CN114717616B - 一种复合电镀液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属表面处理与腐蚀防腐技术领域，具体涉及一种复合电镀液及其制备方法和应用。本发明提供的复合电镀液，以重量份数计，所述复合电镀液包括如下原料：铜盐45‑55份，碳化硅7‑8.5份，硫化钼6.8‑8.3份，分散剂7.1‑8.7份，导电盐1.2‑1.7份，络合剂12‑16份，阳极去极化剂50‑75份，水1200‑1300份。采用本发明提供的复合电镀液得到的镀层具有良好的强度、耐蚀性和耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理与腐蚀防腐技术领域，具体涉及一种复合电镀液及其制备方法和应用。
背景技术
时速为350km/h燕尾型动车组中使用的TS588A/32型号闸片由钢背、弹性元件、卡簧及摩擦块组成，其中核心零件为摩擦块，由摩擦块钢背、底料、摩擦材料组成，摩擦块钢背与摩擦体结合于一起，起到承载摩擦块所受制动压力、连接摩擦块与钢背的作用，在轨道交通复杂的工况下，摩擦块钢背(摩擦块钢背材质为45#钢)需要有良好的强度、耐蚀性和耐磨性。为了提高摩擦块钢背的强度、耐蚀性和耐磨性，往往在钢背表面镀覆一层铜层，其主要目的是为了使钢背与摩擦体更好的结合，同时起到中高温环境下耐磨、耐蚀和承载作用。
电镀是目前粉末冶金闸片摩擦块钢背表面防锈、防腐蚀常用的表面处理方式，电镀技术是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层金属的过程，电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。通过电镀的方式在粉末冶金闸片摩擦块钢背表面形成一层镀层。然而采用现有电镀液对钢背进行镀覆，镀层不致密，无法有效消除镀层孔隙，镀层的硬度和耐蚀性能欠佳。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服采用现有电镀液对钢背进行镀覆，镀层不致密，无法有效消除镀层孔隙，镀层的硬度和耐蚀性能欠佳的问题，从而提供一种复合电镀液及其制备方法和应用。
本发明提供一种复合电镀液，以重量份数计，所述复合电镀液包括如下原料：铜盐45-55份，碳化硅7-8.5份，硫化钼6.8-8.3份，分散剂7.1-8.7份，导电盐1.2-1.7份，络合剂12-16份，阳极去极化剂50-75份，水1200-1300份。
优选的，所述碳化硅的粒度为10-20μm，硫化钼的粒度为15-25μm。
优选的，所述铜盐为氰化亚铜，所述分散剂为十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵，十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为(3-6)：(2-5)。
所述导电盐选自：氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种；优选的，所述导电盐为氢氧化钠；所述络合剂选自：氰化钠、氰化钾中的一种或两种；优选的，所述络合剂为氰化钠；所述阳极去极化剂选自：酒石酸钾钠、酒石酸钠、酒石酸钾中的一种或多种；优选的，所述阳极去极化剂为酒石酸钾钠；
所述水为去离子水。
优选的，所述复合电镀液的pH值为10-13。
优选的，包括如下步骤：
1)将水、分散剂混合，然后加入碳化硅、硫化钼，加热搅拌，得到分散液；
2)将铜盐和水混合，得到铜盐溶液，然后加入导电盐、络合剂、阳极去极化剂和步骤1)得到的分散液，得到所述复合电镀液。
优选的，步骤1)中所述加热搅拌温度为40-60℃，加热搅拌时间为0.5-1.5h。
步骤2)中铜盐溶液和分散液的质量比为(3.5-5)：(0.8-1.4)。
本发明还提供一种钢背的表面处理方法，将待处理钢背浸入电镀液中进行电镀；所述电镀液为上述所述的复合电镀液或上述所述制备方法制备得到的复合电镀液。
优选的，所述电镀温度为50～60℃，电流密度为3-5ASD，电镀时间为1.5-2.7h。
优选的，在电镀过程中还需搅拌，所述搅拌速度为450-630rpm。
优选的，电镀结束后还包括对电镀后的钢背进行水洗、干燥的步骤。
本发明还提供一种摩擦块钢背，采用上述所述的表面处理方法对摩擦块钢背进行处理后获得。
本发明还提供一种动车闸片，所述闸片包括上述所述的摩擦块钢背。
本发明技术方案具有以下优点：
本发明提供的复合电镀液包括如下原料：铜盐45-55份，碳化硅7-8.5份，硫化钼6.8-8.3份，分散剂7.1-8.7份，导电盐1.2-1.7份，络合剂12-16份，阳极去极化剂50-75份，水1200-1300份。本发明以铜盐为主盐，其中加入碳化硅和硫化钼颗粒，在电镀过程中将碳化硅和硫化钼颗粒与金属铜同时镀覆到钢件表面，碳化硅和硫化钼颗粒相互配合可有效提升镀层的致密度、硬度和耐腐蚀性能。
本发明提供的复合镀液可以在现有的设备、镀液和阳极基础上略加改造，将固体颗粒及分散剂加入到电镀液中，具有设备投资少，工艺比较简单，易于控制，生产费用低，能源消耗少，原材料利用率较高等优点，用最简易的方法取得最好的效果，可有效提升摩擦块钢背综合性能，能够更好的适应轨道交通复杂的工况。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种复合电镀液，所述复合电镀液由如下原料组成：氰化亚铜50g，碳化硅7.5g，硫化钼7.5g，十二烷基硫酸钠4.3g，十六烷基三甲基溴化铵3.2g，氰化钠15g，氢氧化钠1.5g，酒石酸钾钠60g，去离子水1250g；其中所述碳化硅的粒度为13μm，硫化钼的粒度为20μm，复合电镀液的pH值为12.5。
上述复合电镀液的制备方法包括如下步骤：
1)将250g去离子水、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵混合，搅拌均匀，然后加入碳化硅、硫化钼，加热搅拌，加热搅拌温度为50℃，加热搅拌时间为1h，得到分散液；
2)将氰化亚铜和剩余去离子水混合，得到铜盐溶液，然后加入步骤1)得到的分散液和氰化钠、氢氧化钠、酒石酸钾钠，混合均匀得到所述复合电镀液。
本实施例还提供一种粉末冶金动车闸片的钢背(材质为45#钢)的表面处理方法，包括如下步骤：将待处理钢背浸入上述复合电镀液中进行电镀，电镀温度为55℃，电流密度为3ASD，搅拌速度为600rpm，电镀时间为2h，以在钢背表面形成掺杂有碳化硅、硫化钼的复合镀铜层，复合镀铜层的厚度为101μm，电镀结束后对电镀后的钢背进行水洗、干燥，得到经表面处理后的钢背。
实施例2
本实施例提供一种复合电镀液，所述复合电镀液由如下原料组成：氰化亚铜45g，碳化硅8.5g，硫化钼8.3g，十二烷基硫酸钠5.8g，十六烷基三甲基溴化铵2.9g，氰化钠13g，氢氧化钠1.3g，酒石酸钾钠55g，去离子水1250g；其中所述碳化硅的粒度为10μm，硫化钼的粒度为15μm。复合电镀液的pH值为12.4。
上述复合电镀液的制备方法包括如下步骤：
1)将250g水、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵混合，搅拌均匀，然后加入碳化硅、硫化钼，加热搅拌，加热搅拌温度为50℃，加热搅拌时间为1.5h，得到分散液；
2)将氰化亚铜和剩余去离子水混合，得到铜盐溶液，然后加入步骤1)得到的分散液和氰化钠、氢氧化钠、酒石酸钾钠，混合均匀得到所述复合电镀液。
本实施例还提供一种粉末冶金动车闸片的钢背(材质为45#钢)的表面处理方法，包括如下步骤：将待处理钢背浸入上述复合电镀液中进行电镀，电镀温度为55℃，电流密度为4ASD，搅拌速度为600rmp电镀时间为1.5h，以在钢背表面形成掺杂有碳化硅、硫化钼的复合镀铜层，复合镀铜层的厚度为95μm，电镀结束后对电镀后的钢背进行水洗、干燥，得到经表面处理后的钢背。
实施例3
本实施例提供一种复合电镀液，所述复合电镀液由如下原料组成：氰化亚铜55g，碳化硅7g，硫化钼6.8g，十二烷基硫酸钠5.3g，十六烷基三甲基溴化铵1.8g，氰化钠15g，氢氧化钠1.5g，酒石酸钾钠70g，去离子水1300g；其中所述碳化硅的粒度为20μm，硫化钼的粒度为25μm，复合电镀液的pH值为12.5。
上述复合电镀液的制备方法包括如下步骤：
1)将300g水、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵混合，搅拌均匀，然后加入碳化硅、硫化钼，加热搅拌，加热搅拌温度为50℃，加热搅拌时间为1h，得到分散液；
2)将氰化亚铜和剩余去离子水混合，得到铜盐溶液，然后加入步骤1)得到的分散液和氰化钠、氢氧化钠、酒石酸钾钠，混合均匀得到所述复合电镀液。
本实施例还提供一种粉末冶金动车闸片的钢背(材质为45#钢)的表面处理方法，包括如下步骤：将待处理钢背浸入上述复合电镀液中进行电镀，电镀温度为60℃，电流密度为5ASD，搅拌速度为650rmp，电镀时间为2.5h，以在钢背表面形成掺杂有碳化硅、硫化钼的复合镀铜层，复合镀铜层的厚度为152μm，电镀结束后对电镀后的钢背进行水洗、干燥，得到经表面处理后的钢背。
对比例1：
本对比例提供一种复合电镀液，所述复合电镀液由如下原料组成：氰化亚铜50g，碳化硅7.5g，十二烷基硫酸钠4.3g，十六烷基三甲基溴化铵3.2g，氰化钠15g，氢氧化钠1.5g，酒石酸钾钠60g，去离子水1250g；其中所述碳化硅的粒度为13μm，复合电镀液的pH值为12.5。
上述复合电镀液的制备方法包括如下步骤：
1)将250g水、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵混合，搅拌均匀，然后加入碳化硅，加热搅拌，加热搅拌温度为50℃，加热搅拌时间为1h，得到分散液；
2)将氰化亚铜和剩余去离子水混合，得到铜盐溶液，然后加入步骤1)得到的分散液和氰化钠、氢氧化钠、酒石酸钾钠，混合均匀得到所述复合电镀液。
本对比例还提供一种粉末冶金动车闸片的钢背(材质为45#钢)的表面处理方法，包括如下步骤：将待处理钢背浸入上述复合电镀液中进行电镀，电镀温度为55℃，电流密度为3ASD，搅拌速度为600rpm电镀时间为2h，以在钢背表面形成掺杂有碳化硅的复合镀铜层，复合镀铜层的厚度为101μm，电镀结束后对电镀后的钢背进行水洗、干燥，得到经表面处理后的钢背。
对比例2
本对比例提供一种复合电镀液，所述复合电镀液由如下原料组成：氰化亚铜50g，硫化钼7.5g，十二烷基硫酸钠4.3g，十六烷基三甲基溴化铵3.2g，氰化钠15g，氢氧化钠1.5g，酒石酸钾钠60g，去离子水1250g；硫化钼的粒度为20μm，复合电镀液的pH值为12.5。
上述复合电镀液的制备方法包括如下步骤：
1)将250g水、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵混合，搅拌均匀，然后加入硫化钼，加热搅拌，加热搅拌温度为50℃，加热搅拌时间为1h，得到分散液；
2)将氰化亚铜和剩余去离子水混合，得到铜盐溶液，然后加入步骤1)得到的分散液和氰化钠、氢氧化钠、酒石酸钾钠，混合均匀得到所述复合电镀液。
本对比例还提供一种粉末冶金动车闸片的钢背(材质为45#钢)的表面处理方法，包括如下步骤：将待处理钢背浸入上述复合电镀液中进行电镀，电镀温度为55℃，电流密度为3ASD，搅拌速度为600rpm，电镀时间为2h，以在钢背表面形成掺杂有硫化钼的复合镀铜层，复合镀铜层的厚度为101μm，电镀结束后对电镀后的钢背进行水洗、干燥，得到经表面处理后的钢背。
对比例3
本对比例提供一种复合电镀液，所述复合电镀液由如下原料组成：氰化亚铜50g，十二烷基硫酸钠4.3g，十六烷基三甲基溴化铵3.2g，氰化钠15g，氢氧化钠1.5g，酒石酸钾钠60g，去离子水1250g；复合电镀液的pH值为12.5。
上述复合电镀液的制备方法包括如下步骤：
1)将250g水、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵混合，搅拌均匀，加热搅拌，加热搅拌温度为50℃，加热搅拌时间为1h，得到分散液；
2)将氰化亚铜和剩余去离子水混合，得到铜盐溶液，然后加入步骤1)得到的分散液和氰化钠、氢氧化钠、酒石酸钾钠，混合均匀得到所述复合电镀液。
本对比例还提供一种粉末冶金动车闸片的钢背(材质为45#钢)的表面处理方法，包括如下步骤：将待处理钢背浸入上述复合电镀液中进行电镀，电镀温度为55℃，电流密度为3ASD，搅拌速度为600rpm，电镀时间为2h，以在钢背表面形成镀铜层，镀铜层的厚度为101μm，电镀结束后对电镀后的钢背进行水洗、干燥，得到经表面处理后的钢背。
测试例
对实施例1-3和对比例1-3得到的钢背表面镀层进行孔隙率的测定、维氏硬度的测定和耐腐蚀性检测。
孔隙率的测定方法为：根据GB/T 17721-1999《金属覆盖层孔隙率试验铁试剂试验》进行测定；
维氏硬度的测定方法为：采用莱州市金相检测设备有限公司的7MHVS-1000A维氏硬度计进行测试，测试载荷为1kg，对钢背的维氏硬度测定十次，取其平均值；
耐腐蚀性检测：根据GB10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》中的中性盐雾试验标准进行测试。
测试结果见表1。
表1
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (12)
1.一种复合电镀液，其特征在于，以重量份数计，所述复合电镀液包括如下原料：铜盐45-55份，碳化硅7-8.5份，硫化钼6.8-8.3份，分散剂7.1-8.7份，导电碱1.2-1.7份，络合剂12-16份，阳极去极化剂50-75份，水1200-1300份；所述导电碱选自氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的复合电镀液，其特征在于，所述碳化硅的粒度为10-20μm，硫化钼的粒度为15-25μm。
3.根据权利要求1或2所述的复合电镀液，其特征在于，所述铜盐为氰化亚铜；
所述分散剂为十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵，十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为（3-6）：（2-5）；
所述导电碱为氢氧化钠；
所述络合剂选自氰化钠、氰化钾中的一种或两种；
所述阳极去极化剂选自酒石酸钾钠、酒石酸钠、酒石酸钾中的一种或多种；
所述水为去离子水。
4.根据权利要求1所述的复合电镀液，其特征在于，所述络合剂为氰化钠。
5.根据权利要求1所述的复合电镀液，其特征在于，所述阳极去极化剂为酒石酸钾钠。
6.权利要求1-5任一项所述的复合电镀液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将水、分散剂混合，然后加入碳化硅、硫化钼，加热搅拌，得到分散液；
2）将铜盐和水混合，得到铜盐溶液，然后加入导电碱、络合剂、阳极去极化剂和步骤1）得到的分散液，得到所述复合电镀液。
7.根据权利要求6所述的复合电镀液的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述加热搅拌温度为40-60℃，加热搅拌时间为0.5-1.5h；
步骤2）中铜盐溶液和分散液的质量比为（3.5-5）：（0.8-1.4）。
8.一种钢背的表面处理方法，其特征在于，将待处理钢背浸入电镀液中进行电镀；所述电镀液为权利要求1-5任一项所述的复合电镀液或权利要求6-7任一项所述制备方法制备得到的复合电镀液。
9.根据权利要求8所述的钢背的表面处理方法，其特征在于，所述电镀温度为50~60℃，电流密度为3-5ASD，电镀时间为1.5-2.7h。
10.根据权利要求8或9所述的钢背的表面处理方法，其特征在于，电镀结束后还包括对电镀后的钢背进行水洗、干燥的步骤。
11.一种摩擦块钢背，其特征在于，采用权利要求8-10任一项所述的表面处理方法对摩擦块钢背进行处理后获得。
12.一种动车闸片，其特征在于，所述闸片包括权利要求11所述的摩擦块钢背。
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