CN110079794A - 一种纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液及其制备方法 - Google Patents

一种纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液及其制备方法，以镍、锌、稀土元素等为基础原料复配而成，可在金属表面通过高温催化获得润滑易焊高硬耐磨防腐光亮厚度精确的纳米合金层，在高硬度高耐磨高耐腐前提下并起到外观装饰作用，催化形成的致密转化合金层能在恶劣环境下依旧稳定，合金层外观可长年保持不变。

Description

一种纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学镀液技术领域，尤其涉及一种纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液及其制备方法。
背景技术
众所周知金属表面易生锈，所以为了方便人们日常生活的使用，目前，常用的金属表面处理工艺主要有磷化、浸渗、电镀直流，氧化发黑、达克罗等工艺，但每种技术均有其弱点，且最重要的就是不符合环保要求。
目前市场上金属表面处理最常使用的是电镀镀层，电镀过程镀液中的金属离子在外电场的作用下，经电极反应还原成金属原子，并在阴极上进行金属沉积的过程。通过金属膜起到防止金属氧化、锈蚀，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用。但是电镀过程会受到电流分布和镀件形状的限制，在镀件形状复杂时会出现镀件表面的镀层厚度不均匀、防盐雾性能差、镀层稀疏、硬度较低等，使得化学性能和物理性能较差，而且排出废水往往含有金属离子对环境影响也很大。
化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备 、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。
化学镀中最重要的就是有自催化能力的催化液，现有的催化液工艺仍然存在成本较高、功能成分单一、腐蚀速度快、硬度小等缺点，同时例如锌等属于两性金属，施镀时比较困难，施镀速度较慢，难以达到生产要求，因此迫切需要对现有技术的催化液进行改进改良，以提高生产效率、增加镀层质量、降低生产成本、减少环境污染。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液，由以下重量份原料制成：硫酸镍22-28份、硫酸锌19-21份、还原剂28-32份、络合剂55-65份、乙酸钠19-21份、覆盖剂7-9份、硫酸铈13-16份、缓冲剂9-12份、纳米二氧化硅9-10份、钼酸铵1-1.5份、60%聚四氟乙烯乳液6-10份、去离子水适量。
优选的，所述的纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液，由以下重量份原料制成：硫酸镍25份、硫酸锌20份、还原剂30份、络合剂60份、乙酸钠20份、覆盖剂8份、硫酸铈15份、缓冲剂10份、纳米二氧化硅10份、钼酸铵1.2份、60%聚四氟乙烯乳液8份、去离子水适量。
优选的，所述还原剂为次亚磷酸钠。
优选的，所述络合剂为柠檬酸钠。
优选的，所述覆盖剂为氯化钠、氟化钾按质量比（4-5）：（3-4）混合而成。
优选的，所述缓冲剂为氟化氢铵。
一种上述纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液的制备方法，包括以下步骤：
（1）取配方量70-75%的硫酸铈，与纳米二氧化硅混合溶于4-6倍质量的水中，充分搅拌12-24小时后，超声处理60-90分钟，完成后烘干粉碎备用；
（2）将剩余硫酸铈与乙酸钠、钼酸铵、60%聚四氟乙烯乳液混合加入到6-8倍质量的去离子水中，在30-40℃下搅拌混合40-60分钟，得混合液；
（3）将硫酸镍、硫酸锌、还原剂、络合剂、缓冲剂在氮气保护下依次加入到步骤2所得混合液中，搅拌均匀后用氨水和硫酸调节pH至2.5-4.5备用；
（4）取覆盖剂逐滴加入至步骤3所得溶液中，超声30-40分钟，即得本发明合金催化液。
所述步骤1中搅拌速率为200-250转/分钟，超声功率为150-200W。
所述步骤1中烘干时先在65-75℃下烘3-5小时，再升温至180-200℃烘18-24小时。
所述步骤4中覆盖剂滴加时间控制为20-40分钟，超声功率为100-120W。
本发明的优点是：
本发明合金催化液以镍、锌、磷作为主体镀层结构，属于阳极型镀层，具有耐蚀性强、延展性好，且低氢脆、内应力小，以柠檬酸钠作为络合剂，其对锌离子等良好的络合作用，可增强镀液稳定性，还具有很好的pH 缓冲能力，且抗杂质能力强，与此同时，又向原料中引入硫酸铈等稀土材料，一方面稀土元素铈作为唯一可以稳定的四价元素，具有独特的氧化性，且稀土离子较大的离子半径能容纳高配位数，并具有特殊的电子结构，利于稀土铈自催化反应，令镀层的胞粒分布均匀细化，从而在镍锌磷镀层中共沉积聚四氟乙烯，而聚四氟乙烯本身的低表面能、摩擦系数小和自润滑性能又能大大提高镀层的防垢、耐磨性能，另一方面硫酸铈与纳米二氧化硅经混合超声烘干，硫酸铈分解为氧化铈，其单一的晶型结构和独特的纳米粒子特性能够包覆纳米二氧化硅沉积到镀层中，形成复合镀层，使得镀层更加细致，并且由于纳米粒子不导电，电阻率增加，使镀层的耐蚀性相应得到提高，在制备过程的最后向催化液中加入覆盖剂，其比重小、流动性好，且黏度小，不易吸附，能够浮在催化液上方防止有效成分氧化，同时能溶解部分新的氧化物，保持催化液的有效性，由此得到的催化液可在金属表面通过高温催化获得润滑易焊高硬耐磨防腐光亮厚度精确的纳米合金层，在高硬度高耐磨高耐腐前提下并起到外观装饰作用，催化形成的致密转化合金层能在恶劣环境下依旧稳定，合金层外观可长年保持不变。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：
一种纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液，由以下原料制成：硫酸镍25g、硫酸锌20g、次亚磷酸钠30g、柠檬酸钠60g、乙酸钠20g、覆盖剂8g、硫酸铈15g、氟化氢铵10g、纳米二氧化硅10g、钼酸铵1.2g、60%聚四氟乙烯乳液8g、去离子水适量。
其中覆盖剂为氯化钠、氟化钾按质量比5：3混合而成。
一种上述纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液的制备方法，包括以下步骤：
（1）取硫酸铈11g，与纳米二氧化硅混合溶于5倍质量的水中，以240转/分钟充分搅拌18小时后，180W超声处理75分钟，完成后烘干粉碎备用，烘干时先在70℃下烘4小时，再升温至200℃烘20小时；
（2）将剩余4g硫酸铈与乙酸钠、钼酸铵、60%聚四氟乙烯乳液混合加入到7倍质量的去离子水中，在35℃下搅拌混合60分钟，得混合液；
（3）将硫酸镍、硫酸锌、还原剂、络合剂、缓冲剂在氮气保护下依次加入到步骤2所得混合液中，搅拌均匀后用氨水和硫酸调节pH至3.5备用；
（4）取覆盖剂逐滴加入至步骤3所得溶液中，加时间控制为20-40分钟，在120W下超声40分钟，即得本发明合金催化液。
所得催化液的使用方法为，将合金基体前处理后，将基体浸于预热至80-90℃的合金催化液中，施镀时间为3-5小时。
最后得到的合金催化液经测试：
（1）硬度超高：催化合金层硬度：HRC-60；HV-600；
（2）结合力强：钢铁催化后的结合力为350-420mpa；
（3）厚度精确：可通过催化时间精确控制合金层厚度在1-5微米；
（4）可焊性好：优异的抗电磁屏蔽和可焊性、易于锡焊；
（5）防腐性强：抗耐腐蚀性能优于奥氏体不锈钢；
（6）装饰性好：生成类似不锈钢外观的纳米合金装饰层，美观亮丽；
（7）磨擦系数小：在自润滑条件下，本身摩擦系数可达0.45。

Claims (10)

1.一种纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液，由以下重量份原料制成：硫酸镍22-28份、硫酸锌19-21份、还原剂28-32份、络合剂55-65份、乙酸钠19-21份、覆盖剂7-9份、硫酸铈13-16份、缓冲剂9-12份、纳米二氧化硅9-10份、钼酸铵1-1.5份、60%聚四氟乙烯乳液6-10份、去离子水适量。
2.根据权利要求1所述的纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液，其特征在于，由以下重量份原料制成：硫酸镍25份、硫酸锌20份、还原剂30份、络合剂60份、乙酸钠20份、覆盖剂8份、硫酸铈15份、缓冲剂10份、纳米二氧化硅10份、钼酸铵1.2份、60%聚四氟乙烯乳液8份、去离子水适量。
3.根据权利要求1所述的纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液，其特征在于，所述还原剂为次亚磷酸钠。
4.根据权利要求1所述的纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸钠。
5.根据权利要求1所述的纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液，其特征在于，所述覆盖剂为氯化钠、氟化钾按质量比（4-5）：（3-4）混合而成。
6.根据权利要求1所述的纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液，其特征在于，所述缓冲剂为氟化氢铵。
7.一种如权利要求1所述的纳米易焊高硬耐磨防腐装饰合金催化液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取配方量70-75%的硫酸铈，与纳米二氧化硅混合溶于4-6倍质量的水中，充分搅拌12-24小时后，超声处理60-90分钟，完成后烘干粉碎备用；
（2）将剩余硫酸铈与乙酸钠、钼酸铵、60%聚四氟乙烯乳液混合加入到6-8倍质量的去离子水中，在30-40℃下搅拌混合40-60分钟，得混合液；
（3）将硫酸镍、硫酸锌、还原剂、络合剂、缓冲剂在氮气保护下依次加入到步骤2所得混合液中，搅拌均匀后用氨水和硫酸调节pH至2.5-4.5备用；
（4）取覆盖剂逐滴加入至步骤3所得溶液中，超声30-40分钟，即得本发明合金催化液。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中搅拌速率为200-250转/分钟，超声功率为150-200W。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中烘干时先在65-75℃下烘3-5小时，再升温至180-200℃烘18-24小时。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4中覆盖剂滴加时间控制为20-40分钟，超声功率为100-120W。
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