CN105506589A - 一种化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层及其制备方法 - Google Patents

一种化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层及其制备方法，属于功能镀层技术领域。该复合结构镀层从表面到金属基材依次为：Ni-Mo-P镀层、Ni-P镀层，该复合结构镀层的制备方法包括以下步骤：将金属基材进行除油、除锈、抛光处理；在金属基材表面化学镀Ni-P镀层作为诱导层；在Ni-P镀层上化学镀Ni-Mo-P镀层；清洗、烘干；采用本发明方法制备的Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层，通过调整镀层的微观结构，进而改善其物理、化学性能，可显著增强管道的抗腐蚀、防结垢性能。

Description

一种化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种在管道表面进行防腐防垢镀层技术处理的方法，具体为一种化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层及其制备方法。
背景技术
经济和社会发展迫切需要新的高效节能技术，城市污水是一种城市余热型清洁能源，热泵冷热源可利用城市污水为建筑物供暖和制冷，具有节能环保的社会效益。污水源热泵技术推广应用的难点在于污水中杂质易形成垢质造成换热面污染、结垢，所述垢质是溶解度较小的无机盐类在过饱和条件下，在器壁表面结晶析出并沉淀的物质，结垢机理过程可以大致分为以下几步：第一，水中离子发生反应生成较低溶解度的盐类分子；第二，在结晶作用下，器壁表面生成亚稳态晶体，其中较不稳定相分解消失而较稳定的晶体则继续生长堆积，最终形成稳定垢质；第三，在温度、pH值、溶液配伍性等条件的影响下，最终形成性状不一的各种垢质。由于污水水质的特殊性，产生的垢质易与污水源热泵管道粘附结合，造成管道堵塞，换热性能差，降低了能源的利用效率。
发明内容
为了解决上述垢质产生的问题，本发明提供一种化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层及其制备方法，可提高管道的热稳定性、耐磨性和耐蚀性能。本发明的技术方案如下：一种化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层，从表面到金属基材依次为：Ni-Mo-P镀层、Ni-P镀层。
本发明同时请求保护所述化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层的制备方法，该方法包括如下顺序的步骤：
(1)将金属基材表面进行除油、除锈处理；
(2)将步骤(1)处理后的金属基材进行抛光处理；
(3)一次施镀：施镀液A包括如下成分：硫酸镍20-30g/L；次亚磷酸钠10-20g/L；柠檬酸4-6g/L；乙酸钠14-16g/L；将步骤(2)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液A，超声频率为800-1000Hz，施镀1h；
(4)二次施镀：施镀液B包括如下成分：硫酸镍20-30g/L；次亚磷酸钠10-20g/L；含有钼酸根离子的杂多酸盐：0.1-3g/L；柠檬酸4-6g/L；乙酸钠14-16g/L；活性剂FC-134：0.1-1g/L；硫酸铈0.1-0.5g/L；将步骤(3)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液B，超声频率为800-1000Hz，施镀2h，得到试样；
(5)将步骤(4)所得试样放入去离子水中超声清洗2-3min，超声频率为1000Hz；
(6)将步骤(5)处理后的试样放入100℃烘干炉中烘30min。
优选的，所述的施镀液A包括如下成分：硫酸镍25g/L；次亚磷酸钠15g/L；柠檬酸5g/L；乙酸钠15g/L；所述的施镀液B包括如下成分：硫酸镍25g/L；次亚磷酸钠15g/L；含有钼酸根离子的杂多酸盐1.2g/L；柠檬酸5g/L；乙酸钠15g/L；活性剂FC-134：0.6g/L；硫酸铈0.3g/L。
优选的，所述的抛光处理为：将金属基材置于由50wt％的磷酸，10wt％的醋酸，40wt％的硫酸组成的混合溶液中，放置于温度60-70℃下，浸泡2min。
优选的，所述的含有钼酸根离子的杂多酸盐为钼酸钠或钼酸铵。
本发明在金属基材表面上利用诱导共沉积的原理在超声作用下制备Ni-P功能镀层做打底诱导层后，在其基础上沉积Ni-Mo-P功能镀层，该方法可显著提高Ni-Mo-P功能镀层与金属基材的粘附程度，另外，通过超声搅拌和稀土铈诱导共沉积的共同作用，可促使更多的钼酸根离子以与镍磷形成配合物的形式沉积到金属基材表面，形成均匀的Ni-Mo-P功能镀层，从而显著的提高了镀层防结垢性能。
本发明与现有技术相比，有益效果如下：
(1)本发明提供的Ni-P/Ni-Mo-P的复合结构镀层，热稳定性强，防腐蚀、防结垢性能强；
(2)本发明提供的Ni-P/Ni-Mo-P的复合结构镀层的方法，通过调整和改变镀层的微观结构，进一步改善镀层在镀层态下的物理、化学性能，提高防腐蚀、防结垢性能；
(3)本发明通过超声搅拌和稀土铈诱导共沉积的共同作用，形成的Ni-Mo-P镀层均匀一致，与金属基材的粘附性强。
附图说明
图1为含本发明Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层的金属基材结构示意图；
其中：1、金属基材，2、Ni-P镀层，3、Ni-Mo-P镀层；
图2为本发明实施例Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层的XRD图；
其中：1、实施例1，2、实施例2，3、实施例3，4、实施例4，5、实施例5，6、实施例6。
具体实施方式
下面结合附图1-2对本发明做进一步说明：
实施例1
(1)将金属基材表面进行除油、除锈处理；
(2)将步骤(1)处理后的金属基材进行抛光处理：将金属基材置于由50wt％的磷酸，10wt％的醋酸，40wt％的硫酸组成的混合溶液中，放置于温度60-70℃下，浸泡时间为2min；
(3)一次施镀：施镀液A包括如下成分：硫酸镍20g/L；次亚磷酸钠20g/L；柠檬酸4g/L；乙酸钠16g/L；将步骤(2)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液A，超声频率为800-1000Hz，施镀1h；
(4)二次施镀：施镀液B包括如下成分：硫酸镍30g/L；次亚磷酸钠10g/L；钼酸钠3g/L；柠檬酸4g/L；乙酸钠16g/L；活性剂FC-134：0.1g/L；硫酸铈0.5g/L；将步骤(3)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液B，超声频率为800-1000Hz，施镀2h，得到试样；
(5)将步骤(4)所得试样放入去离子水中超声清洗2-3min，超声频率为1000Hz；
(6)将步骤(5)处理后的试样放入100℃烘干炉中烘30min。
检测按照上述方法制备的复合结构镀层的性能：具有完全非晶态的镀层，且镀层表面组织结构致密，厚度为25μm，镀层中钼的百分含量5.78wt％，防垢率为0.0000010g.m-2.h-1。
实施例2
(1)将金属基材表面进行除油、除锈处理；
(2)将步骤(1)处理后的金属基材进行抛光处理：将金属基材置于由50wt％的磷酸，10wt％的醋酸，40wt％的硫酸组成的混合溶液中，放置于温度60-70℃下，浸泡时间为2min；
(3)一次施镀：施镀液A包括如下成分：硫酸镍30g/L；次亚磷酸钠10g/L；柠檬酸6g/L；乙酸钠14g/L；将步骤(2)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液A，超声频率为800-1000Hz，施镀1h；
(4)二次施镀：施镀液B包括如下成分：硫酸镍20g/L；次亚磷酸钠20g/L；钼酸钠0.1g/L；柠檬酸6g/L；乙酸钠14g/L；活性剂FC-134：1g/L；硫酸铈0.1g/L；将步骤(3)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液B，超声频率为800-1000Hz，施镀2h，得到试样；
(5)将步骤(4)所得试样放入去离子水中超声清洗2-3min，超声频率为1000Hz；
(6)将步骤(5)处理后的试样放入100℃烘干炉中烘30min。
检测按照上述方法制备的复合结构镀层的性能：具有完全非晶态的镀层，且镀层表面组织结构致密，厚度为18μm，镀层中钼百分含量21.33wt％，防垢率为0.0000015g.m-2.h-1。
实施例3
(1)将金属基材表面进行除油、除锈处理；
(2)将步骤(1)处理后的金属基材进行抛光处理：将金属基材置于由50wt％的磷酸，10wt％的醋酸，40wt％的硫酸组成的混合溶液中，放置于温度60-70℃下，浸泡时间为2min；
(3)一次施镀：施镀液A包括如下成分：硫酸镍25g/L；次亚磷酸钠15g/L；柠檬酸5g/L；乙酸钠15g/L；将步骤(2)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液A，超声频率为800-1000Hz，施镀1h；
(4)二次施镀：施镀液B包括如下成分：硫酸镍25g/L；次亚磷酸钠15g/L；钼酸铵3g/L；柠檬酸5g/L；乙酸钠15g/L；活性剂FC-134：0.6g/L；硫酸铈0.3g/L；将步骤(3)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液B，超声频率为800-1000Hz，施镀2h，得到试样；
(5)将步骤(4)所得试样放入去离子水中超声清洗2-3min，超声频率为1000Hz；
(6)将步骤(5)处理后的试样放入100℃烘干炉中烘30min。
检测按照上述方法制备的复合结构镀层的性能：具有完全非晶态的镀层，且镀层表面组织结构致密，厚度为22μm，镀层中钼百分含量3.71wt％，防垢率为0.0000015g.m-2.h-1。
实施例4
(1)将金属基材表面进行除油、除锈处理；
(2)将步骤(1)处理后的金属基材进行抛光处理：将金属基材置于由50wt％的磷酸，10wt％的醋酸，40wt％的硫酸组成的混合溶液中，放置于温度60-70℃下，浸泡时间为2min；
(3)一次施镀：施镀液A包括如下成分：硫酸镍30g/L；次亚磷酸钠15g/L；柠檬酸6g/L；乙酸钠15g/L；将步骤(2)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液A，超声频率为800-1000Hz，施镀1h；
(4)二次施镀：施镀液B包括如下成分：硫酸镍25g/L；次亚磷酸钠10g/L；钼酸铵1.2g/L；柠檬酸6g/L；乙酸钠15g/L；活性剂FC-134：0.3g/L；硫酸铈0.5g/L；将步骤(3)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液B，超声频率为800-1000Hz，施镀2h，得到试样；
(5)将步骤(4)所得试样放入去离子水中超声清洗2-3min，超声频率为1000Hz；
(6)将步骤(5)处理后的试样放入100℃烘干炉中烘30min。
检测按照上述方法制备的复合结构镀层的性能：具有完全非晶态的镀层，且镀层表面组织结构致密，厚度为25μm，镀层中钼百分含量8.05wt％，防垢率为0.0000012g.m-2.h-1。
实施例5
(1)将金属基材表面进行除油、除锈处理；
(2)将步骤(1)处理后的金属基材进行抛光处理：将金属基材置于由50wt％的磷酸，10wt％的醋酸，40wt％的硫酸组成的混合溶液中，放置于温度60-70℃下，浸泡时间为2min；
(3)一次施镀：施镀液A包括如下成分：硫酸镍26g/L；次亚磷酸钠17g/L；柠檬酸4g/L；乙酸钠16g/L；将步骤(2)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液A，超声频率为800-1000Hz，施镀1h；
(4)二次施镀：施镀液B包括如下成分：硫酸镍26g/L；次亚磷酸钠16g/L；钼酸钠1.2g/L；柠檬酸5g/L；乙酸钠16g/L；活性剂FC-134：0.9g/L；硫酸铈0.4g/L；将步骤(3)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液B，超声频率为800-1000Hz，施镀2h，得到试样；
(5)将步骤(4)所得试样放入去离子水中超声清洗2-3min，超声频率为1000Hz；
(6)将步骤(5)处理后的试样放入100℃烘干炉中烘30min。
检测按照上述方法制备的复合结构镀层的性能：具有完全非晶态的镀层，且镀层表面组织结构致密，厚度为20μm，镀层中钼的百分含量为4.73wt％，防垢率为0.0000022g.m-2.h-1。
实施例6
(1)将金属基材表面进行除油、除锈处理；
(2)将步骤(1)处理后的金属基材进行抛光处理：将金属基材置于由50wt％的磷酸，10wt％的醋酸，40wt％的硫酸组成的混合溶液中，放置于温度60-70℃下，浸泡时间为2min；
(3)一次施镀：施镀液A包括如下成分：硫酸镍24g/L；次亚磷酸钠16g/L；柠檬酸5g/L；乙酸钠14g/L；将步骤(2)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液A，超声频率为800-1000Hz，施镀1h；
(4)二次施镀：施镀液B包括如下成分：硫酸镍24g/L；次亚磷酸钠18g/L；钼酸铵0.1g/L；柠檬酸4g/L；乙酸钠14g/L；活性剂FC-134：0.5g/L；硫酸铈0.2g/L；将步骤(3)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液B，超声频率为800-1000Hz，施镀2h，得到试样；
(5)将步骤(4)所得试样放入去离子水中超声清洗2-3min，超声频率为1000Hz；
(6)将步骤(5)处理后的试样放入100℃烘干炉中烘30min。
检测按照上述方法制备的复合结构镀层的性能：具有完全非晶态的镀层，且镀层表面组织结构致密，厚度为18μm，镀层中钼的百分含量为7.65wt％，防垢率为0.0000088g.m-2.h-1。

Claims (5)

1.一种化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层，其特征在于，从表面到金属基材依次为：Ni-Mo-P镀层、Ni-P镀层。
2.如权利要求1所述的化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层的制备方法，其特征在于，该方法包括如下顺序的步骤：
(1)将金属基材表面进行除油、除锈处理；
(2)将步骤(1)处理后的金属基材进行抛光处理；
(3)一次施镀：施镀液A包括如下成分：硫酸镍20-30g/L；次亚磷酸钠10-20g/L；柠檬酸4-6g/L；乙酸钠14-16g/L；将步骤(2)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液A，超声频率为800-1000Hz，施镀1h；
(4)二次施镀：施镀液B包括如下成分：硫酸镍20-30g/L；次亚磷酸钠10-20g/L；含有钼酸根离子的杂多酸盐0.1-3g/L；柠檬酸4-6g/L；乙酸钠14-16g/L；活性剂FC-134：0.1-1g/L；硫酸铈0.1-0.5g/L；将步骤(3)处理后的金属基材放入超声水浴锅中，再向其中加入施镀液B，超声频率为800-1000Hz，施镀2h，得到试样；
(5)将步骤(4)所得试样放入去离子水中超声清洗2-3min，超声频率为1000Hz；
(6)将步骤(5)处理后的试样放入100℃烘干炉中烘30min。
3.如权利要求2所述的化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层的制备方法，其特征在于，所述的施镀液A包括如下成分：硫酸镍25g/L；次亚磷酸钠15g/L；柠檬酸5g/L；乙酸钠15g/L；所述的施镀液B包括如下成分：硫酸镍25g/L；次亚磷酸钠15g/L；含有钼酸根离子的杂多酸盐1.2g/L；柠檬酸5g/L；乙酸钠15g/L；活性剂FC-134：0.6g/L；硫酸铈0.3g/L。
4.如权利要求2所述的化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层的制备方法，其特征在于，所述的抛光处理为：将金属基材置于由50wt％的磷酸，10wt％的醋酸，40wt％的硫酸组成的混合溶液中，放置于60-70℃下，浸泡2min。
5.如权利要求2所述的化学镀Ni-P/Ni-Mo-P复合结构镀层的制备方法，其特征在于，所述的含有钼酸根离子的杂多酸盐为钼酸钠或钼酸铵。
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