CN114351196A - 一种自润滑镀液及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自润滑镀液，所述镀液的组成包括：[Ni2+]:50‑120g/L，NiCl2·6H2O 30‑45 g/L，H3BO3：30‑45g/L，添加剂：0.01‑0.5g/L；耐磨微粒含量：50‑200g/L，减磨微粒含量：20‑100g/L,溶剂为水。通过在镀镍的基础溶液中添加耐磨颗粒及减磨颗粒，形成具有耐磨性和减磨性的自润滑镀液，镀在基材表面形成镀层，使得镀层中含有相得益彰的耐磨‑减磨材质，提高基材的耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及一种自润滑镀液及其使用方法，用于磨具及切割具领域，尤其涉及砂轮和线切割工具。
背景技术
传统的磨具或切割具是在基材上以物理或化学的方式生成一层耐磨的硬质层，这种硬质层具有硬度高和耐磨性能，这种硬质层可以是高硬度的单金属层，也可以是二元或多元合金层，也可以在上述金属层中添加硬质颗粒，如加入SiC、Al2O3、Cr2O3、金刚石等。
随着建筑建材(如：大理石)及高端硬质材料（如：磁材、蓝宝石、光伏硅片）的广泛应用，切磨工具应用越来越广泛，要求也越来越高。但现有的镀层只具有耐磨性能，却不具有减磨效果，也未见报道过磨具或切割具上具有减磨镀层，使用寿命相对比较短，更换频繁。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种既能够提高切割工具的耐磨性能又能够提高切割工具的减磨性能，增强切割刀具使用寿命的一种自润滑镀液及其使用方法。
为此本发明所采用的技术方案是：
一种自润滑镀液，所述镀液的组成包括：[Ni2+]:50-120g/L，NiCl2·6H2O 30-45g/L，H3BO3：30-45g/L，添加剂：0.01-0.5g/L；耐磨微粒含量：50-200g/L，减磨微粒含量：20-100g/L,溶剂为水。
作为上述技术方案的进一步改进，所述耐磨微粒为碳化硅、氧化铝、二硼化钛、碳化物、金刚石、二氧化硅、氧化钛、氧化铬、氮化钛、碳化钛和氮化硅中的一种或多种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述减磨微粒为氟化石墨、石墨、PTFE、二硫化钼、氟化钙、硫化钨和h-氮化硼中的一种或多种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述添加剂为十六烷基三甲基溴化铵。
作为上述技术方案的进一步改进，所述耐磨微粒的粒径为5-12μm ，所述减磨微粒的粒径为0.1-3μm。
一种自润滑镀液的使用方法，采用权利要求1-6任一项所述的自润滑镀液，所述使用方法包括以下步骤：
第一步，对碳钢基体材料进行前处理；
第二步，将碳钢基体材料放入预镀镍镀液中进行预镀镍；
第三步，然后再将预镀镍后的碳钢基体材料放入自润滑镀液中进行复合镀；
第四步，然后将碳钢基体材料放入加厚镀液槽中进行镀层加厚；
第五步，最后进行漂洗，然后烘干得到具有耐磨减磨复合镀层的碳钢基体材料。
作为上述技术方案的进一步改进，所述前处理包括以下步骤：由NaOH:40-80g/L，Na2CO3:30-50g/L，Na3PO4·2H2O:30-50g/L和水组成的除油液在50℃-60℃条件下对碳钢基体材料进行除油，接着进行漂洗，然后采用8%-10%盐酸进行酸洗2-10min，再进行漂洗。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第三步中复合镀的自润滑镀液使用条件为：pH：3.0 ~ 4.8，加热温度：50℃~ 60℃，电流密度：1.0 ~ 12.0 A/dm2，电镀时间：5 ~10min，A(阴极)∶A(阳极) 1∶1 ~ 1∶2。
作为上述技术方案的进一步改进，所述预镀镍镀液的组成包括NiSO4·6H2O：280g/L ，NiCl2·6H2O：45 g/L和H3BO3：35 g/L，溶剂为水，进行预镀镍时的使用条件为：pH：4.0~ 4.6，加热温度：50℃~ 60℃，电流密度：1.0 ~ 5.0 A/dm2，电镀时间：3 ~ 5 min，A(阴极)∶A(阳极) 1∶1 ~ 1∶2。
作为上述技术方案的进一步改进，所述加厚镀液的组成包括：[Ni2+]：50-120g/L，NiCl2·6H2O：30-45 g/L，硼酸：30-45g/L，添加剂：0.01-0.5g/L，溶剂为水，镀层加厚时的使用条件为：pH：3.0 ~ 4.8，加热温度：50℃~ 60℃，电流密度：1.0 ~ 12.0 A/dm2，电镀时间：5 ~ 10 min。
本发明的优点是：
通过在镀镍的基础溶液中添加耐磨颗粒及减磨颗粒，形成具有耐磨性和减磨性的自润滑镀液，镀在基材表面形成镀层，使得镀层中含有相得益彰的耐磨-减磨材质，提高基材的耐磨性。
具体实施方式
一种自润滑镀液，所述镀液的组成包括：[Ni2+]:50-120g/L，NiCl2·6H2O 30-45g/L，H3BO3：30-45g/L，添加剂：0.01-0.5g/L；耐磨微粒含量：50-200g/L，减磨微粒含量：20-100g/L,溶剂为水。
作为上述技术方案的进一步改进，所述耐磨微粒为碳化硅、氧化铝、二硼化钛、碳化物、金刚石、二氧化硅、氧化钛、氧化铬、氮化钛、碳化钛和氮化硅中的一种或多种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述减磨微粒为氟化石墨、石墨、PTFE、二硫化钼、氟化钙、硫化钨和h-氮化硼中的一种或多种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述添加剂为十六烷基三甲基溴化铵。
作为上述技术方案的进一步改进，所述耐磨微粒的粒径为5-12μm ，所述减磨微粒的粒径为0.1-3μm。
一种自润滑镀液的使用方法，采用权利要求1-6任一项所述的自润滑镀液，所述使用方法包括以下步骤：
第一步，对碳钢基体材料进行前处理；
第二步，将碳钢基体材料放入预镀镍镀液中进行预镀镍；
第三步，然后再将预镀镍后的碳钢基体材料放入自润滑镀液中进行复合镀；
第四步，然后将碳钢基体材料放入加厚镀液槽中进行镀层加厚；
第五步，最后进行漂洗，然后烘干得到具有耐磨减磨复合镀层的碳钢基体材料。
作为上述技术方案的进一步改进，所述前处理包括以下步骤：由NaOH:40-80g/L，Na2CO3:30-50g/L，Na3PO4·2H2O:30-50g/L和水组成的除油液在50℃ -60℃ 条件下对碳钢基体材料进行除油，接着进行漂洗，然后采用8%-10%盐酸进行酸洗2-10min，再进行漂洗。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第三步中复合镀的自润滑镀液使用条件为：pH：3.0 ~ 4.8，加热温度：50℃~ 60℃，电流密度：1.0 ~ 12.0 A/dm2，电镀时间：5 ~10min，A(阴极)∶A(阳极) 1∶1 ~ 1∶2。
作为上述技术方案的进一步改进，所述预镀镍镀液的组成包括NiSO4·6H2O：280g/L ，NiCl2·6H2O：45 g/L和H3BO3：35 g/L，溶剂为水，进行预镀镍时的使用条件为：pH：4.0~ 4.6，加热温度：50℃~ 60℃，电流密度：1.0 ~ 5.0 A/dm2，电镀时间：3 ~ 5 min，A(阴极)∶A(阳极) 1∶1 ~ 1∶2。
作为上述技术方案的进一步改进，所述加厚镀液的组成包括：[Ni2+]：50-120g/L，NiCl2·6H2O：30-45 g/L，硼酸：30-45g/L，添加剂：0.01-0.5g/L，溶剂为水，镀层加厚时的使用条件为：pH：3.0 ~ 4.8，加热温度：50℃~ 60℃，电流密度：1.0 ~ 12.0 A/dm2，电镀时间：5 ~ 10 min。
实施例1
材质：碳钢，尺寸：20*20*50；
将碳钢放入由NaOH:40g/L ，Na2CO3:30g/L ，Na3PO4·2H2O:30g/L和水组成除油液中，并将除油液加热至60℃进行除油，除油时间为5min，接着进行漂洗，然后采用8%-10%盐酸进行酸洗3min，再进行漂洗；然后进行预镀镍，预镀镍镀液的组成包括NiSO4·6H2O：280g/L ，NiCl2·6H2O：45 g/L和H3BO3：35 g/L，溶剂为水，进行预镀镍时的使用条件为：pH：4.0，加热温度：55℃，电流密度：1.0 A/dm2，电镀时间：5 min，A(阴极)∶A(阳极) 1∶1 ~ 1∶2，接着进行复合镀，复合镀的镀液组成包括NiSO4·6H2O: 300g/L，NiCl2·6H2O 35 g/L，H3BO3：35g/L，添加剂：0.2g/L；碳化硅微粒含量：100g/L，粒径：5-8μm；二硫化钼微粒含量：3g/L，粒径：3μm，进行复合镀时的使用条件为：pH：3.0，加热温度：55℃，电流密度：1.5 A/dm2，电镀时间：10 min，A(阴极)∶A(阳极) 1∶2，然后对碳钢进行镀层加厚，加厚镀液的组成包括碳钢加厚：NiSO4·6H2O 300g/L，NiCl2·6H2O 30 g/L，硼酸,35g/L，添加剂：0.3g/L，镀层加厚时的使用条件为：pH：3.0，加热温度：55℃，电流密度：2 A/dm2，电镀时间：5min，最后进行漂洗烘干，最终得到具有复合镀层的碳钢。
经摩擦磨损试验机测试：在同等条件下，上述碳钢的复合镀层比不加减磨微粒的复合镀镍层磨损质量较少了11.3%。
实施例2
材质高碳钢线材，直径：100μm；
将高碳钢线材放入由NaOH:80g/L ，Na2CO3:50g/L ，Na3PO4·2H2O:50g/L和水组成除油液中，并将除油液加热至60℃进行除油，除油时间为3min，接着进行漂洗，然后采用8%-10%盐酸进行酸洗1min，再进行漂洗；然后进行预镀镍，预镀镍镀液的组成包括NiSO4·6H2O：350 g/L ，NiCl2·6H2O：20 g/L和H3BO3：40 g/L，溶剂为水，进行预镀镍时的使用条件为：pH：3.0，加热温度：55℃，电流密度：1.0 A/dm2，电镀时间：2min，A(阴极)∶A(阳极) 1∶1 ~ 1∶2，接着进行复合镀，复合镀的镀液组成包括氨基磺酸镍: 500g/L，NiCl2·6H2O 40g/L，H3BO3：40g/L，添加剂：0.5g/L；金刚石微粒含量：180g/L，粒径：6-12μm；二硫化钼微粒含量：5g/L，粒径：3μm，进行复合镀时的使用条件为：pH：3.0，加热温度：55℃，电流密度：4A/dm2，电镀时间：5 min，A(阴极)∶A(阳极) 1∶2，然后对高碳钢线材进行镀层加厚，加厚镀液的组成包括碳钢加厚：NiSO4·6H2O 240g/L，NiCl2·6H2O 35 g/L，硼酸,40g/L，添加剂：0.5g/L，镀层加厚时的使用条件为：pH：2.8，加热温度：55℃，电流密度：2 A/dm2，电镀时间：2min，最后进行漂洗烘干，最终得到具有复合镀层的高碳钢线材。
经切割试验机测试：在同等条件下，上述高碳钢线材复合镀层比不加减磨微粒的复合镀镍层切割距离增加了23.4%。
Claims (10)
1.一种自润滑镀液，其特征在于，所述镀液的组成包括：[Ni2+]:50-120g/L，NiCl2·6H2O30-45 g/L，H3BO3：30-45g/L，添加剂：0.01-0.5g/L；耐磨微粒含量：50-200g/L，减磨微粒含量：20-100g/L,溶剂为水。
2.根据权利要求1所述的一种自润滑镀液，其特征在于，所述耐磨微粒为碳化硅、氧化铝、二硼化钛、碳化物、金刚石、二氧化硅、氧化钛、氧化铬、氮化钛、碳化钛和氮化硅中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种自润滑镀液，其特征在于，所述减磨微粒为氟化石墨、石墨、PTFE、二硫化钼、氟化钙、硫化钨和h-氮化硼中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种自润滑镀液，其特征在于，所述添加剂为十六烷基三甲基溴化铵。
5.根据权利要求1所述的一种自润滑镀液，其特征在于，所述耐磨微粒的粒径为5-12μm，所述减磨微粒的粒径为0.1-3μm。
6.一种自润滑镀液的使用方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的自润滑镀液，所述使用方法包括以下步骤：
第一步，对碳钢基体材料进行前处理；
第二步，将碳钢基体材料放入预镀镍镀液中进行预镀镍；
第三步，然后再将预镀镍后的碳钢基体材料放入自润滑镀液中进行复合镀；
第四步，然后将碳钢基体材料放入加厚镀液槽中进行镀层加厚；
第五步，最后进行漂洗，然后烘干得到具有耐磨减磨复合镀层的碳钢基体材料。
7.根据权利要求6所述的一种自润滑镀液的使用方法，其特征在于，所述前处理包括以下步骤：由NaOH:40-80g/L，Na2CO3:30-50g/L，Na3PO4·2H2O:30-50g/L和水组成的除油液在50℃-60℃条件下对碳钢基体材料进行除油，接着进行漂洗，然后采用8%-10%盐酸进行酸洗2-10min，再进行漂洗。
8.根据权利要求6所述的一种自润滑镀液的使用方法，其特征在于，所述第三步中复合镀的自润滑镀液使用条件为：pH：3.0 ~ 4.8，加热温度：50℃~ 60℃，电流密度：1.0 ~ 12.0A/dm2，电镀时间：5 ~10 min，A(阴极)∶A(阳极) 1∶1 ~ 1∶2。
9.根据权利要求6所述的一种自润滑镀液的使用方法，其特征在于，所述预镀镍镀液的组成包括NiSO4·6H2O：280 g/L ，NiCl2·6H2O：45 g/L和H3BO3：35 g/L，溶剂为水，进行预镀镍时的使用条件为：pH：4.0 ~ 4.6，加热温度：50℃~ 60℃，电流密度：1.0 ~ 5.0 A/dm2，电镀时间：3 ~ 5 min，A(阴极)∶A(阳极) 1∶1 ~ 1∶2。
10.根据权利要求6所述的一种自润滑镀液的使用方法，其特征在于，所述加厚镀液的组成包括：[Ni2+]：50-120g/L，NiCl2·6H2O：30-45 g/L，硼酸：30-45g/L，添加剂：0.01-0.5g/L，溶剂为水，镀层加厚时的使用条件为：pH：3.0 ~ 4.8，加热温度：50℃~ 60℃，电流密度：1.0 ~ 12.0 A/dm2，电镀时间：5 ~ 10 min。
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