CN109797381A - 一种高均匀度高性能复合Ni-P-SiO2镀层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明采用溶胶凝胶法制备二氧化硅溶胶,以液态形式直接加入Ni‑P镀液之中,可实现分子级别的均匀混合,经恰当温度的热处理后,不仅可以获得致密、高硬度的表面复合Ni‑P‑SiO2镀层,更可以大幅度提高镀层的耐腐蚀性能,且工艺操作简便,直接省去了分散剂和长时间搅拌之冗余,对实际工业生产十分有利。
Description
技术领域
本发明属于表面处理领域,特别是涉及一种高均匀度高性能复合Ni-P-SiO2镀层的制备方法。
背景技术
45钢在工业生产各领域应用广泛,但其表面硬度不足,且易腐蚀生锈的问题每年都带来巨大经济损失,所以材料表面处理技术登上舞台,其中化学镀技术应用广泛。化学镀是一种不需要通电,依据氧化还原反应原理,利用强还原剂在含有金属离子的溶液中,将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀不需要外加电源,设备简单,操作容易,可以镀几何形状复杂的镀件,镀层致密,空隙率低,耐腐蚀性好,键合强度高。同时,由于化学镀工艺制造的废液排放量少,对周围环境的破坏污染较小以及成本较低,在诸多领域已逐步取代电镀工艺,成为一种环保节约型的表面处理技术。
在各种化学镀方法中,化学镀镍是一种较为成熟的表面处理技术,可以进一步提高材料表面的高耐磨性、耐蚀性、润滑性等优良性能。
自1946年Berner和Riddell发明了化学镀镍以来,化学镀镍以其独特的多种优点受到了人们的关注,有诸多科研工作者致力于研究镍磷镀镀覆原理和镀层摩擦性能。但通过化学Ni-P镀获得的含镍磷合金镀层,表面容易产生针孔等缺陷,而孔隙率的大小将直接决定镍磷合金镀层的耐腐蚀性。当镀层存在与基材相通的孔隙时,腐蚀介质渗透到镀层孔隙与金属基材相接触,镍磷合金镀层将成为微孔电池的阴极,金属基材则构成这种电池的阳极而导致基材被快速的腐蚀。至于孔隙不与基体相通的镀层,由于孔隙的存在,镀层实际的表面积增大,使腐蚀介质与镀层的接触面积也增大,腐蚀失重相应增加。所以,在化学镀镍液中可加入适量的惰性微粒并与镀液共沉积,以得到更为优良的复合镀层。目前常见的可加入固体微粒有SiC、Al2O3、人造金刚石、PTFE等。如:S.C.Wang等人在研究中发现纳米微粒比微米级的颗粒在镀液中更加容易分散,并且得到的复合镀层的性能也优于微米添加得到的复合镀层。Balarju等人研究发现,添加纳米三氧化二铝得到的复合镀层中,纳米粒子对镀层的化学结构没有影响,并且明显提高了硬度、耐腐蚀性以及耐磨性。徐辉等人成功获得了含纳米金刚石的复合镀层,并指出其摩擦学性能比纯的Ni-P镀层优异。陈伟翔等人研究发现含类富勒烯结构的WS2得到的复合镀层具有较好的摩擦学行为。从这些研究结果中可知道,复合化学Ni-P镀在提高材料的耐磨、耐蚀性方面有明显优势,但单纯Ni-P镀的硬度不能满足实际要求,需要添加硬化相,其中SiO2是一种价格低廉、硬度高的惰性微粒,容易获得,在众多领域应用广泛,重要的是,它可以溶胶形式加入镀液,实现分子级别的均匀镀覆,对复合Ni-P-SiO2镀层的性能稳定性和制备工艺性大有裨益。
目前已有的Ni-P-SiO2复合镀均是将纳米SiO2微粒直接加入Ni-P镀液中,其原生粒径介于7~80nm之间,比重较轻,通过加入分散剂、长时间搅拌等手段实现其均匀分散,以获得性能稳定的复合镀层。但由于加入的SiO2微粒为固相,镀液为液相,两相混合必然耗费能量,且纳米SiO2粉末比表面积极大,极易发生颗粒团聚、沉淀的问题,导致镀层性能下降,镀覆工艺控制要求高等问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种高均匀度高性能复合Ni-P-SiO2镀层的制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种高均匀度高性能复合Ni-P-SiO2镀层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一)清洗需要施镀的工件表面;
步骤二)硅溶胶制备:将量好的无水乙醇、去离子水、硝酸混合搅拌均匀;再将称量好的正硅酸乙酯缓慢滴入烧杯,搅拌均匀后密封陈化,得到SiO2浓度为0.05mol/L的硅溶胶;
步骤三)基础镀液配置:在镀覆容器配制混合有30-35g/L硫酸镍、25-30g/L次磷酸钠,10-15g/L柠檬酸和25-30g/L氟化氢铵的镀液,搅拌至完全溶解;
步骤四)施镀:在基础镀液中加入制备好的的二氧化硅溶胶0.5-2%;使用氨水调节镀液pH值至4.5,然后加热;将预处理好的试样放入化学镀液中施镀;施镀完成后取出工件,清洗后吹干。
进一步的改进,所述施镀完成后还进行步骤五)煅烧:将镀覆好的工件放入热处理炉中,温度设置为400-600℃,煅烧0.5-1h。
进一步的改进,所述步骤一)清洗需要施镀的工件表面具体为,先采用45-50g/L氢氧化钠和15-20g/L磷酸钠的混合水溶液,在60℃下,超声波清洗10~15min,去离子水洗净后再采用35-40g/L氟化氢铵、25-30g/L硼酸与55-60ml/L磷酸的混合水溶液室温下酸洗8~10s取出后用去离子水冲洗干净,烘干、备用。
进一步的改进,所述步骤四)中在基础镀液中加入制备好的的二氧化硅溶胶1%;使用氨水调节镀液pH值至4.5,然后放入集热式磁力搅拌器加热至90℃;将预处理好的试样放入化学镀液中施镀60min;施镀完成后取出工件,清洗后吹干。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明以液态形式直接加入硅溶胶与Ni-P镀液中,实现分子级的均匀分布,制备过程无需添加分散剂,也无需长时间搅拌,加入的硅溶胶与镀液PH值接近,不需要大量加入外来碱性物质调整,有利于提高镀液的纯度和使用过程的稳定性,所制备复合Ni-P-SiO2镀层性能稳定,工艺简便易操作,高效低能耗,有利于实际工业大规模生产。
附图说明
图1为镀层制备流程图。
具体实施方式
1)工件预处理:
包括工件表面清洁、碱洗及酸洗三个步骤。先采用45-50g/L氢氧化钠和15-20g/L磷酸钠的混合水溶液,在60℃下,超声波清洗10~15min,去离子水洗净后再采用35-40g/L氟化氢铵、25-30g/L硼酸与55-60ml/L磷酸的混合水溶液室温下酸洗8~10s取出后用去离子水冲洗干净,烘干、备用。
2)硅溶胶制备:
首先采用溶胶凝胶法制备好浓度适当的SiO2溶胶。
采用配方:正硅酸乙酯,无水乙醇,硝酸,去离子水。
制备方法:①:将量好的无水乙醇8ml、去离子水6ml、硝酸1ml混合搅拌均匀;将磁力搅拌转子放入烧杯,然后将烧杯放入集热式磁力搅拌器,将温度调至25℃,搅拌1小时;
②将称量好的2ml正硅酸乙酯缓慢滴入烧杯,搅拌1h,然后取出密封。
③制备好的溶胶密封、陈化后,SiO2浓度为0.05M的硅溶胶,第二天使用。
3)基础镀液配置:采用酸性镀液配方,主盐为硫酸镍、还原剂为次磷酸钠,其他添加剂为:柠檬酸和氟化氢铵。
配置方法:①使用电子天平称量药品并分别放入镀覆容器,搅拌至完全溶解。
②依次将柠檬酸溶液、氟化氢铵溶液、次氯酸钠溶液倒入硫酸镍溶液中搅拌均匀。镀液各组分浓度为30-35g/L硫酸镍、25-30g/L次磷酸钠,10-15g/L柠檬酸和25-30g/L氟化氢铵。
4)施镀:步骤如下所示,
①在基础镀液中加入一定量的二氧化硅溶胶。
②氨水调节镀液pH值至4.5,用去离子水定容,然后放入集热式磁力搅拌器加热至90℃。
③将预处理好的试样放入化学镀液中,施镀约60分钟,若需要厚的镀层,则可适当延长镀覆时间。
④取出工件,清洗后吹干,施镀完成。
5)煅烧:将镀覆好的工件放入热处理炉中,温度设置为350-450℃,煅烧0.5-1h后,便可获得耐磨、耐腐蚀的Ni-P-SiO2复合镀层。
6)组织结构检测:组织结构可方便地在第4)步骤结束后,直接采用普通金相显微镜观察,便可得知镀层优劣,优良的镀层为致密、淡金色的胞状组织结构;镀层相结构可采用XRD方法,检测参数为:2θ=20-80°,扫描速度为4°/min。
7)镀层性能检测:镀层表面硬度可直接采用维氏硬度计检测,载荷可采用F=25g,时间t=10s。耐磨性测试可采用普通摩擦磨损机检测。耐腐蚀性可采用电化学方法检测,采用三电极体系,其中,参比电极是饱和甘汞电极,对电极是钛板(或其他惰性电极,如:铂片电极),工作电极是样品。腐蚀溶液是浓度为3.5%的NaCl 溶液。
施镀后可获得HV700左右的致密Ni-P-SiO2复合镀层,经煅烧后,镀层结合更加紧密,硬度可升高至约HV900,耐磨性大幅度提高,镀覆后的工件表面摩擦系数为0.301(载荷F=20N),表面硬度646HV(载荷F=25g),较基材45钢的摩擦系数0.474和表面硬度123.35HV大幅度改善。
除此之外,未经煅烧的复合镀层,已经可以大幅度提高基材的耐腐蚀性。众所周知,在一定腐蚀条件下,腐蚀电位越正、腐蚀电流越小,则材料的耐腐蚀性能越好。经测试,未经煅烧的复合镀层,腐蚀电位、腐蚀电流密度的测试数值可分别达到:-0.4521V和1.3882×10-6A·cm-2,与基材45钢的-0.7402V和8.3550×10-6A·cm-2相比较,腐蚀电位正移了约0.29V,而腐蚀电流密度下降6.9668×10-6A·cm-2,效果显著。同时,与简单Ni-P镀相比,也有明显提高。
Claims (4)
1.一种高均匀度高性能复合Ni-P-SiO2镀层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一)清洗需要施镀的工件表面;
步骤二)硅溶胶制备:将量好的无水乙醇、去离子水、硝酸混合搅拌均匀;再将称量好的正硅酸乙酯缓慢滴入烧杯,搅拌均匀后密封陈化,得到SiO2浓度为0.05mol/L的硅溶胶;
步骤三)基础镀液配置:在镀覆容器配制混合有30-35g/L硫酸镍、25-30g/L次磷酸钠,10-15g/L柠檬酸和25-30g/L氟化氢铵的镀液,搅拌至完全溶解;
步骤四)施镀:在基础镀液中加入制备好的的二氧化硅溶胶0.5-2%;使用氨水调节镀液pH值至4.5,然后加热;将预处理好的试样放入化学镀液中施镀;施镀完成后取出工件,清洗后吹干。
2.如权利要求1所述的一种高均匀度高性能复合Ni-P-SiO2镀层的制备方法,其特征在于,所述施镀完成后还进行步骤五)煅烧:将镀覆好的工件放入热处理炉中,温度设置为400-600℃,煅烧0.5-1h。
3.如权利要求1所述的一种高均匀度高性能复合Ni-P-SiO2镀层的制备方法,其特征在于,所述步骤一)清洗需要施镀的工件表面具体为,先采用45-50g/L氢氧化钠和15-20g/L磷酸钠的混合水溶液,在60℃下,超声波清洗10~15min,去离子水洗净后再采用35-40g/L氟化氢铵、25-30g/L硼酸与55-60ml/L磷酸的混合水溶液室温下酸洗8~10s取出后用去离子水冲洗干净,烘干、备用。
4.如权利要求1所述的一种高均匀度高性能复合Ni-P-SiO2镀层的制备方法,其特征在于,所述步骤四)中在基础镀液中加入制备好的的二氧化硅溶胶1%;使用氨水调节镀液pH值至4.5,然后放入集热式磁力搅拌器加热至90℃;将预处理好的试样放入化学镀液中施镀60min;施镀完成后取出工件,清洗后吹干。
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101545104A (zh) * | 2009-04-25 | 2009-09-30 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 一种纳米化学复合镀方法 |
CN103789754A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-05-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种在PBO纤维表面制备Ni/P/纳米SiO2三元复合镀层的方法 |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101545104A (zh) * | 2009-04-25 | 2009-09-30 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 一种纳米化学复合镀方法 |
CN103789754A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-05-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种在PBO纤维表面制备Ni/P/纳米SiO2三元复合镀层的方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
A.SADEGHZADEH-ATTAR ET AL: ""Improvement in tribological behavior of novel sol-enhanced electroless Ni-P-SiO2 nanocomposite coatings"", 《SURFACE AND COATINGS TECHNOLOGY》 * |
刘阳达: ""Ni-P-纳米SiO2化学复合镀层的制备与性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)工程科技Ⅰ辑》 * |
张允诚等: "《电镀手册》", 31 December 2011, 国防工业出版社 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110129778A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-16 | 福建工程学院 | 高均匀度高性能复合Ni-P-TiO2镀层的制备方法 |
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