物的表面SEM谱图；
图5(B)是根据本发明一个实施例的制备金属-镀层复合物的方法得到的金属-镀层复合物的界面SEM谱图；
图5(C)是根据本发明一个实施例的制备金属-镀层复合物的方法得到的金属-镀层复合物的镀层的EDX图谱；
图6(A)是采用对比例的制备金属-镀层复合物的方法得到的金属-镀层复合物的表面SEM谱图；
图6(B)是采用对比例的制备金属-镀层复合物的方法得到的金属-镀层复合物的界面SEM谱图；
图6(C)是采用对比例的制备金属-镀层复合物的方法得到的金属-镀层复合物的镀层的EDX图谱。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种金属-镀层复合物。下面参考图1对本发明实施例的金属-镀层复合物进行详细描述。根据本发明的实施例，该金属-镀层复合物包括金属基体100和镀层200，根据本发明的具体实施例，镀层200形成于金属基体100的表面上。
根据本发明的实施例，金属基体的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，金属基体可以为选自钢、铜合金和铝合金中的至少一种。根据本发明的实施例，镀层可以含有Fe、Zn和Al2O3，根据本发明的具体示例，镀层中可以含有90～93wt％的Fe、6～9wt％的Zn以及1wt％的Al2O3。发明人发现，通过在镀层中添加锌元素，可以利用锌原子硬度低来改善铁应力过大的问题，并且基于锌的电位低，铁的电位高可以显著提高镀层的耐腐蚀性和抗氧化性能，同时，通过添加氧化铝，可以显著提高镀层的硬度，并且有效降低镀层的裂纹，从而可以显著提高金属-镀层复合物的硬度和耐腐蚀性能，并且发明人通过大量实验发现，本发明组成的镀层组成所得到的金属-镀层复合物的硬度和耐腐蚀性能最佳。根据本发明的实施例，镀层的厚度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，镀层的厚度可以为50～70微米。发明人发现，若镀层过厚，容易导致镀层内应力变大同时与基体结合较差，而镀层较薄则耐蚀性差。根据本发明的实施例，氧化铝的晶粒尺寸并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，氧化铝的平均晶粒尺寸可以为50纳米。发明人发现，若硬质相氧化铝晶粒尺寸过大，沉积过程中容易在镀层中团聚，使得镀层稳定性较差，导致在使用过程中硬质相容易脱落使镀层失效。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种制备金属-镀层复合物的方法。下面参考图2-4对本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：利用活化液对金属基体进行活化处理
根据本发明的实施例，利用活化液对金属基体进行活化处理。根据本发明的实施例，金属基体的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，金属基体可以为选自钢、铜合金和铝合金中的至少一种。根据本发明的实施例，利用活化液对金属基体继续活化处理进一步包括第一活化处理和第二活化处理。该步骤中，首先，利用第一活化液，在10～12伏的电压下，对金属基体的表面进行第一活化处理，发明人发现，若电压过高，会导致基体侵蚀严重，影响基体的尺寸及表面性能；而电压过低，活化效果不理想，无法有效去除基体表面的氧化层。根据本发明的实施例，第一活化液的成分并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第一活化液为浓盐酸终浓度为25.0ml/L、氯化钠终浓度为140.1g/L的混合溶液。由此，可以有效去除基体表面存在着氧化层、从而显著提高镀层与金属基体间的结合力。然后，利用第二活化液，在14～18伏的电压下，对经过第一活化处理的金属基体的表面进行第二活化处理，发明人发现，电压过高会进一步腐蚀基体，过低则导致无法有效去除基体表面所形成的活化层。根据本发明的实施例，第二活化液的成分并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，第二活化液为柠檬酸钠终浓度为141.2g/L、柠檬酸终浓度为94.2g/L和氯化镍终浓度为3.0g/L的混合溶液。由此，可以有效去除金属基体表面的疲劳层，从而进一步提高金属基体与镀层间的结合力。具体地，第一活化处理和第二活化处理是将金属基体电压反接的条件下进行的。
S200：对经过活化处理的金属基体进行电刷镀
根据本发明的实施例，施加磁场，采用电刷镀镀笔蘸取镀液，对经过活化处理的金属基体进行电刷镀，从而可以得到金属-镀层复合物。根据本发明的实施例，镀液可以含有：300～400g/L的氯化亚铁、5～15g/L的氯化锌、1～3g/L的抗坏血酸、5～15g/L的硼酸、5～15g/L的氯化钾、1～5g/L的硫脲、0.1～1g/L的十二烷基三甲基溴化铵以及5g/L的Al2O3。该步骤中，具体地，施加0.3T的磁场，伴随着搅拌，采用电刷镀镀笔蘸取镀液，在温度为20摄氏度和电压为8～10伏的条件下，以8～10米/分钟的刷镀速度对经过活化处理的金属基体进行刷镀5分钟，从而可以得到金属-镀层复合物。
根据本发明的实施例，镀层可以含有Fe、Zn和Al2O3，根据本发明的具体示例，镀层中可以含有90～93wt％的Fe、6～9wt％的Zn以及1wt％的Al2O3，例如，镀层中够可以含有92.31wt％的Fe、6.84wt％的Zn以及0.86wt％的Al2O3。发明人发现，通过在镀层中添加锌元素，可以利用锌原子硬度低来改善铁应力过大的问题，并且基于锌的电位低，铁的电位高可以显著提高镀层的耐腐蚀性能，同时，通过添加氧化铝，可以显著提高镀层的硬度，并且有效降低镀层的裂纹，从而可以显著提高金属-镀层复合物的硬度和耐腐蚀性能，并且发明人通过大量实验发现，本发明组成的镀层组成所得到的金属-镀层复合物的硬度和耐腐蚀性能最佳。根据本发明的实施例，镀层的厚度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，镀层的厚度可以为50～70微米。发明人发现，若镀层过厚，容易导致镀层内应力变大同时与基体结合较差，而镀层较薄则耐蚀性差。根据本发明的实施例，氧化铝的晶粒尺寸并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，氧化铝的平均晶粒尺寸可以为50纳米。发明人发现，若硬质相氧化铝晶粒尺寸过大，沉积过程中容易在镀层中团聚，使得镀层稳定性较差，导致在使用过程中硬质相容易脱落使镀层失效。
根据本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法通过在镀液中添加锌盐，可以有效改善铁应力过大的问题，并且基于锌的电位低，铁的电位高，可以显著提高镀层的耐腐蚀性和抗氧化性能，同时，镀液中添加氧化铝，可以显著提高镀层的硬度，并且有效降低了镀层的裂纹，另外，在电刷镀过程中施加磁场，可以有效改善镀层气孔多，气密性差的缺陷，从而制备得到镀层成分均匀、表面致密、硬度高和耐腐蚀性优异的金属-镀层复合物。
参考图3，本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法进一步包括：
S300：预先对金属基体进行粗化处理和除油处理
根据本发明的实施例，在利用活化液对金属基体进行活化处理之前，预先对金属基体表面进行粗化处理和除油处理。根据本发明的实施例，进行粗化处理的具体方法并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，粗化处理可以通过利用砂纸打磨金属基体的表面而进行的。具体地，可以采用320#、600#以及800#砂纸中的至少一种对金属基体表面进行打磨。由此，通过粗化处理可以去掉金属基体表面的氧化物。根据本发明的实施例，除油处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，除油处理可以通过利用电净液，在10～12伏的电压下进行。发明人发现，电净液的目的主要是除去基体表面的油污，如果除油过程中电压过低会导致基体表面析氢较慢，油膜无法完全刺破，导致除油效果不理想；若电压过高，阳极温度升高，导致阳极石墨氧化严重根据本发明的实施例，除油处理所使用的电净液的具体成分并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，电净液为氢氧化钠终浓度为25.0g/L、碳酸钠终浓度为21.7g/L、磷酸钠终浓度为50.0g/L和氯化钠终浓度为2.4g/L的混合溶液。具体地，电净液在通电条件下产生大量氢气，可以刺破金属基体表面的油膜，从而实现除油的效果。
参考图4，本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法进一步包括：
S400：低温退火处理
根据本发明的实施例，对S200得到的金属-镀层复合物进行低温退火处理，从而可以进一步除去残余应力，并且进一步提高金属基体与镀层间的结合强度。
如上所述，根据本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法可以具有选自下列的优点至少之一：
根据本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法通过在镀液中添加一定含量的Zn元素，利用锌原子硬度小，协调铁应力过大的问题，同时锌的电位低，而铁的电位高，因此可以显著提高铁基镀层的耐蚀性；
根据本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法通过在刷镀过程中施加一定强度的磁场，有效的改变了因为酸性镀液的原因，导致刷镀过程中析氢严重的情况，很好的解决了铁基镀层气孔多，致密性差的缺陷，制备的镀层成分均匀，表面致密；
根据本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法通过添加一定含量的硬质相纳米氧化铝，不仅使镀层的硬度进一步提高，同时有效的降低了镀层的裂纹；
根据本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法使用的镀液稳定，可以放置较长的时间而不会发生镀液变质失效；
根据本发明实施例的制备金属-镀层复合物的方法可以作为改善铁基镀层的一个有效手段，从而可以扩大铁基镀层的使用范围。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例
镀液组成：400g/L的氯化亚铁、6g/L的氯化锌、0.2g/L的抗坏血酸、10g/L的硼酸、8g/L的氯化钾、0.1g/L的硫脲、0.4g/L的十二烷基二甲基溴化铵、5g/L的Al2O3(平均晶粒尺寸为50nm)；
制备方法：
首先利用320#、600#以及800#砂纸对金属基体表面进行粗化处理，接着将金属基体电压正接，利用电净液对经过粗化处理的金属基体进行除油处理；然后将金属基体电压反接，利用活化液对金属基体进行活化处理，从而去除金属基体表面的氧化层和疲劳层；接着施加0.3T的磁场，伴随着搅拌，采用电刷镀镀笔蘸取镀液，在温度为20摄氏度和电压为8伏的条件下，以8～10米/分钟的刷镀速度对经过活化处理的金属基体进行刷镀5分钟，从而可以得到金属-镀层复合物。
如图5(图5(A)为金属-镀层复合物的表面SEM谱图，图5(B)为金属-镀层复合物的界面SEM谱图)可知，本发明得到的金属-镀层复合物的镀层表面几乎没有裂纹，镀层比较紧密，并且金属基体与镀层间结合良好，图5(C)为金属-镀层复合物的镀层的EDX能谱，可知镀层中锌含量为6.84wt％，纳米颗粒氧化铝含量为0.86wt％，晶粒度为12.31nm，显微硬度为640Hv。
对比例
镀液组成：450g/L的氯化亚铁、5g/L的硼酸、5g/L的氯化钠、2g/L的抗坏血酸；
制备方法：
首先利用320#、600#以及800#砂纸对金属基体表面进行粗化处理，接着将金属基体电压正接，利用电净液对经过粗化处理的金属基体进行除油处理；然后将金属基体电压反接，利用活化液对金属基体进行活化处理，从而去除金属基体表面的氧化层和疲劳层；接着伴随着搅拌，采用电刷镀镀笔蘸取镀液，在温度为20摄氏度和电压为8伏的条件下，以8～10米/分钟的刷镀速度对经过活化处理的金属基体进行刷镀5分钟，从而可以得到金属-镀层复合物。
如图6(图6(A)为金属-镀层复合物的表面SEM谱图，图6(B)为金属-镀层复合物的界面SEM谱图)可知，对比例得到的金属-镀层复合物的镀层表面存在较为明显裂纹，并且金属基体与镀层间结合较差，图6(C)为金属-镀层复合物的镀层的EDX能谱，可知镀层中铁含量为93.3wt％，显微硬度为440Hv。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (11)
1.一种金属-镀层复合物，其特征在于，包括：
金属基体；以及
镀层，所述镀层形成于所述金属基体的表面上，
其中，
所述镀层含有：90～93wt％的Fe、6～9wt％的Zn以及1wt％的Al2O3。
2.根据权利要求1所述的金属-镀层复合物，其特征在于，所述金属基体为选自钢、铜合金和铝合金中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的金属-镀层复合物，其特征在于，所述镀层的厚度为50～70微米。
4.根据权利要求1所述的金属-镀层复合物，其特征在于，所述镀层中Al2O3的平均晶粒尺寸为50纳米。
5.一种制备权利要求1-4任一项所述金属-镀层复合物的方法，其特征在于，包括：
(1)利用活化液对金属基体进行活化处理；以及
(2)施加磁场，采用电刷镀镀笔蘸取镀液，对经过活化处理的金属基体进行电刷镀，以便得到所述金属-镀层复合物，
其中，
所述镀液含有：300～400g/L的氯化亚铁、5～15g/L的氯化锌、1～3g/L的抗坏血酸、5～15g/L的硼酸、5～15g/L的氯化钾、1～5g/L的硫脲、0.1～1g/L的十二烷基三甲基溴化铵以及5g/L的Al2O3。
6.根据权利要求5所述的制备金属-镀层复合物的方法，其特征在于，步骤(1)进一步包括：
(1-1)利用第一活化液，在10～12伏的电压下，对所述金属基体的表面进行第一活化处理；以及
(1-2)利用第二活化液，在14～18伏的电压下，对经过所述第一活化处理的金属基体的表面进行第二活化处理，
其中，
所述第一活化液为浓盐酸和氯化钠溶液的混合溶液，所述浓盐酸的终浓度为25.0ml/L，所述氯化钠的终浓度为140.1g/L，
所述第二活化液为柠檬酸钠、柠檬酸和氯化镍的混合溶液，所述柠檬酸钠的终浓度为141.2g/L，所述柠檬酸的终浓度为94.2g/L，所述氯化镍的终浓度为3.0g/L。
7.根据权利要求5所述的制备金属-镀层复合物的方法，其特征在于，步骤(2)进一步包括：施加0.3T的磁场，伴随着搅拌，采用电刷镀镀笔蘸取镀液，在温度为20摄氏度和电压为8～10伏的条件下，以8～10米/分钟的刷镀速度对经过所述活化处理的金属基体进行刷镀5分钟，以便得到所述金属-镀层复合物。
8.根据权利要求5所述的制备金属-镀层复合物的方法，其特征在于，进一步包括：
(3)在所述利用活化液对金属基体进行活化处理之前，预先对所述金属基体进行粗化处理和除油处理。
9.根据权利要求8所述的制备金属-镀层复合物的方法，其特征在于，所述粗化处理是通过利用砂纸打磨所述金属基体的表面而进行的，其中，所述砂纸为选自320#、600#以及800#的至少之一。
10.根据权利要求8所述的制备金属-镀层复合物的方法，其特征在于，所述除油处理是利用电净液，在10～12伏的电压下进行的，
其中，
所述电净液为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和氯化钠的混合溶液，所述氢氧化钠的终浓度为25.0g/L，所述碳酸钠的终浓度为21.7g/L，所述磷酸钠的终浓度为50.0g/L，所述氯化钠的终浓度为2.4g/L。
11.根据权利要求5所述的制备金属-镀层复合物的方法，其特征在于，进一步包括：(4)对步骤(2)得到的所述金属-镀层复合物进行低温退火。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61266599A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-11-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Ｚｎ−Ｆｅ系複合メツキ鋼板 |
| JPH11131205A (ja) * | 1997-08-26 | 1999-05-18 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 加工性、化成処理性、スポット溶接性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法 |
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| CN1580332A (zh) * | 2004-05-20 | 2005-02-16 | 昆明理工大学 | Zn－Ni－RE电镀层及其电镀方法与电解液 |
| CN1804119A (zh) * | 2006-01-10 | 2006-07-19 | 大连理工大学 | 纳米三氧化二铝复合磷化膜及其制备方法 |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61266599A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-11-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Ｚｎ−Ｆｅ系複合メツキ鋼板 |
| JPH11131205A (ja) * | 1997-08-26 | 1999-05-18 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 加工性、化成処理性、スポット溶接性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法 |
| CN1563504A (zh) * | 2004-04-12 | 2005-01-12 | 昆明理工大学 | Zn－Fe－ SiO2镀层钢铁零部件及电镀法与电解液 |
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| CN1580332A (zh) * | 2004-05-20 | 2005-02-16 | 昆明理工大学 | Zn－Ni－RE电镀层及其电镀方法与电解液 |
| CN1804119A (zh) * | 2006-01-10 | 2006-07-19 | 大连理工大学 | 纳米三氧化二铝复合磷化膜及其制备方法 |
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