CN108315726A - 碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法 - Google Patents

碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳钢表面化学镀Ni‑P‑SiC‑B4C复合镀层的方法，包括如下步骤：将试件预处理进行打磨、清洗、除油和活化处理；将SiC、B4C颗粒经碱性清洗液、酸性清洗液分别处理后，进行干燥处理；取适量乳酸、碳酸氢钠、硫酸镍、次亚磷酸钠、氟化钠、乙酸铅溶液和蒸馏水完成酸镀液的配置；将预处理完成后的试件放到配好的酸镀液中，加热至85‑90℃后，按1g/L比例加入完成预处理的SiC、B4C颗粒，空气搅动，施镀处理为40至60分钟，即可。本发明使工件具有良好的耐蚀性、高硬度和高耐磨性。

Description

碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法
技术领域
本发明涉及化学加工领域，具体涉及一种碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法。
背景技术
碳钢使用过程中，磨损、腐蚀以及断裂是主要失效形式，它们所导致的经济损失十分巨大，其中由于腐蚀、磨损导致的机件失效与相应的经济损失占非常大的比重。磨损和腐蚀均是发生于机件表面的材料流失过程，而断裂也往往是从表面开始。所以，碳钢表面防护是防止疲劳破坏的第一道防线。
化学复合镀是一种新型的碳钢表面处理技术，该技术以其工艺简单、成本低、使用范围很广、镀层均匀、装饰性好；在防护能力方面，能提高产品的耐磨性、耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的导电性、润滑性等特殊功能；化学复合镀是在化学镀溶液中加入不溶性固体微粒，在一定条件下实现微粒与基质金属的共沉积，从而得到具有各种不同物理、化学性能的复合镀层。化学复合镀可以赋予镀层许多新的功能特性，极大地拓宽化学镀的应用领域。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法，包括如下步骤：
S1、试件预处理
S11、将试件依次用50#、200#、500#、800#、2000#、3000#的砂纸打磨处理，去处试件表面的毛刺、气泡、砂眼、氧化皮划痕等各种缺陷；
S12、将完成打磨后是试件用自来水清洗后，再用蒸馏水进行冲洗，S13、将完成冲洗的试件置于丙酮内，进行除油处理，然后再将试件置于除油剂内，30-50℃除油处理5-10min后，捞出，先用自来水清洗，再用蒸馏水冲洗；
S14、将步骤S13所得的试件用质量分数≥60％的HCL活化处理2min后，先用自来水清洗，再用蒸馏水冲洗；
S2、SiC、B4C的预处理
S21、将SiC、B4C颗粒按质量比7∶3的比例放入碱性清洗液中，煮沸处理10min，去除颗粒表面的油污；
S22、将碱洗后的SiC、B4C颗粒用清水洗至中性；
S23、将水洗后的SiC、B4C颗粒放入酸性清洗液中，在80-90℃的条件下保温处理40min后，其目的是将SiC、B4C颗粒表面包覆的氧化膜去除，使SiC、B4C颗粒表面露出新鲜的活性组织；捞出，用清水洗至中性后，置于干燥箱中于90℃条件下进行干燥处理；
S3、完成酸镀液的配置
预配1L的酸镀液，其配制过程如下：
S31、用量筒量取18ml/L的乳酸，倒入的烧杯中，加入少量蒸馏水稀释，得溶液A；
S32、称取12g碳酸氢钠放入小烧杯中，用蒸馏水充分溶解后缓慢倒入所得的溶液A中，边搅拌边用酸度计测溶液的PH值，待达到预定的pH值为4左右时，停止加入碳酸氢钠，得溶液B，剩余的碳酸氢钠溶液用于最终的pH测定；
S33、称取13g硫酸镍，加入适量蒸馏水充分搅拌溶解后，将其倒入所得的溶液B中，得溶液C；
S34、称取16g次亚磷酸钠，加入适量蒸馏水充分搅拌溶解后，加入将其倒入所得的溶液C中，得溶液D；
835、称取1.8g氟化钠，加入少量的蒸馏水充分搅拌溶解后，将其倒入所得的溶液D中，得溶液E；
S36、用移液管量适量乙酸铅溶液，稀释后所得的溶液E中，并进行充分搅拌；
S37、用碳酸氢钠或者乳酸进行最终的pH测定，pH＝5.5，定容至1L，得酸镀液；
S4、施镀
S41、将预处理完成后的试件放到配好的酸镀液中，加热至85-90℃后，按1g/L比例加入完成预处理的SiC、B4C颗粒，空气搅动，施镀处理为40至60分钟，即可。
优选地，所述SiC、B4C的粒径为0.5-1微米，纯度大于98％。
优选地，所述碱性清洗液内包括：氢氧化钠(NaOH)2-10g/L，磷酸三钠(Na3PO4·H2O)25-30/L；无水碳酸钠(Na2CO3)5-10g/L；硅酸钠(Na2SiO3)1-5g/L；OP-10 6-8g/L。
优选地，所述酸性清洗液由以下原料混合而成：质量分数为65％的HNO350-100ml；质量分数为37％的HCl 10-15ml；质量分数为40％的HF 8-16ml；H2O25-40ml。
本发明具有以下有益效果：
本发明使工件具有良好的耐蚀性、高硬度和高耐磨性，协同SiC、B4C颗粒的弥散强化及协同作用进一步加强了所得工件的这些性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中所使用的SiC、B4C的粒径为0.5-1微米，纯度大于98％。所使用的碱性清洗液内包括：氢氧化钠(NaOH)2-10g/L，磷酸三钠(Na3PO4·H2O)25-30/L；无水碳酸钠(Na2CO3)5-10g/L；硅酸钠(Na2SiO3)1-5g/L；OP-10 6-8g/L。所使用的酸性清洗液由以下原料混合而成：质量分数为65％的HNO350-100ml；质量分数为37％的HCl 10-15ml；质量分数为40％的HF 8-16ml；H2O 25-40ml。
实施例
本发明实施例提供了一种碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法，包括如下步骤：
S1、试件预处理
S11、将试件依次用50#、200#、500#、800#、2000#、3000#的砂纸打磨处理，去处试件表面的毛刺、气泡、砂眼、氧化皮划痕等各种缺陷；
S12、将完成打磨后是试件用自来水清洗后，再用蒸馏水进行冲洗，S13、将完成冲洗的试件置于丙酮内，进行除油处理，然后再将试件置于除油剂内，30-50℃除油处理5-10min后，捞出，先用自来水清洗，再用蒸馏水冲洗；
S14、将步骤S13所得的试件用质量分数≥60％的HCL活化处理2min后，先用自来水清洗，再用蒸馏水冲洗；
S2、SiC、B4C的预处理
S21、将SiC、B4C颗粒按质量比7∶3的比例放入碱性清洗液中，煮沸处理10min，去除颗粒表面的油污；
S22、将碱洗后的SiC、B4C颗粒用清水洗至中性；
S23、将水洗后的SiC、B4C颗粒放入酸性清洗液中，在80-90℃的条件下保温处理40min后，其目的是将SiC、B4C颗粒表面包覆的氧化膜去除，使SiC、B4C颗粒表面露出新鲜的活性组织；捞出，用清水洗至中性后，置于干燥箱中于90℃条件下进行干燥处理；
S3、完成酸镀液的配置
预配1L的酸镀液，其配制过程如下：
S31、用量筒量取18ml/L的乳酸，倒入的烧杯中，加入少量蒸馏水稀释，得溶液A；
S32、称取12g碳酸氢钠放入小烧杯中，用蒸馏水充分溶解后缓慢倒入所得的溶液A中，边搅拌边用酸度计测溶液的PH值，待达到预定的pH值为4左右时，停止加入碳酸氢钠，得溶液B，剩余的碳酸氢钠溶液用于最终的pH测定；
S33、称取13g硫酸镍，加入适量蒸馏水充分搅拌溶解后，将其倒入所得的溶液B中，得溶液C；
S34、称取16g次亚磷酸钠，加入适量蒸馏水充分搅拌溶解后，加入将其倒入所得的溶液C中，得溶液D；
S35、称取1.8g氟化钠，加入少量的蒸馏水充分搅拌溶解后，将其倒入所得的溶液D中，得溶液E；
S36、用移液管量适量乙酸铅溶液，稀释后所得的溶液E中，并进行充分搅拌；
S37、用碳酸氢钠或者乳酸进行最终的pH测定，pH＝5.5，定容至1L，得酸镀液；
S4、施镀
S41、将预处理完成后的试件放到配好的酸镀液中，加热至85-90℃后，按1g/L比例加入完成预处理的SiC、B4C颗粒，空气搅动，施镀处理为40至60分钟，即可。
经检测，原样品与施镀后产品的硬度如下表：
尺寸：mm 显微硬度
原样品 16*16*5 230HV
施镀后 16.04*16.04*5.04 580HV
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、试件预处理
S11、将试件依次用50#、200#、500#、800#、2000#、3000#的砂纸打磨处理，去处试件表面的毛刺、气泡、砂眼、氧化皮划痕；
S12、将完成打磨后是试件用自来水清洗后，再用蒸馏水进行冲洗，S13、将完成冲洗的试件置于丙酮内，进行除油处理，然后再将试件置于除油剂内，30-50℃除油处理5-10min后，捞出，先用自来水清洗，再用蒸馏水冲洗；
S14、将步骤S13所得的试件用质量分数≥60％的HCL活化处理2min后，先用自来水清洗，再用蒸馏水冲洗；
S2、SiC、B4C的预处理
S21、将SiC、B4C颗粒按质量比7∶3的比例放入碱性清洗液中，煮沸处理10min，去除颗粒表面的油污；
S22、将碱洗后的SiC、B4C颗粒用清水洗至中性；
S23、将水洗后的SiC、B4C颗粒放入酸性清洗液中，在80-90℃的条件下保温处理40min后，捞出，用清水洗至中性后，置于干燥箱中于90℃条件下进行干燥处理；
S3、完成酸镀液的配置
预配1L的酸镀液，其配制过程如下：
S31、用量筒量取18ml/L的乳酸，倒入的烧杯中，加入少量蒸馏水稀释，得溶液A；
S32、称取12g碳酸氢钠放入小烧杯中，用蒸馏水充分溶解后缓慢倒入所得的溶液A中，边搅拌边用酸度计测溶液的PH值，待达到预定的pH值为4左右时，停止加入碳酸氢钠，得溶液B；
S33、称取13g硫酸镍，加入适量蒸馏水充分搅拌溶解后，将其倒入所得的溶液B中，得溶液C；
S34、称取16g次亚磷酸钠，加入适量蒸馏水充分搅拌溶解后，加入将其倒入所得的溶液C中，得溶液D；
S35、称取1.8g氟化钠，加入少量的蒸馏水充分搅拌溶解后，将其倒入所得的溶液D中，得溶液E；
S36、用移液管量适量乙酸铅溶液，稀释后所得的溶液E中，并进行充分搅拌；
S37、用碳酸氢钠或者乳酸进行最终的pH测定，pH＝5.5，定容至1L，得酸镀液；
S4、施镀
S41、将预处理完成后的试件放到配好的酸镀液中，加热至85-90℃后，按1g/L比例加入完成预处理的SiC、B4C颗粒，空气搅动，施镀处理为40至60分钟，即可。
2.如权利要求1所述的碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法，其特征在于，所述SiC、B4C的粒径为0.5-1微米，纯度大于98％。
3.如权利要求1所述的碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法，其特征在于，所述碱性清洗液内包括：氢氧化钠(NaOH)2-10g/L，磷酸三钠(Na3PO4·H2O)25-30/L；无水碳酸钠(Na2CO3)5-10g/L；硅酸钠(Na2SiO3)1-5g/L；OP-10 6-8g/L。
4.如权利要求1所述的碳钢表面化学镀Ni-P-SiC-B4C复合镀层的方法，其特征在于，所述酸性清洗液由以下原料混合而成：质量分数为65％的HNO350-100ml；质量分数为37％的HCl 10-15ml；质量分数为40％的HF 8-16ml；H2O 25-40ml。
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