CN111286768A - 一种镍钴锰镧合金镀液及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镍钴锰镧合金镀液，包括硫酸镍250‑300g/L、氯化镍45‑60g/L、硫酸锰1‑10g/L、硫酸钴8‑14g/L、氧化镧1‑5g/L、韧化剂20‑50g/L；所述韧化剂为柠檬酸铵。采用镍钴锰镧四元合金元素共同沉积，形成的镀层非晶态，耐磨性高，孔隙率低，结合特定的韧化剂，与金刚石的附着力显著提升，稳定性高，彻底解决合金镀层的脆性问题，操作寿命长。本发明还公开了一种上述镍钴锰镧合金镀液的制备方法，操作简单，生产成本低，可实现大规模的生产应用。本发明同时公开了上述镍钴锰镧合金镀液在金刚石工具胎体上的应用，金刚石在电镀层上的附着力强，提高了电镀金刚石工具磨削比。

Description

一种镍钴锰镧合金镀液及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种镍钴锰镧合金镀液及其制备方法和应用。

背景技术

金刚石具有高硬度、高强度、高耐磨性以及线膨胀系数小等一系列优异的物理化学特性，因而其磨具被用于加工硬而脆的难加工材料。电镀法制备金刚石工具是通过金属的电沉积，将松散的金刚石颗粒固结在电镀层中，使金刚石颗粒具有切削能力。

电镀单金属镀层，如常规的纯Ni镀层，虽与基体结合力好，但镀层硬度低，不耐磨，影响结晶器的使用寿命；电镀二元合金中，Ni-Fe合金层耐磨性好，但脆性较大，内应力较大，易出现高温热裂纹；Ni-Co镀层使用寿命长，但镍钴镀层必须使钴含量达到30％以上才能保证较高的硬度与耐磨性，成本昂贵，镀层容易发脆而导致脱砂、脱镀层，抗交变热应力性能差，耐腐蚀性不好，应用受限，生产工序繁多，且传统的镍钴工艺镍钴胎体消耗很快，金刚石出刃过早，造成金刚石脱落而未充分发挥其作用。近年来，人们对金刚石工具耐磨性能要求越来越高，为了获得电镀金刚石耐磨的镀层，提出了一种新型镀层即镍钴锰三元合金镀层，但由于镀液中锰含量的添加导致镍钴锰三元合金镀层脆性非常大，镀层延伸率非常的低，没有合适的韧化剂存在时无法使用，不能满足人们对金刚石工具性能的要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种镍钴锰镧合金镀液，采用镍钴锰镧四元合金元素共同沉积，形成的镀层非晶态，耐磨性高，孔隙率低，特定的韧化剂技术消除了产品中的脆性，与金刚石的附着力显著提升，彻底解决了合金镀层的脆性问题；成本低廉，稳定性高，操作寿命长；

本发明的目的之二在于提供一种上述镍钴锰镧合金镀液的制备方法，操作简单，生产成本低，可实现大规模的生产应用。

本发明的目的之三在于提供一种上述镍钴锰镧合金镀液在金刚石工具胎体上的应用，金刚石与电镀层结合力强，增加了电镀金刚石工具磨削比。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种镍钴锰镧合金镀液，包括硫酸镍250-300g/L、氯化镍45-60g/L、硫酸锰1-10g/L、硫酸钴8-14g/L、氧化镧1-5g/L、韧化剂20-50g/L；

所述韧化剂为柠檬酸铵。

优选地，所述的镍钴锰镧合金镀液，包括硫酸镍250g/L、氯化镍45g/L、硫酸锰6g/L、硫酸钴11g/L、氧化镧3g/L、韧化剂35g/L。

进一步地，所述的镍钴锰镧合金镀液，还包括硼酸45-60g/L、稳定剂0.8-1.2g/L、糖精1-5g/L、丁炔二醇0.5-2g/L、十二烷基硫酸钠0.1-0.2g/L。

优选地，所述的镍钴锰镧合金镀液，还包括硼酸55g/L、稳定剂1g/L、糖精3g/L、丁炔二醇1.2g/L、十二烷基硫酸钠0.15g/L。

进一步地，所述稳定剂为抗坏血酸。

所述镍钴锰镧合金镀液的pH值为4.0-5.0。

实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种上述的镍钴锰镧合金镀液的制备方法，包括：将硫酸镍、氯化镍、硼酸、硫酸锰、硫酸钴、氧化镧依次在水中溶解，然后再依次加入溶解的糖精、丁炔二醇、十二烷基硫酸钠、韧化剂和稳定剂，混合均匀后得到镍钴锰镧镀液；最后用硫酸调节pH值至4.0-5.0。

实现本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种上述的镍钴锰镧合金镀液在金刚石工具胎体上的应用。

进一步地，所述镍钴锰镧合金镀液通过电镀在所述金刚石工具胎体上形成镍钴锰镧合金镀层。

优选地，所述电镀的温度为20-50℃。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明实现了镍钴锰镧四元合金元素共同沉积，锰含量为0.1％-0.5％，并添加了稀有元素镧。随着镀层锰含量的提高，金刚石砂轮胎体硬度以及耐磨性也随之提高，胎体对金刚石的把持力显著提升，推迟了金刚石的脱落，提升了砂轮使用寿命；加入稀有元素镧后，镍钴锰镧四种合金元素可使镀层成为非晶体结构，形成非晶态、非磁性的镀层，耐磨性能显著提升；而且镀层结晶细化，孔隙率低，增强了金刚石与电镀层结合力，增加了电镀金刚石工具的磨削比，电镀金刚石工具工作效率高，能耗低，使用寿命长。本发明还创造性地使用了一种有效的韧化剂，结合镍钴锰镧四元合金结构，彻底解决了合金镀层的脆性问题。采用本发明新镀层制作的工具在电机磁性材料磨削，石材加工行业磨削使用中，比采用镍钴合金制得的金刚石工具更加锋利和耐磨。

2、本发明的镍钴锰镧合金镀液导入方便，在现有产品的基础上，直接添加锰及其它稀有元素以及韧化剂即可，无需报废现有药水；工艺管控与品质检验标准与原工艺相同，无需添加贵重金属，比镍钴药水成本更低，符合本领域目前的降本集约化的要求。

3、本发明镀液具有很高的稳定性，操作寿命长，周期可达20-30槽，而现有技术的镍钴镀层只能坚持10-15槽则必须要进行保养，本发明的镍钴锰镧合金电镀溶液大大提高了工作效率、降低了标准工时。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种镍钴锰镧合金镀液，包括硫酸镍250-300g/L、氯化镍45-60g/L、硫酸锰1-10g/L、硫酸钴8-14g/L、氧化镧1-5g/L、韧化剂20-50g/L；还包括硼酸45-60g/L、稳定剂0.8-1.2g/L、糖精1-5g/L、丁炔二醇0.5-2g/L、十二烷基硫酸钠0.1-0.2g/L。镍钴锰镧合金镀液的pH值为4.0-5.0。

其中，所述韧化剂为柠檬酸铵，所述稳定剂为抗坏血酸。

镀层中锰的加入，提高了金刚石砂轮胎体硬度以及耐磨性，胎体对金刚石的把持力也显著提升，推迟了金刚石的脱落，提升了砂轮使用寿命；加入稀有元素镧后，镍钴锰镧四种合金元素可使镀层成为非晶体结构，形成非晶态、非磁性的镀层，耐磨性能优异；而且镀层结晶细化，孔隙率低，增强了金刚石与电镀层结合力，增加了电镀金刚石工具的磨削比，电镀金刚石工具工作效率高，能耗低，使用寿命长。特定有效的韧化剂的加入，结合镍钴锰镧四元合金结构，彻底解决了合金镀层的脆性问题。

一种上述的镍钴锰镧合金镀液的制备方法，包括：

将硫酸镍、氯化镍、硼酸、硫酸锰、硫酸钴、氧化镧依次在水中溶解，然后再依次加入溶解的糖精、丁炔二醇、十二烷基硫酸钠、韧化剂和稳定剂，混合均匀后得到镍钴锰镧镀液；最后用硫酸调节pH值至4.0-5.0。

一种上述的镍钴锰镧合金镀液在金刚石工具胎体上的应用。镍钴锰镧合金镀液通过电镀在所述金刚石工具胎体上形成镍钴锰镧合金镀层，电镀时的温度为20-50℃。

上述镍钴锰镧合金镀液导入方便，在现有产品的基础上，直接添加锰及其它稀有元素以及韧化剂即可，无需报废现有药水，工艺管控与品质检验标准与原工艺相同。

实施例1

一种镍钴锰镧合金镀液，包括硫酸镍250g/L、氯化镍60g/L、硫酸锰1g/L、硫酸钴8g/L、氧化镧1g/L、硼酸45g/L、柠檬酸铵20g/L、抗坏血酸1g/L、糖精5g/L、丁炔二醇0.5g/L、十二烷基硫酸钠0.1g/L。镍钴锰镧合金镀液的pH值为4.0-5.0。

上述镍钴锰镧合金镀液通过以下方法制备：

1)依次将配方量的硫酸镍、氯化镍、硼酸、硫酸锰、硫酸钴、氧化镧溶解在水中；

2)向步骤1)的溶液中依次加入已溶解好的糖精、丁炔二醇、十二烷基硫酸钠、柠檬酸铵和抗坏血酸，混合均匀后得到镍钴锰镧镀液，然后用硫酸调节溶液pH值至4.0。

实施例2

一种镍钴锰镧合金镀液，包括硫酸镍280g/L、氯化镍45g/L、硫酸锰6g/L、硫酸钴11g/L、氧化镧3g/L、硼酸55g/L、柠檬酸铵35g/L、抗坏血酸1g/L、糖精3g/L、丁炔二醇1.2g/L、十二烷基硫酸钠0.15g/L。镍钴锰镧合金镀液的pH值为4.2。

本实施例镍钴锰镧合金镀液的配制方法与实施例1相同，此处不再详述。

实施例3

种镍钴锰镧合金镀液，包括硫酸镍300g/L、氯化镍45g/L、硫酸锰10g/L、硫酸钴14g/L、氧化镧5g/L、硼酸60g/L、柠檬酸铵50g/L、抗坏血酸1g/L、糖精1g/L、丁炔二醇2g/L、十二烷基硫酸钠0.2g/L。镍钴锰镧合金镀液的pH值为4.5。

本实施例镍钴锰镧合金镀液的配制方法与实施例1相同，此处不再详述。

实施例4

一种金刚石工具胎体，由以下方法制备：

1)前处理：对待电镀基体依次进行除锈、脱脂除油、电解脱脂除油，用清水冲洗基体，然后采用40％硫酸溶液为电解液进行活化处理；

2)配制电镀液：以实施例1-3的镍钴锰镧合金镀液作为电镀液，置于电镀槽中；

3)电镀：保持电镀液温度为50℃，调节直流电源的电流密度为1A/dm²，将金刚石撒到基体的电镀面上，保持电流密度电镀60min；加厚：保持电流密度为1.5A/dm²继续电镀，当金刚石被包镶达到65％时完成金刚石工具的电镀；

4)将电镀后的金刚石工具清洗干净，置于烘烤箱中，并在300℃下烘烤2-3小时后随箱退温。

对比例1

一种镍钴锰镧合金镀液，包括硫酸镍280g/L、氯化镍45g/L、硫酸锰6g/L、硫酸钴11g/L、氧化镧3g/L、硼酸55g/L、抗坏血酸1g/L、糖精3g/L、丁炔二醇1.2g/L、十二烷基硫酸钠0.15g/L。镍钴锰镧合金镀液的pH值为4.2。

本实施例镍钴锰镧合金镀液的配制方法与实施例1相同，此处不再详述，然后采用本对比例的镀液，根据实施例4的方法制备金刚石工具胎体。

对比例2

一种镍钴锰合金镀液，包括硫酸镍280g/L、氯化镍45g/L、硫酸锰6g/L、硫酸钴11g/L、硼酸55g/L、柠檬酸铵35g/L、抗坏血酸1g/L、糖精3g/L、丁炔二醇1.2g/L、十二烷基硫酸钠0.15g/L。镍钴锰合金镀液的pH值为4.2。

本对比例的镍钴锰合金镀液由以下方法制备：

1)依次将配方量的硫酸镍、氯化镍、硼酸、硫酸锰、硫酸钴溶解在水中；

2)向步骤1)的溶液中依次加入已溶解好的糖精、丁炔二醇、十二烷基硫酸钠、柠檬酸铵和抗坏血酸，混合均匀后得到镍钴锰镧镀液，然后用硫酸调节溶液pH值至4.0。

根据实施例4的方法，采用本对比例的镀液制备金刚石工具胎体。

性能检测

将实施例1-3的镀液按照实施例4的方法电镀到金刚石工具胎体上，形成镍钴锰镧合金镀层，经富士康华南检测中心检测其硬度，平行检测三次，结果如表1所示。

表1性能检测表

由表1可以看出，本申请实施例1-3的镀液经电镀得到的镍钴锰镧镀层负重500克显微硬度较高，具有优异的耐磨损性能和延伸率，金刚石与镀层附着力强，不易脱落，对应的金刚石工具胎体使用寿命长。对比例1得到的结晶粗大，产品脆性大，镀层折弯实验容易断裂，这可能与其未加入韧化剂有关；对比例2的产品未加入镧，得到的产品磨削比较小，出刃比较缓慢，锋利度不够。

上述实施方式仅为本发明专利的优选实施方式，不能以此来限定本发明专利保护的范围，本领域的技术人员在本发明专利的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明专利所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种镍钴锰镧合金镀液，其特征在于，包括硫酸镍250-300g/L、氯化镍45-60g/L、硫酸锰1-10g/L、硫酸钴8-14g/L、氧化镧1-5g/L、韧化剂20-50g/L；

所述韧化剂为柠檬酸铵。

2.根据权利要求1所述的镍钴锰镧合金镀液，其特征在于，包括硫酸镍250g/L、氯化镍45g/L、硫酸锰6g/L、硫酸钴11g/L、氧化镧3g/L、韧化剂20-50g/L。

3.根据权利要求1所述的镍钴锰镧合金镀液，其特征在于，还包括硼酸45-60g/L、稳定剂0.8-1.2g/L、糖精1-5g/L、丁炔二醇0.5-2g/L、十二烷基硫酸钠0.1-0.2g/L。

4.根据权利要求3所述的镍钴锰镧合金镀液，其特征在于，还包括硼酸55g/L、稳定剂1g/L、糖精3g/L、丁炔二醇1.2g/L、十二烷基硫酸钠0.15g/L。

5.根据权利要求3所述的镍钴锰镧合金镀液，其特征在于，所述稳定剂为抗坏血酸。

6.根据权利要求1所述的镍钴锰镧合金镀液，其特征在于，所述镍钴锰镧合金镀液的pH值为4.0-5.0。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的镍钴锰镧合金镀液的制备方法，其特征在于，包括：将硫酸镍、氯化镍、硼酸、硫酸锰、硫酸钴、氧化镧依次在水中溶解，然后再依次加入溶解的糖精、丁炔二醇、十二烷基硫酸钠、韧化剂和稳定剂，混合均匀后得到镍钴锰镧镀液；最后用硫酸调节pH值至4.0-5.0。

8.一种如权利要求1-6任一项所述的镍钴锰镧合金镀液在金刚石工具胎体上的应用。

9.根据权利要求8所述的镍钴锰镧合金镀液在金刚石工具胎体上的应用，其特征在于，所述镍钴锰镧合金镀液通过电镀在所述金刚石工具胎体上形成镍钴锰镧合金镀层。

10.根据权利要求9所述的镍钴锰镧合金镀液在金刚石工具胎体上的应用，其特征在于，所述电镀的温度为20-50℃。