專利名稱：一種高磷Ni－P－SiC復(fù)合鍍層及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高磷Ni-P-SiC復(fù)合鍍層及其制備工藝，特別適用于制備高硬度和耐磨鍍層。
背景技術(shù)：
化學(xué)復(fù)合鍍是在化學(xué)鍍的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種表面處理技術(shù)，在鍍液中加入固體顆粒SiC等，通過攪拌使固體微粒懸浮于溶液中，實現(xiàn)分散微粒與基體金屬的共沉積，可制備具有較高硬度、耐磨性、自潤滑性、耐蝕性等特性的功能性鍍層。
在Ni-P化學(xué)鍍時，當鍍層中磷含量控制在8.7％以上時，化學(xué)鍍Ni-P合金鍍層以非晶態(tài)結(jié)構(gòu)形式沉積，由于合金鍍層組織均一，化學(xué)鍍Ni-P合金鍍層具有很好的耐蝕性能，但其耐磨性能較差。在高磷Ni-P化學(xué)鍍液中添加SiC微粒，制備Ni-P-SiC復(fù)合鍍層，在保持了Ni-P非晶態(tài)化學(xué)鍍層所具有的良好耐腐蝕及其它優(yōu)良特性基礎(chǔ)上，因添加SiC微粒后鍍層硬度和耐磨性能均有了進一步的提高，能夠很好的提高機械零件的耐磨性，延長其使用壽命。由于復(fù)合鍍液中存在SiC粒子，鍍液很容易分解，常規(guī)的制備Ni-P-SiC復(fù)合鍍層的施鍍工藝是難已實現(xiàn)。
本發(fā)明是根據(jù)上述不足提供一種高磷的Ni-P-SiC復(fù)合鍍層及其制備工藝，該發(fā)明保持高磷Ni-P-SiC復(fù)合鍍層兼具耐腐蝕和耐磨的優(yōu)良性能，同時也保持該化學(xué)復(fù)合鍍鍍液的穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高磷Ni-P-SiC化學(xué)復(fù)合鍍層及其制備工藝，利用此工藝制備的Ni-P-SiC復(fù)合鍍層具有優(yōu)良的耐腐蝕性和耐磨性能。
本發(fā)明鍍液的配方以NiSO4·6H2O為主鹽，NaH2PO2·H2O為還原劑。主絡(luò)合劑乳酸是一種兼有絡(luò)合劑、加速劑、緩沖劑在一身的有機添加劑，能夠提高鍍液中鎳粒子的穩(wěn)定性和鍍液鍍速。輔助絡(luò)合劑檸檬酸和EDTA絡(luò)合能力強，鍍液穩(wěn)定，能夠提高鍍層的磷含量。輔助絡(luò)合劑甘氨酸除了抑制沉淀析出的作用外，也有加速度的作用，在PH值較高的環(huán)境下使用，在接近沸騰的溫度下鍍液也不致分解。表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，對鍍液中SiC固體顆粒起潤濕、乳化、分散和提高懇浮液穩(wěn)定性等作用，降低SiC顆粒的表面張力，有利于分散顆粒與鎳粒子的共沉積。
本發(fā)明的高磷Ni-P-SiC化學(xué)復(fù)合鍍鍍液的組分為主鹽NiSO4·6H2O 20～30g/L還原劑NaH2PO2·H2O 20～40g/L主絡(luò)合劑乳酸 10～25g/L輔助絡(luò)合劑甘氨酸 5～15g/L輔助絡(luò)合劑EDTA5～15g/L輔助絡(luò)合劑檸檬酸 2～10g/L加速劑丁二酸 5～15g/L
緩沖劑乙酸鈉 10～20g/L穩(wěn)定劑碘酸鉀 0.03g/L表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉 0～120mg/L碳化硅 0～12g/L本發(fā)明的高磷Ni-P-SiC化學(xué)復(fù)合鍍層制備工藝，在處理過的SiC中，加入少量的蒸餾水和表面活性劑，先用超聲波分散0.5h，然后加入鍍液中用電動攪拌器攪拌1～2h，將SiC溶液加入到鍍液中配制復(fù)合鍍液，磁力攪拌器的攪拌速度控制在200～500r/min之間，適度溫度控制在84～93℃之間，pH值控制在4.8～5.7之間。
本發(fā)明的特點經(jīng)過本工藝制備的高磷Ni-P-SiC復(fù)合鍍層，具有較高的硬度，硬度最高能夠達到HV800；鍍速在6.3～15μm/h之間，鍍層磷含量在9.5～12.％之間，SiC含量在5～15％之間。
SiC分布均勻，SiC被鎳磷所包裹，SiC粒子能夠承受載荷并對犁削起阻擋作用，從而改善了工件的耐磨性。Ni-P-SiC復(fù)合鍍層的耐磨性能優(yōu)于Ni-P合金的耐磨性能，保持了Ni-P非晶態(tài)化學(xué)鍍層所具有的良好的耐腐蝕。
復(fù)合鍍液具有溶液穩(wěn)定、鍍浴溫度高、沉積速度快、易于控制的特點。本發(fā)明高磷Ni-P-SiC復(fù)合鍍層與基體的結(jié)合力較好，兼具備優(yōu)良的耐磨性能和耐腐蝕性能。
具體實施例方式
實施例1在20mm*25mm*5mm的Q235鋼試樣上，制備厚度為15μm左右的Ni-P-SiC化學(xué)復(fù)合鍍層。具體的制備步驟SiC微粒(W3.5)的預(yù)處理復(fù)合鍍前，SiC粉體用1∶1鹽酸溶液浸洗24h，除去金屬雜質(zhì)，然后用蒸餾水洗至中性，烘干備用。
分散方式采用超生波分散+磁力攪拌+表面活性劑的分散方式。即在處理過的SiC中，加入少量的蒸餾水和表面活性劑，先用超聲波分散0.5h，然后加入鍍液中用電動攪拌器攪拌1～2h，使SiC能夠與水充分的侵潤，復(fù)合鍍時采用磁力攪拌器進行攪拌。
主鹽NiSO4·6H2O 26g/L還原劑NaH2PO2·H2O 30g/L主絡(luò)合劑乳酸 18g/L輔助絡(luò)合劑甘氨酸 12g/L輔助絡(luò)合劑EDTA 8g/L輔助絡(luò)合劑檸檬酸 6g/L加速劑丁二酸 8g/L緩沖劑乙酸鈉 15g/L穩(wěn)定劑碘酸鉀 0.03g/L表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉 60mg/L碳化硅 9g/L
本發(fā)明制備工藝條件為攪拌速度200r/min溫度90℃pH 5.2鍍時1.25h工藝流程試樣前處理→有機溶劑除油(5～20min)→堿性化學(xué)除油(80～90℃，20min)→熱水洗→水洗→活化(1～2min)→水洗→預(yù)熱→化學(xué)復(fù)合鍍→熱水洗→冷水洗→烘干→鍍后熱處理。
按照本工藝施鍍，得到厚度為15μm左右的均勻的高磷Ni-P-SiC復(fù)合鍍層。其耐酸、耐鹽和耐堿性能優(yōu)良，同時耐磨性能優(yōu)于Ni-P鍍層。
實施例2在20mm*25mm*5mm的Q235鋼試樣上，制備厚度為25μm左右的Ni-P-SiC化學(xué)復(fù)合鍍層。具體的制備步驟SiC微粒(W3.5)的預(yù)處理復(fù)合鍍前，SiC粉體用1∶1鹽酸溶液浸洗24h，除去金屬雜質(zhì)，然后用蒸餾水洗至中性，烘干備用。
分散方式采用超生波分散+磁力攪拌+表面活性劑的分散方式。即在處理過的SiC中，加入少量的蒸餾水和表面活性劑，先用超聲波分散0.5h，然后加入鍍液中用電動攪拌器攪拌1～2h，使SiC能夠與水充分的侵潤，復(fù)合鍍時采用磁力攪拌器進行攪拌。
主鹽NiSO4·6H2O 26g/L還原劑NaH2PO2·H2O 30g/L主絡(luò)合劑乳酸18g/L輔助絡(luò)合劑甘氨酸12g/L輔助絡(luò)合劑EDTA 8g/L輔助絡(luò)合劑檸檬酸6g/L加速劑丁二酸8g/L緩沖劑乙酸鈉15g/L穩(wěn)定劑碘酸鉀0.03g/L表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉 60mg/L碳化硅 9g/L本發(fā)明制備工藝條件為攪拌速度200r/min溫度90℃pH 5.2鍍時2.0h
權(quán)利要求
1.一種高磷Ni-P-SiC化學(xué)復(fù)合鍍層，其特征在于該鍍層的化學(xué)組成和配比分別為主鹽NiSO4·6H2O20～30g/L還原劑NaH2PO2·H2O 20～40g/L主絡(luò)合劑乳酸 10～25g/L輔助絡(luò)合劑甘氨酸 5～15g/L輔助絡(luò)合劑EDTA 5～15g/L輔助絡(luò)合劑檸檬酸 2～10g/L加速劑丁二酸 5～15g/L緩沖劑乙酸鈉 10～20g/L穩(wěn)定劑碘酸鉀 0.03g/L表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉 0～120mg/L碳化硅 0～12g/L。
2.一種高磷Ni-P-SiC化學(xué)復(fù)合鍍層制備工藝，其特征在于在處理過的SiC中，加入少量的蒸餾水和表面活性劑，先用超聲波分散0.5h，然后加入鍍液中用電動攪拌器攪拌1～2h，將SiC溶液加入到鍍液中配制復(fù)合鍍液，磁力攪拌器的攪拌速度控制在200～500r/min之間，適度溫度控制在84～93℃之間，pH值控制在4.8～5.7之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高磷Ni－P－SiC復(fù)合鍍層的制備工藝，特別適用于制備耐磨鍍層和耐腐蝕鍍層。Ni－P－SiC化學(xué)復(fù)合鍍層，在保持了Ni－P非晶態(tài)化學(xué)鍍層所具有的良好耐腐蝕及其它優(yōu)良特性基礎(chǔ)上，因添加SiC微粒后鍍層硬度和耐磨性能均有了進一步的提高，能夠很好的提高機械零件的耐磨性，延長其使用壽命。本鍍液具有溶液穩(wěn)定、鍍浴溫度高、沉積速度快、易于控制的優(yōu)點。本發(fā)明所得到的高磷Ni－P－SiC化學(xué)復(fù)合鍍層與基體結(jié)合力較好，同時具備優(yōu)良的耐磨性能和耐腐蝕性能。
文檔編號C23C18/50GK101050525SQ200710015538
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月17日
發(fā)明者張樹生, 程林, 韓克江 申請人:山東大學(xué)