CN104988474A - 一种复合梯度涂层的化学镀制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，包括以下步骤：一、对基体进行预处理；二、配制一段化学镀处理液，然后对基体进行一段化学镀处理；三、配制二段化学镀处理液，然后进行二段化学镀处理；四、配制三段化学镀处理液，然后进行三段化学镀处理；五、配制四段化学镀处理液，然后进行四段化学镀处理，在基体表面得到复合梯度涂层。本发明通过进行多段化学镀处理，在基体表面依次获得一层镍磷硼涂层和三层镍磷硼镧涂层，镧元素在梯度涂层中沿垂直于基体与镀层交界面的方向递增，实现了镧元素在镍磷硼镀层和镍磷硼镧镀层中的梯度分布，不但提高了镀层与基体之间的结合力，同时显著改善了镀层的耐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于金属材料表面化学处理技术领域，具体涉及一种复合梯度涂层的化学镀制备方法。
背景技术
进入21世纪以来，人们通过各种物理、化学、机械或者复合的方法，在材料表面制备涂层、薄膜或进行表面改性，使得材料逐渐地满足现代工业和人们生活的需要。化学镀作为一种新兴的表面处理技术，因其镀件可具有复杂的形状，镀层厚度均匀，且有较高的显微硬度，较好的耐磨性、耐蚀性、导电性等优良特性，因而将其用作材料的表面处理，已经引起了人们的广泛关注，在航空、航天、石油、化工、机械、电子、计算机、汽车、食品、模具、纺织、医疗等领域得到了广泛的应用。尤其是近年来复合化学镀技术的发展，进一步扩大了化学镀技术的应用范围。利用功能梯度材料的设计思路，采用化学镀技术来实现镀层内部合理的成分和结构梯度化，由于成分和结构的相容性，不仅提高了镀层与基体材料的结合强度，而且具有其他特殊的性能。
化学镀技术制备功能梯度合金镀层主要是通过改变镀液的成分、pH值、温度及其它工艺条件来实现合金镀层的成分呈梯度变化从而制得梯度镀层，达到改善镀层结合力、增强其使用性能的目的。T.S.N.SankaraNarayanan等(T.S.N.Sankara Narayanan,I.Baskaran,K.Krishnaveni,et al.Deposition of electroless Ni-P graded coatings and evaluation of theircorrosion resistance[J].Surface and Coatings Technology,2006,200(11):3438-3445)采用三种还原剂加入量各不相同的镀液，即配制镀层为低磷(3.34％)、中磷(6.70％)、高磷(13.30％)的三种镀液。在三种镀液中依次连续施镀。制备了磷含量呈梯度分布的Ni-P合金镀层，镀层中磷含量由基体到表面递增呈梯度分布，即低磷-中磷-高磷。梯度化学镀Ni-P合金镀层由于磷含量呈梯度变化实现了镀层的特殊组织结构(晶态-晶态+非晶-非晶态)即结构递变。利用复合化学镀技术，通过在一定时间内调节固体颗粒(如SiC、ZrO2、Al2O3、Cr2O3、(CF)n、PTFE等)分散量和镀液成分及其他影响因素，使微粒分布从工件表面至镀层外表面连续地增加，即可获得梯度功能复合镀层。基体金属与不溶性固体微粒之间的相界面基本上是清晰的，几乎不发生相互扩散现象，却具备基质金属与不溶性固体微粒的综合性能。如具有较好的结合强度、较高的延展性、较低的内应力、较低的表面能、优良的抗热冲击和耐磨耐蚀性能。
尽管对化学镀梯度涂层已有初步的研究，但是截止目前，尚未发现有关化学镀镍磷硼-镧梯度涂层的制备方法见诸报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、生产成本低廉、工艺参数易控的复合梯度涂层的化学镀制备方法。利用该方法所制备的涂层实现了镧元素在镍磷硼镀层和镍磷硼镧镀层中的梯度分布，不但提高了镀层与基体之间的结合力，同时显著改善了镀层的耐蚀性能，适于工业化生产，且利用该方法制备的梯度涂层致密且与基体的结合牢固，具有优良的耐蚀防护性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对基体进行预处理；
步骤二、将步骤一中预处理后的基体置于一段化学镀处理液中进行一段化学镀处理；所述一段化学镀处理液由硫酸镍、次亚磷酸钠、硼氢化钠、甲酸、乙酸钠、硫脲和去离子水混合均匀而成，所述一段化学镀处理液中硫酸镍的浓度为15g/L～20g/L，次亚磷酸钠的浓度为12g/L～25g/L，硼氢化钠的浓度为2g/L～4g/L，甲酸的浓度为25mL/L～40mL/L，乙酸钠的浓度为5g/L～15g/L，硫脲的浓度为1g/L～3g/L；
步骤三、向步骤二中经一段化学镀处理后的一段化学镀处理液中加入氧化镧，混合均匀后得到二段化学镀处理液，然后将一段化学镀处理后的基体置于二段化学镀处理液中进行二段化学镀处理；所述氧化镧的加入量为每升一段化学镀处理液中加入25mg～30mg氧化镧；
步骤四、向步骤三中经二段化学镀处理后的二段化学镀处理液中加入氧化镧，混合均匀后得到三段化学镀处理液，然后将二段化学镀处理后的基体置于三段化学镀处理液中进行三段化学镀处理；所述氧化镧的加入量为每升二段化学镀处理液中加入35mg～40mg氧化镧；
步骤五、向步骤四中经三段化学镀处理后的三段化学镀处理液中加入氧化镧，混合均匀后得到四段化学镀处理液，然后将三段化学镀处理后的基体置于四段化学镀处理液中进行四段化学镀处理，在基体表面得到复合梯度涂层；所述氧化镧的加入量为每升三段化学镀处理液中加入50mg～60mg氧化镧。
上述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤一中所述预处理的具体过程为：
步骤101、对基体进行打磨处理；
步骤102、将步骤101中打磨处理后的基体置于盛装有除油液的超声波清洗器中进行超声辅助除油处理；
步骤103、将步骤102中经超声辅助除油处理后的基体置于盛装有除锈液的超声波清洗器中进行超声辅助除锈处理。
上述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤101中所述打磨处理的具体工艺为：依次采用400#、600#、800#和1000#砂纸对基体进行打磨。
上述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤102中所述除油液由氢氧化钠、硅酸钠、焦磷酸钠和去离子水混合配制而成，所述除油液中氢氧化钠的浓度为10g/L～15g/L，硅酸钠的浓度为50g/L～65g/L，焦磷酸钠的浓度为35g/L～45g/L。
上述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤103中所述除锈液由盐酸、硫脲和去离子水混合均匀而成，所述除锈液中氯化氢的浓度为100g/L～200g/L，硫脲的浓度为0.1g/L～0.2g/L。
上述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤二中对预处理后的基体进行一段化学镀处理之前，预先采用质量百分比浓度为5％的硫酸将一段化学镀处理液的pH值调节为4.5～5.5。
上述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤三中对一段化学镀处理后的基体进行二段化学镀处理之前，预先采用质量百分比浓度为5％的硫酸将二段化学镀处理液的pH值调节为4.5～5.5。
上述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤四中对二段化学镀处理后的基体进行三段化学镀处理之前，预先采用质量百分比浓度为5％的硫酸将三段化学镀处理液的pH值调节为4.5～5.5。
上述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤五中对三段化学镀处理后的基体进行四段化学镀处理之前，预先采用质量百分比浓度为5％的硫酸将四段化学镀处理液的pH值调节为4.5～5.5。
上述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤二中所述一段化学镀处理、步骤三中所述二段化学镀处理、步骤四中所述三段化学镀处理和步骤五中所述四段化学镀处理的温度均为75℃，时间均为30min～50min。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明制备工艺简单，工艺参数易控，化学镀处理液的使用寿命长，维护简便，便于生产；尤其是本发明所制梯度涂层对基体起到全面的防腐作用，具有广阔的应用前景。
2、本发明采用化学镀技术在基体表面获得复合型梯度涂层，依据国家标准GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》测得该涂层与基体的结合力评级为1级或0级，说明本发明制备的复合梯度涂层与基体的结合性能优良。
3、本发明首先对基体进行表面预处理，以去除基体表面的杂质及氧化物，露出洁净的基体表面；此外，基体的除锈工艺不仅可以去除表面的氧化物，还可以起到活化的作用，使得化学镀梯度涂层与基体的结合性能良好。
4、本发明将基体浸入化学镀处理液中，在基体表面依次获得一层镍磷硼涂层和三层镍磷硼镧涂层，镧元素在梯度涂层中沿垂直于基体与镀层交界面的方向递增，实现了镧元素在镍磷硼镀层以及镍磷硼镧镀层中的梯度分布，不但提高了镀层与基体之间的结合力，同时显著改善了镀层的耐蚀性能。
5、采用本发明在基体表面制备的复合梯度涂层，其厚度均匀可控，该涂层厚度能够通过控制预处理工艺以及化学镀的温度和时间等因素进行调节。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的复合梯度涂层的表面SEM照片。
图2为本发明实施例1制备的复合梯度涂层的表面EDS谱图。
图3为本发明实施例1制备的复合梯度涂层的表面XRD谱图。
图4为本发明实施例1制备的复合梯度涂层经400℃热处理1h后的XRD谱图。
图5为本发明实施例1制备的复合梯度涂层的截面EDS谱图。
具体实施方式
实施例1
本实施例采用不锈钢为基体制备复合梯度涂层，本实施例复合梯度涂层的化学镀制备方法包括以下步骤：
步骤一、对基体进行预处理，具体过程为：
步骤101、依次采用400#、600#、800#和1000#砂纸对基体进行打磨处理；
步骤102、将步骤101中打磨处理后的基体置于盛装有除油液的超声波清洗器中进行超声辅助除油处理；所述除油液由氢氧化钠、硅酸钠、焦磷酸钠和去离子水混合配制而成，所述除油液中氢氧化钠的浓度为12g/L，硅酸钠的浓度为60g/L，焦磷酸钠的浓度为40g/L，所述超声辅助除油处理的温度为85℃；
步骤103、将步骤102中经超声辅助除油处理后的基体置于盛装有除锈液的超声波清洗器中进行超声辅助除锈处理；所述除锈液由盐酸、硫脲和去离子水混合均匀而成，所述除锈液中HCl的浓度为150g/L，硫脲的浓度为0.15g/L；
步骤二、将硫酸镍、次亚磷酸钠、硼氢化钠、甲酸、乙酸钠、硫脲和去离子水混合均匀配制成一段化学镀处理液，所述一段化学镀处理液中硫酸镍的浓度为18g/L，次亚磷酸钠的浓度为18g/L，硼氢化钠的浓度为3g/L，甲酸的浓度为30mL/L，乙酸钠的浓度为10g/L，硫脲的浓度为2g/L，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将一段化学镀处理液的pH值调至5.0，之后将步骤一中预处理后的基体置于中进行一段化学镀处理，一段化学镀处理的温度为75℃，一段化学镀处理的时间为40min；
因氧化镧不溶于水不易实现分散均匀，因此在实际生产过程中，可将氧化镧预先用5mL浓度为10mol/L的盐酸充分溶解，然后再加入至镀液中以提高化学镀效果，下同；
步骤三、向步骤二中经一段化学镀处理后的一段化学镀处理液中加入氧化镧，氧化镧的加入量为每升一段化学镀处理液中加入28mg氧化镧，混合均匀后得到二段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将二段化学镀处理液的pH值调至5.0，之后将一段化学镀处理后的基体置于二段化学镀处理液中进行二段化学镀处理，二段化学镀处理的温度为75℃，二段化学镀处理的时间为40min；
步骤四、向步骤三中经二段化学镀处理后的二段化学镀处理液中加入氧化镧，所述氧化镧的加入量为每升二段化学镀处理液中加入38mg氧化镧，混合均匀后得到三段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将三段化学镀处理液的pH值调至5.0，之后将二段化学镀处理后的基体置于三段化学镀处理液中进行三段化学镀处理，三段化学镀处理的温度为75℃，三段化学镀处理的时间为40min；
步骤五、向步骤四中经三段化学镀处理后的三段化学镀处理液中加入氧化镧，所述氧化镧的加入量为每升三段化学镀处理液中加入55mg氧化镧，混合均匀后得到四段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将四段化学镀处理液的pH值调至5.0，之后将三段化学镀处理后的基体置于四段化学镀处理液中进行四段化学镀处理，四段化学镀处理的温度为75℃，四段化学镀处理的时间为40min，最终在基体表面得到复合梯度涂层。
图1为本实施例制备的复合梯度涂层的表面SEM照片。由图1可知本实施例所制涂层的表面平整，沉积颗粒分布均匀，沉积颗粒的粒径约2μm～4μm。
图2为本实施例制备的复合梯度涂层的表面EDS谱图。由图2可知本实施例所制涂层中Ni、La和P三种元素的含量分布。Ni的质量百分数为82.19％，La的质量百分数为6.15％，P的质量百分数为11.66％。需要说明的是，从理论上来说涂层中应有B元素存在，但是由于B处于元素周期表中碳之前，所以现有的EDS技术检测不出B元素。
图3为本实施例制备的复合梯度涂层的表面XRD谱图。由图3可以看出，本实施例所制涂层表面有Ni晶体存在而B、P和La元素可能以非晶形式存在。
图4为本实施例制备的复合梯度涂层经400℃热处理1h后的XRD谱图。由图4可知，本实施例所制涂层经400℃热处理1h后出现了明显晶化，出现了Ni4B3、Ni5P2和La晶体。通过图4中Ni4B3的析出可知涂层的成分中含有B元素。
图5为本实施例制备的复合梯度涂层的截面EDS谱图。由图5可知，本实施例所制涂层从内到外镧元素从0％逐渐增高至12.45％，实现了镧元素在镍磷硼镀层和镍磷硼镧镀层中的梯度分布。
实施例2
本实施例采用45#钢为基体制备复合梯度涂层，本实施例复合梯度涂层的化学镀制备方法包括以下步骤：
步骤一、对基体进行预处理，具体过程为：
步骤101、依次采用400#、600#、800#和1000#砂纸对基体进行打磨处理；
步骤102、将步骤101中打磨处理后的基体置于盛装有除油液的超声波清洗器中进行超声辅助除油处理；所述除油液由氢氧化钠、硅酸钠、焦磷酸钠和去离子水混合配制而成，所述除油液中氢氧化钠的浓度为12g/L，硅酸钠的浓度为55g/L，焦磷酸钠的浓度为38g/L；所述超声辅助除油处理的温度为80℃；
步骤103、将步骤102中经超声辅助除油处理后的基体置于盛装有除锈液的超声波清洗器中进行超声辅助除锈处理；所述除锈液由盐酸、硫脲和去离子水混合均匀而成，所述除锈液中HCl的浓度为160g/L，硫脲的浓度为0.18g/L；
步骤二、将硫酸镍、次亚磷酸钠、硼氢化钠、甲酸、乙酸钠、硫脲和去离子水混合均匀配制成一段化学镀处理液，所述一段化学镀处理液中硫酸镍的浓度为18g/L，次亚磷酸钠的浓度为18g/L，硼氢化钠的浓度为3g/L，甲酸的浓度为30mL/L，乙酸钠的浓度为10g/L，硫脲的浓度为2g/L，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将一段化学镀处理液的pH值调至5.5，之后将步骤一中预处理后的基体置于中进行一段化学镀处理，一段化学镀处理的温度为75℃，一段化学镀处理的时间为30min；
步骤三、向步骤二中经一段化学镀处理后的一段化学镀处理液中加入氧化镧，氧化镧的加入量为每升一段化学镀处理液中加入25mg氧化镧，混合均匀后得到二段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将二段化学镀处理液的pH值调至5.5，之后将一段化学镀处理后的基体置于二段化学镀处理液中进行二段化学镀处理，二段化学镀处理的温度为75℃，二段化学镀处理的时间为40min；
步骤四、向步骤三中经二段化学镀处理后的二段化学镀处理液中加入氧化镧，所述氧化镧的加入量为每升二段化学镀处理液中加入40mg氧化镧，混合均匀后得到三段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将三段化学镀处理液的pH值调至5.5，之后将二段化学镀处理后的基体置于三段化学镀处理液中进行三段化学镀处理，三段化学镀处理的温度为75℃，三段化学镀处理的时间为50min；
步骤五、向步骤四中经三段化学镀处理后的三段化学镀处理液中加入氧化镧，所述氧化镧的加入量为每升三段化学镀处理液中加入60mg氧化镧，混合均匀后得到四段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将四段化学镀处理液的pH值调至5.5，之后将三段化学镀处理后的基体置于四段化学镀处理液中进行四段化学镀处理，四段化学镀处理的温度为75℃，四段化学镀处理的时间为50min，最终在基体表面得到复合梯度涂层。
经过对本实施例所制涂层分别进行SEM、XRD和EDS检测，检测发现本实施例通过进行多段化学镀处理，在基体表面依次获得一层镍磷硼涂层和三层镍磷硼镧涂层，镧元素在梯度涂层中沿垂直于基体与镀层交界面的方向递增，实现了镧元素在镍磷硼镀层中梯度分布，不但提高了镀层与基体之间的结合力，同时显著改善了镀层的耐蚀性能。
实施例3
本实施例采用不锈钢为基体制备复合梯度涂层，本实施例复合梯度涂层的化学镀制备方法包括以下步骤：
步骤一、对基体进行预处理，具体过程为：
步骤101、依次采用400#、600#、800#和1000#砂纸对基体进行打磨处理；
步骤102、将步骤101中打磨处理后的基体置于盛装有除油液的超声波清洗器中进行超声辅助除油处理；所述除油液由氢氧化钠、硅酸钠、焦磷酸钠和去离子水混合配制而成，所述除油液中氢氧化钠的浓度为15g/L，硅酸钠的浓度为50g/L，焦磷酸钠的浓度为45g/L；所述超声辅助除油处理的温度为75℃；
步骤103、将步骤102中经超声辅助除油处理后的基体置于盛装有除锈液的超声波清洗器中进行超声辅助除锈处理；所述除锈液由盐酸、硫脲和去离子水混合均匀而成，所述除锈液中HCl的浓度为200g/L，硫脲的浓度为0.1g/L；
步骤二、将硫酸镍、次亚磷酸钠、硼氢化钠、甲酸、乙酸钠、硫脲和去离子水混合均匀配制成一段化学镀处理液，所述一段化学镀处理液中硫酸镍的浓度为20g/L，次亚磷酸钠的浓度为25g/L，硼氢化钠的浓度为2g/L，甲酸的浓度为25mL/L，乙酸钠的浓度为5g/L，硫脲的浓度为3g/L，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将一段化学镀处理液的pH值调至4.5，之后将步骤一中预处理后的基体置于中进行一段化学镀处理，一段化学镀处理的温度为75℃，一段化学镀处理的时间为30min；
步骤三、向步骤二中经一段化学镀处理后的一段化学镀处理液中加入氧化镧，氧化镧的加入量为每升一段化学镀处理液中加入25mg氧化镧，混合均匀后得到二段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将二段化学镀处理液的pH值调至4.5，之后将一段化学镀处理后的基体置于二段化学镀处理液中进行二段化学镀处理，二段化学镀处理的温度为75℃，二段化学镀处理的时间为30min；
步骤四、向步骤三中经二段化学镀处理后的二段化学镀处理液中加入氧化镧，所述氧化镧的加入量为每升二段化学镀处理液中加入35mg氧化镧，混合均匀后得到三段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将三段化学镀处理液的pH值调至4.5，之后将二段化学镀处理后的基体置于三段化学镀处理液中进行三段化学镀处理，三段化学镀处理的温度为75℃，三段化学镀处理的时间为50min；
步骤五、向步骤四中经三段化学镀处理后的三段化学镀处理液中加入氧化镧，所述氧化镧的加入量为每升三段化学镀处理液中加入60mg氧化镧，混合均匀后得到四段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将四段化学镀处理液的pH值调至4.5，之后将三段化学镀处理后的基体置于四段化学镀处理液中进行四段化学镀处理，四段化学镀处理的温度为75℃，四段化学镀处理的时间为50min，最终在基体表面得到复合梯度涂层。
经过对本实施例所制涂层分别进行SEM、XRD和EDS检测，检测发现本实施例通过进行多段化学镀处理，在基体表面依次获得一层镍磷硼涂层和三层镍磷硼镧涂层，镧元素在梯度涂层中沿垂直于基体与镀层交界面的方向递增，实现了镧元素在镍磷硼镀层中梯度分布，不但提高了镀层与基体之间的结合力，同时显著改善了镀层的耐蚀性能。
实施例4
本实施例采用45#钢为基体制备复合梯度涂层，本实施例复合梯度涂层的化学镀制备方法包括以下步骤：
步骤一、对基体进行预处理，具体过程为：
步骤101、依次采用400#、600#、800#和1000#砂纸对基体进行打磨处理；
步骤102、将步骤101中打磨处理后的基体置于盛装有除油液的超声波清洗器中进行超声辅助除油处理；所述除油液由氢氧化钠、硅酸钠、焦磷酸钠和去离子水混合配制而成，所述除油液中氢氧化钠的浓度为15g/L，硅酸钠的浓度为65g/L，焦磷酸钠的浓度为35g/L；所述超声辅助除油处理的温度为80℃；
步骤103、将步骤102中经超声辅助除油处理后的基体置于盛装有除锈液的超声波清洗器中进行超声辅助除锈处理；所述除锈液由盐酸、硫脲和去离子水混合均匀而成，所述除锈液中HCl的浓度为100g/L，硫脲的浓度为0.1g/L；
步骤二、将硫酸镍、次亚磷酸钠、硼氢化钠、甲酸、乙酸钠、硫脲和去离子水混合均匀配制成一段化学镀处理液，所述一段化学镀处理液中硫酸镍的浓度为15g/L，次亚磷酸钠的浓度为12g/L，硼氢化钠的浓度为2g/L，甲酸的浓度为25mL/L，乙酸钠的浓度为5g/L，硫脲的浓度为1g/L，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将一段化学镀处理液的pH值调至4.5，之后将步骤一中预处理后的基体置于中进行一段化学镀处理，一段化学镀处理的温度为75℃，一段化学镀处理的时间为50min；
步骤三、向步骤二中经一段化学镀处理后的一段化学镀处理液中加入氧化镧，氧化镧的加入量为每升一段化学镀处理液中加入30mg氧化镧，混合均匀后得到二段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将二段化学镀处理液的pH值调至4.5，之后将一段化学镀处理后的基体置于二段化学镀处理液中进行二段化学镀处理，二段化学镀处理的温度为75℃，二段化学镀处理的时间为30min；
步骤四、向步骤三中经二段化学镀处理后的二段化学镀处理液中加入氧化镧，所述氧化镧的加入量为每升二段化学镀处理液中加入35mg氧化镧，混合均匀后得到三段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将三段化学镀处理液的pH值调至4.5，之后将二段化学镀处理后的基体置于三段化学镀处理液中进行三段化学镀处理，三段化学镀处理的温度为75℃，三段化学镀处理的时间为30min；
步骤五、向步骤四中经三段化学镀处理后的三段化学镀处理液中加入氧化镧，所述氧化镧的加入量为每升三段化学镀处理液中加入60mg氧化镧，混合均匀后得到四段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将四段化学镀处理液的pH值调至4.5，之后将三段化学镀处理后的基体置于四段化学镀处理液中进行四段化学镀处理，四段化学镀处理的温度为75℃，四段化学镀处理的时间为50min，最终在基体表面得到复合梯度涂层。
经过对本实施例所制涂层分别进行SEM、XRD和EDS检测，检测发现本实施例通过进行多段化学镀处理，在基体表面依次获得一层镍磷硼涂层和三层镍磷硼镧涂层，镧元素在梯度涂层中沿垂直于基体与镀层交界面的方向递增，实现了镧元素在镍磷硼镀层中梯度分布，不但提高了镀层与基体之间的结合力，同时显著改善了镀层的耐蚀性能。
实施例5
本实施例采用不锈钢为基体制备复合梯度涂层，本实施例复合梯度涂层的化学镀制备方法包括以下步骤：
步骤一、对基体进行预处理，具体过程为：
步骤101、依次采用400#、600#、800#和1000#砂纸对基体进行打磨处理；
步骤102、将步骤101中打磨处理后的基体置于盛装有除油液的超声波清洗器中进行超声辅助除油处理；所述除油液由氢氧化钠、硅酸钠、焦磷酸钠和去离子水混合配制而成，所述除油液中氢氧化钠的浓度为10g/L，硅酸钠的浓度为50g/L，焦磷酸钠的浓度为345g/L；所述超声辅助除油处理的温度为80℃；
步骤103、将步骤102中经超声辅助除油处理后的基体置于盛装有除锈液的超声波清洗器中进行超声辅助除锈处理；所述除锈液由盐酸、硫脲和去离子水混合均匀而成，所述除锈液中HCl的浓度为100g/L，硫脲的浓度为0.1g/L；
步骤二、将硫酸镍、次亚磷酸钠、硼氢化钠、甲酸、乙酸钠、硫脲和去离子水混合均匀配制成一段化学镀处理液，所述一段化学镀处理液中硫酸镍的浓度为20g/L，次亚磷酸钠的浓度为25g/L，硼氢化钠的浓度为4g/L，甲酸的浓度为40mL/L，乙酸钠的浓度为15g/L，硫脲的浓度为3g/L，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将一段化学镀处理液的pH值调至4.5，之后将步骤一中预处理后的基体置于中进行一段化学镀处理，一段化学镀处理的温度为75℃，一段化学镀处理的时间为50min；
步骤三、向步骤二中经一段化学镀处理后的一段化学镀处理液中加入氧化镧，氧化镧的加入量为每升一段化学镀处理液中加入30mg氧化镧，混合均匀后得到二段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将二段化学镀处理液的pH值调至5.5，之后将一段化学镀处理后的基体置于二段化学镀处理液中进行二段化学镀处理，二段化学镀处理的温度为75℃，二段化学镀处理的时间为50min；
步骤四、向步骤三中经二段化学镀处理后的二段化学镀处理液中加入氧化镧，所述氧化镧的加入量为每升二段化学镀处理液中加入40mg氧化镧，混合均匀后得到三段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将三段化学镀处理液的pH值调至5.5，之后将二段化学镀处理后的基体置于三段化学镀处理液中进行三段化学镀处理，三段化学镀处理的温度为75℃，三段化学镀处理的时间为50min；
步骤五、向步骤四中经三段化学镀处理后的三段化学镀处理液中加入氧化镧，所述氧化镧的加入量为每升三段化学镀处理液中加入60mg氧化镧，混合均匀后得到四段化学镀处理液，然后采用质量百分比浓度为5％的硫酸将四段化学镀处理液的pH值调至5.5，之后将三段化学镀处理后的基体置于四段化学镀处理液中进行四段化学镀处理，四段化学镀处理的温度为75℃，四段化学镀处理的时间为50min，最终在基体表面得到复合梯度涂层。
经过对本实施例所制涂层分别进行SEM、XRD和EDS检测，检测发现本实施例通过进行多段化学镀处理，在基体表面依次获得一层镍磷硼涂层和三层镍磷硼镧涂层，镧元素在梯度涂层中沿垂直于基体与镀层交界面的方向递增，实现了镧元素在镍磷硼镀层中梯度分布，不但提高了镀层与基体之间的结合力，同时显著改善了镀层的耐蚀性能。
对比例1
本对比例化学镀复合涂层的制备方法与实施例1的不同之处仅在于：二段、三段和四段化学镀处理均采用与一段化学镀相同的处理工艺，最终在基体表面得到镍磷硼涂层。
采用CHI760D电化学工作站分别对本发明实施例1至5制备的表面覆有镧元素呈梯度分布的化学镀梯度涂层的基体，以及对比例1制备的表面覆有镍磷硼涂层的基体。测试的具体参数为：采用三电极体系，分别以本发明实施例1至4制备的表面覆有镧元素呈梯度分布的化学镀梯度涂层的基体、对比例1制备的表面覆有镍磷硼涂层的基体为工作电极，均以饱和甘汞电极为参比电极，均以铂电极为辅助电极，均以浓度为3.5％的NaCl溶液为电解液，有效检测面积均为0.5cm2，稳定时间均为15min，扫描速率均为0.01V/S，测得的电化学性能数据见表1。
表1本发明化学镀复合涂层的电化学性能数据
由表1可知，采用本发明对比例1制备的表面覆有常规镍磷硼涂层的基体的腐蚀电流密度为125.67μA/cm2，而采用本发明实施例1至5制备的表面覆有镧元素且镧元素含量呈梯度分布的化学镀梯度涂层的基体的腐蚀电流密度为12.18μA/cm2～67.06μA/cm2，仅为对比例1制备的表面覆有镍磷硼涂层的基体的腐蚀电流密度的9.69％，由此说明采用本发明制备的复合梯度涂层能够显著提高基体的耐腐蚀性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对基体进行预处理；
步骤二、将步骤一中预处理后的基体置于一段化学镀处理液中进行一段化学镀处理；所述一段化学镀处理液由硫酸镍、次亚磷酸钠、硼氢化钠、甲酸、乙酸钠、硫脲和去离子水混合均匀而成，所述一段化学镀处理液中硫酸镍的浓度为15g/L～20g/L，次亚磷酸钠的浓度为12g/L～25g/L，硼氢化钠的浓度为2g/L～4g/L，甲酸的浓度为25mL/L～40mL/L，乙酸钠的浓度为5g/L～15g/L，硫脲的浓度为1g/L～3g/L；
步骤三、向步骤二中经一段化学镀处理后的一段化学镀处理液中加入氧化镧，混合均匀后得到二段化学镀处理液，然后将一段化学镀处理后的基体置于二段化学镀处理液中进行二段化学镀处理；所述氧化镧的加入量为每升一段化学镀处理液中加入25mg～30mg氧化镧；
步骤四、向步骤三中经二段化学镀处理后的二段化学镀处理液中加入氧化镧，混合均匀后得到三段化学镀处理液，然后将二段化学镀处理后的基体置于三段化学镀处理液中进行三段化学镀处理；所述氧化镧的加入量为每升二段化学镀处理液中加入35mg～40mg氧化镧；
步骤五、向步骤四中经三段化学镀处理后的三段化学镀处理液中加入氧化镧，混合均匀后得到四段化学镀处理液，然后将三段化学镀处理后的基体置于四段化学镀处理液中进行四段化学镀处理，在基体表面得到复合梯度涂层；所述氧化镧的加入量为每升三段化学镀处理液中加入50mg～60mg氧化镧。
2.根据权利要求1所述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤一中所述预处理的具体过程为：
步骤101、对基体进行打磨处理；
步骤102、将步骤101中打磨处理后的基体置于盛装有除油液的超声波清洗器中进行超声辅助除油处理；
步骤103、将步骤102中经超声辅助除油处理后的基体置于盛装有除锈液的超声波清洗器中进行超声辅助除锈处理。
3.根据权利要求2所述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤101中所述打磨处理的具体工艺为：依次采用400#、600#、800#和1000#砂纸对基体进行打磨。
4.根据权利要求2所述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤102中所述除油液由氢氧化钠、硅酸钠、焦磷酸钠和去离子水混合配制而成，所述除油液中氢氧化钠的浓度为10g/L～15g/L，硅酸钠的浓度为50g/L～65g/L，焦磷酸钠的浓度为35g/L～45g/L。
5.根据权利要求2所述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤103中所述除锈液由盐酸、硫脲和去离子水混合均匀而成，所述除锈液中氯化氢的浓度为100g/L～200g/L，硫脲的浓度为0.1g/L～0.2g/L。
6.根据权利要求1所述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤二中对预处理后的基体进行一段化学镀处理之前，预先采用质量百分比浓度为5％的硫酸将一段化学镀处理液的pH值调节为4.5～5.5。
7.根据权利要求1所述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤三中对一段化学镀处理后的基体进行二段化学镀处理之前，预先采用质量百分比浓度为5％的硫酸将二段化学镀处理液的pH值调节为4.5～5.5。
8.根据权利要求1所述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤四中对二段化学镀处理后的基体进行三段化学镀处理之前，预先采用质量百分比浓度为5％的硫酸将三段化学镀处理液的pH值调节为4.5～5.5。
9.根据权利要求1所述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤五中对三段化学镀处理后的基体进行四段化学镀处理之前，预先采用质量百分比浓度为5％的硫酸将四段化学镀处理液的pH值调节为4.5～5.5。
10.根据权利要求1所述的一种复合梯度涂层的化学镀制备方法，其特征在于，步骤二中所述一段化学镀处理、步骤三中所述二段化学镀处理、步骤四中所述三段化学镀处理和步骤五中所述四段化学镀处理的温度均为75℃，时间均为30min～50min。
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