CN104674327B - 复合镀层的制备方法及复合镀层 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合镀层的制备方法及复合镀层。该方法包括：在待处理部件的表面铺设碳纤维层，碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构；将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理，电镀液中的碳化硅颗粒在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离，形成镍基碳化硅碳纤维复合镀层。实现了复合镀层中的碳化硅颗粒的均匀分布，增加了复合镀层的强度和耐腐蚀性，能够对电镀该复合镀层的汽车零部件进行有效的保护。
Description
技术领域
本发明实施例涉及材料表面处理技术领域，尤其涉及一种复合镀层的制备方法及复合镀层。
背景技术
随着国防和民用工业的发展，金属材料和各种零部件的硬度及耐磨性要求越来越高。材料表面处理技术应运而生，成为材料领域的研究热点。在汽车领域，为了对汽车实施更好的保护，会在汽车的耐腐蚀性能和耐磨性能均有较高要求的零部件表面制备复合镀层，以对汽车零部件的表面进行保护。
复合镀层是用电沉积或化学镀的方法使金属与固体微粒共沉积而获得复合材料层的工艺过程。其作为一项比较成熟的材料表面处理技术，已成为提高材料表面耐磨、高硬度、耐腐蚀等性能的重要手段。由于碳化硅颗粒具有硬度高、耐磨、耐腐蚀等优点，被广泛用来制备镍基碳化硅复合镀层。
现有的镍基碳化硅复合镀层是通过在电镀液中加入碳化硅颗粒并进行电镀，在阴极的表面为金属材质的待处理部件上形成复合镀层的工艺。图6为现有技术中制备的镍基复合镀层的结构示意图。如图6所示，在待处理部件1的金属材质的表面上形成的镍基碳化硅复合镀层7中，由于碳化硅颗粒6的尺寸很小，单个粒子的表面活性大，彼此之间极易吸附，导致容易引起碳化硅颗粒大面积的团聚。致使镍基复合镀层强度不均匀，耐蚀性能下降，不能对汽车零部件进行有效的保护。
发明内容
本发明实施例提供一种复合镀层的制备方法及复合镀层，实现了复合镀层中的碳化硅颗粒的均匀分布，增加了复合镀层的强度和耐腐蚀性，能够对电镀该复合镀层的汽车零部件进行有效的保护。
本发明实施例提供一种复合镀层的制备方法，包括：
在待处理部件的表面铺设碳纤维层，所述碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构；
将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理，所述电镀液中的碳化硅颗粒在所述碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离，形成镍基碳化硅碳纤维复合镀层。
进一步地，如上所述的方法，所述在待处理部件的表面铺设碳纤维层具体包括：
在已进行镀前预处理的待处理部件的金属材质的表面上铺设碳纤维层。
进一步地，如上所述的方法，所述在待处理部件的表面铺设碳纤维层具体包括：
在已形成镍基碳化硅复合镀层的待处理部件的所述镍基碳化硅复合镀层上铺设碳纤维层。
进一步地，如上所述的方法，所述碳纤维层的碳纤维交织成的多边形的网状结构为三角形的网状结构。
进一步地，如上所述的方法，所述将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理之前，还包括：
向所述电镀液中加入光亮剂。
进一步地，如上所述的方法，所述电镀液还包括：硫酸镍、氯化镍、氨基乙酸、硼酸，所述电镀液的PH值为4.0-5.0；
其中，所述硫酸镍含量为：300g/L，所述氯化镍含量为：35g/L，所述氨基乙酸含量为：0.5g/L，所述硼酸含量为：15-40g/L，所述碳化硅颗粒含量为：10g/L。
本发明实施例提供一种复合镀层，包括：铺设在待处理部件的表面的碳纤维层以及在所述碳纤维层上形成的镍基碳化硅碳纤维复合镀层；
其中，所述碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构，所述镍基碳化硅碳纤维复合镀层中的碳化硅颗粒在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离。
进一步地，如上所述的复合镀层，所述待处理部件的表面为金属材质。
进一步地，如上所述的复合镀层，所述待处理部件的表面为镍基碳化硅复合镀层。
进一步地，如上所述的复合镀层，所述碳纤维层的碳纤维交织成的多边形的网状结构为三角形的网状结构。
本发明实施例提供一种复合镀层的制备方法及复合镀层。通过在待处理部件的表面铺设碳纤维层，碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构；将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理，电镀液中的碳化硅颗粒在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离，形成镍基碳化硅碳纤维复合镀层。实现了复合镀层中的碳化硅颗粒的均匀分布，增加了复合镀层的强度和耐腐蚀性，能够对电镀该复合镀层的汽车零部件进行有效的保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明复合镀层的制备方法实施例一的流程图；
图2为本发明复合镀层的制备方法实施例二的流程图；
图3为本发明复合镀层的实施例一的结构示意图；
图4为本发明复合镀层的实施例一中的碳纤维层的结构示意图；
图5为本发明复合镀层的实施例二的结构示意图；
图6为现有技术中制备的镍基复合镀层的结构示意图。
附图标记：
1-待处理部件 2-碳纤维层 3-镍基碳化硅碳纤维复合镀层
4-碳纤维 5-多边形的空隙 6-碳化硅颗粒
7-镍基碳化硅复合镀层
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明复合镀层的制备方法实施例一的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤101，在待处理部件的表面铺设碳纤维层，碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构。
本实施例中，待处理部件为预电镀本发明复合镀层的部件，其为需要高强度和耐磨性的部件，如在汽车领域中的发动机的零部件等。
本实施例中，碳纤维层为预先编织好的碳纤维层，预先编织好的碳纤维层中的碳纤维交织成多边形的网状结构，如为矩形的网状结构、五边形的网状结构或六边形的网状结构等。
本实施例中，所编织成的碳纤维层的多边形的网状结构具有和碳化硅颗粒同等级的厚度，并且网状结构的每个多边形的空隙只能容纳有限数量的碳化硅颗粒。
步骤102，将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理，电镀液中的碳化硅颗粒在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离，形成镍基碳化硅碳纤维复合镀层。
本实施例中，将表面铺设有碳纤维层的待处理部件作为阴极部件，将镍板作为阳极部件，并分别将表面铺设有碳纤维层的待处理部件和镍板放入到电镀液中，接通电源，进行电镀处理。
其中，电源的电流密度为2.5A/dm2，电镀的时间预先设定，如可以为20分钟。本实施例对此不做限定。本实施例中，电镀的时间越长，形成的复合镀层的厚度越大。
具体地，本实施例中，在将表面铺设有碳纤维层的待处理部件和镍板装到电极上，放入渡槽中的电镀液的同时，搅拌加热电镀液，转速设置为300r/min，电镀液的温度设置为50℃，并将碳化硅颗粒配成浆液，超声分散后，使其润湿，缓慢加入到电镀液中，接通电源，进行电镀处理。在进行电镀处理的过程中，碳化硅颗粒和镍元素在待处理部件的表面沉积。由于在待处理部件的表面铺设有碳纤维层，碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构，网状结构中的每个多边形空隙只能容纳数量有限的碳化硅颗粒，所以在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下，碳化硅颗粒被分离。电镀后形成了镍基碳化硅碳纤维复合镀层。
本实施例中，在电镀处理时，电镀液中除含有碳化硅颗粒外，还含有阳极活化剂，润湿剂，缓冲剂等电镀镍基复合镀层所必须的物质，在此不再一一赘述。
本实施例中，通过在待处理部件的表面铺设碳纤维层，碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构；将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理，电镀液中的碳化硅颗粒在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离，形成镍基碳化硅碳纤维复合镀层。实现了复合镀层中的碳化硅颗粒的均匀分布，增加了复合镀层的强度和耐腐蚀性，能够对电镀该复合镀层的汽车零部件进行有效的保护。
进一步地，本实施例中，在待处理部件的表面铺设碳纤维层具体为在已进行镀前预处理的待处理部件的金属材质的表面上铺设碳纤维层。
其中，待处理部件的表面的金属材质可以为Q235钢，铁等可作为阴极材料的金属材质。
其中，镀前预处理包括：砂纸打磨、丙酮除油、热水洗、冷水洗、硫酸除锈、水洗、硫酸活化、水洗、除去表面的毛刺、污垢、氧化皮等。
本实施例中，对表面为金属材质的待处理部件进行镀前预处理，使待处理部件表面的金属材质光洁和平整，能够达到较好的施镀效果。
本实施例中，直接在待处理部件的金属材质的表面上铺设碳纤维层，碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构，将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行一次电镀处理，使电镀液中的碳化硅颗粒在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离，形成镍基碳化硅碳纤维复合镀层，碳纤维层一侧与金属材质的介质结合，另一侧与电镀液中的镍元素和碳化硅结合，在实现复合镀层中的碳化硅颗粒的均匀分布，增加了复合镀层的强度和耐腐蚀性的同时，工序更加简单，提高复合镀层的电镀效率。
图2为本发明复合镀层的制备方法实施例二的流程图，如图2所示，该方法包括：
步骤201，判断待处理部件的表面是否已形成镍基碳化硅复合镀层，若否，则执行步骤202，若是，则执行步骤203。
本实施例中，由于待处理部件为需要高强度和耐磨性的部件，所以在实际应用中，在进行本实施例的复合镀层的制备前，通常待处理部件已经进行过镍基碳化硅复合镀层处理，所以在进行本实施例的复合镀层的制备前判断待处理部件的表面是否已形成镍基碳化硅复合镀层。
步骤202，将待处理部件放入到电镀液中，进行电镀处理，形成镍基碳化硅复合镀层。
可选地，本实施例中，若待处理部件的表面未形成镍基碳化硅复合镀层，而为金属材质的表面，则对待处理部件进行镀前预处理，其中，镀前预处理包括：砂纸打磨、丙酮除油、热水洗、冷水洗、硫酸除锈、水洗、硫酸活化、水洗、除去表面的毛刺、污垢、氧化皮等。
在进行镀前预处理后，将表面为金属材质的待处理部件作为阴极部件，将镍板作为阳极部件，分别放入到电镀液中，接通电源进行电镀处理。
本实施例中，在将表面为金属材质的待处理部件和镍板装到电极上，放入渡槽中的电镀液的同时，搅拌加热电镀液，转速设置为300r/min，电镀液的温度设置为50℃，并在将碳化硅颗粒配成浆液，超声分散后，使其润湿，缓慢加入到电镀液中，在进行电镀过程中，碳化硅颗粒和镍元素在待处理部件的表面沉积。
可选地，在将碳化硅颗粒配成浆液前，对碳化硅颗粒进行预处理，包括微波湿刻蚀处理，亲水处理等。
优选地，本实施例中在进行电镀时，电镀液中除含有碳化硅颗粒外，还包括：硫酸镍、氯化镍、氨基乙酸、硼酸。其中的氯化镍为阳极活化剂，氨基乙酸为润湿剂，硼酸为缓冲剂。
其中，硫酸镍含量为：300g/L，氯化镍含量为：35g/L，氨基乙酸含量为：0.5g/L，硼酸含量为：15-40g/L，碳化硅颗粒含量为：10g/L。并且电镀液的PH值为4.0-5.0。
步骤203，在已形成镍基碳化硅复合镀层的待处理部件的镍基碳化硅复合镀层上铺设碳纤维层。
其中，碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构。
优选地，本实施例中的碳纤维层的碳纤维交织成的多边形的网状结构为三角形的网状结构。
本实施例中，将碳纤维层的碳纤维交织成三角形的网状结构，能够使碳纤维能够更加稳定的铺设在待处理部件的表面。
步骤204，向电镀液中加入光亮剂。
本实施例中，向电镀液中加入的光亮剂的类别不做限定，如可以为糖精钠，2-丁炔-1，4-二醇等。
本实施例中，向电镀液中加入光亮剂，能够增加复合镀层表面的光亮度。
步骤205，将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理，电镀液中的碳化硅颗粒在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离，形成镍基碳化硅碳纤维复合镀层。
本实施例中，在进行电镀处理时，和本发明复合镀层的制备方法实施例一中的步骤102中的电镀处理时的工艺相同，在此不再一一赘述。
本实施例中，将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理，电镀液中的碳化硅颗粒在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离，形成镍基碳化硅碳纤维复合镀层。由于待处理部件的表面为镍基碳化硅复合镀层，将铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理时，碳纤维层两侧的介质相同，能够使形成的镍基碳化硅碳纤维复合镀层与原有的镍基碳化硅复合镀层结合更加牢固，进一步增加了复合镀层的强度。
图3为本发明复合镀层的实施例一的结构示意图，如图3所示，该复合镀层包括：铺设在待处理部件1表面的碳纤维层2以及在碳纤维层2上形成的镍基碳化硅碳纤维复合镀层3。
其中，如图4所示，碳纤维层2的碳纤维4交织成多边形的网状结构，镍基碳化硅碳纤维复合镀层3中的碳化硅颗粒6在碳纤维层2的多边形的网状结构的隔离作用下被分离。
本实施例中，碳纤维层2为预先编织好的碳纤维层，预先编织好的碳纤维层2中的碳纤维4交织成多边形的网状结构，如为矩形的网状结构、五边形网状结构或正六边形的网状结构等。
本实施例中，所编织成的碳纤维层2的多边形的网状结构具有和碳化硅颗粒同等级的厚度，并且网状结构的每个多边形的空隙5只能容纳有限数量的碳化硅颗粒。
本实施例提供的复合镀层，包括：铺设在待处理部件表面的碳纤维层以及在碳纤维层上形成的镍基碳化硅碳纤维复合镀层。其中，碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构，镍基碳化硅碳纤维复合镀层中的碳化硅颗粒在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离。实现了复合镀层中的碳化硅颗粒的均匀分布，增加了复合镀层的强度和耐腐蚀性，能够对电镀该复合镀层的汽车零部件进行有效的保护。
进一步地，如图3所示，本实施例中的待处理部件1的表面为金属材质。
本实施例提供的复合镀层，直接在待处理部件的金属材质的表面上铺设碳纤维层，在碳纤维层上形成镍基碳化硅碳纤维复合镀层，使碳纤维层一侧与金属材质的介质结合，另一侧与电镀液中的镍元素和碳化硅结合，实现了复合镀层中的碳化硅颗粒的均匀分布，增加了复合镀层的强度和耐腐蚀性的同时，工序更加简单，提高复合镀层的电镀效率。
优选地，如图4所示，本实施例中的复合镀层中的碳纤维层2的碳纤维4交织成的多边形的网状结构为三角形的网状结构。
本实施例中，将碳纤维层的碳纤维交织成三角形的网状结构，能够使碳纤维能够更加稳定的铺设在待处理部件的表面。
图5为本发明复合镀层的实施例二的结构示意图。如图5所示，该复合镀层包括：铺设在待处理部件1表面的碳纤维层2以及在碳纤维层2上形成的镍基碳化硅碳纤维复合镀层3。
其中，待处理部件1的表面为镍基碳化硅复合镀层7。碳纤维层2的碳纤维4交织成多边形的网状结构，镍基碳化硅碳纤维复合镀层3中的碳化硅颗粒6在碳纤维层2的多边形的网状结构的隔离作用下被分离。
本实施例中，待处理部件的表面为镍基碳化硅复合镀层，并在镍基碳化硅复合镀层上铺设碳纤维层，由于碳纤维层两侧的介质相同，所以形成的镍基碳化硅碳纤维复合镀层与原有的镍基碳化硅复合镀层结合更加牢固，进一步增加了复合镀层的强度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种复合镀层的制备方法，其特征在于，包括：
在待处理部件的表面铺设碳纤维层，所述碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构；
将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理，所述电镀液中的碳化硅颗粒在所述碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离，形成镍基碳化硅碳纤维复合镀层；
所述待处理部件的表面为金属材质或镍基碳化硅复合镀层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在待处理部件的表面铺设碳纤维层具体包括：
在已进行镀前预处理的待处理部件的金属材质的表面上铺设碳纤维层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在待处理部件的表面铺设碳纤维层具体包括：
在已形成镍基碳化硅复合镀层的待处理部件的所述镍基碳化硅复合镀层上铺设碳纤维层。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述碳纤维层的碳纤维交织成的多边形的网状结构为三角形的网状结构。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述将表面铺设有碳纤维层的待处理部件放入电镀液中，进行电镀处理之前，还包括：
向所述电镀液中加入光亮剂。
6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述电镀液还包括：硫酸镍、氯化镍、氨基乙酸、硼酸，所述电镀液的pH值为4.0-5.0；
其中，所述硫酸镍含量为：300g/L，所述氯化镍含量为：35g/L，所述氨基乙酸含量为：0.5g/L，所述硼酸含量为：15-40g/L，所述碳化硅颗粒含量为：10g/L。
7.一种复合镀层，其特征在于，包括：铺设在待处理部件的表面的碳纤维层以及在所述碳纤维层上形成的镍基碳化硅碳纤维复合镀层；
其中，所述碳纤维层的碳纤维交织成多边形的网状结构，所述镍基碳化硅碳纤维复合镀层中的碳化硅颗粒在碳纤维层的多边形的网状结构的隔离作用下被分离；
所述待处理部件的表面为金属材质或镍基碳化硅复合镀层。
8.根据权利要求7所述的复合镀层，其特征在于，所述碳纤维层的碳纤维交织成的多边形的网状结构为三角形的网状结构。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |