專利名稱：用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法及其鍍液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面功能復(fù)合材料的制備技術(shù)，屬金屬材料的表面改性領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
功能梯度鍍層由于成分和結(jié)構(gòu)的相容性，不僅提高了鍍層與基體材料的結(jié)
合強(qiáng)度，并且具有其他特殊的性能。目前現(xiàn)有的復(fù)合梯度鍍層的專利技術(shù)有 申請(qǐng)?zhí)?00610068942.9,發(fā)明人為張樹生等，發(fā)明名稱為 一種用于制備 具有梯度復(fù)合鍍層的化學(xué)鍍工藝。其所述的方法中每個(gè)實(shí)施步驟的鍍液配方和 施鍍工藝都各不相同，并且需要兩次熱處理，導(dǎo)致整個(gè)工藝過程的復(fù)雜化。本 發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，制備方法中各個(gè)工藝步驟的鍍液配方和 施鍍工藝基本一致，無(wú)需熱處理等附加過程，操作簡(jiǎn)便，更適合制備功能梯度 鍍層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法和鍍液。 用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法和鍍液，通過在施鍍過程中控制鍍
液中固體顆粒的含量，使固體顆粒在鍍層中呈連續(xù)梯度分布。其鍍液的組分為
硫酸鎳15-40g/L,乳酸10國(guó)40ml/L,丙酸1曙10ml/L,乙酸鈉10-40g/L,次亞磷
酸鈉10-40g/L，穩(wěn)定劑0.1-5mg/L。
本發(fā)明與功能梯度鍍層的其它制備方法相比較，其技術(shù)特點(diǎn)及有益之處在
于(1)屬于濕式法，不需要高溫高壓， 一般溫度低于10(TC,這對(duì)保持良好
的固體微粒性能、結(jié)構(gòu)及微粒與金屬間界面性質(zhì)都有很好的作用。
(2) 制備過程不存在液相金屬，能準(zhǔn)確地控制材料的精度，節(jié)約加工費(fèi)用。
(3) 所用設(shè)備比較簡(jiǎn)單操作參數(shù)易于控制，且易于加工復(fù)雜工件，并適于 自動(dòng)化生產(chǎn)，較其它方法更為經(jīng)濟(jì)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法及其鍍液，通過在施鍍過 程中控制鍍液中固體顆粒的含量，使固體顆粒在鍍層中呈連續(xù)梯度分布。將工 件在固體顆粒含量不同的三種，或三種以上的鍍液中連續(xù)施鍍，使鍍層中的固
體顆粒由基體至鍍層表面呈連續(xù)梯度分布，施鍍時(shí)的pH值為3.5~5.4，溫度為 70~92°C。用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的鍍液，其組分為硫酸鎳15-40g/L,乳 酸10-40ml/L,丙酸1-10ml/L,乙酸鈉10-40g/L，次亞磷酸鈉10-40g/L,穩(wěn)定 劑0.1-5mg/L。鍍液中加入耐磨類，或自潤(rùn)滑類的固體顆粒。耐磨類，或自潤(rùn)滑 類的固體顆粒的粒徑為微米級(jí)，即0.1 10ijm，或納米級(jí)，即1 100nm。穩(wěn)定 劑為硫化物，或重金屬離子，或含氧化合物，或非金屬陰離子，或者以上任意 兩種，或者兩種以上的復(fù)合。
下面通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1:
按下述配方稱(量)取藥品硫酸鎳30g/L，乳酸20ml/L,丙酸2ml/L，乙 酸鈉25g/L,次亞磷酸鈉25g/L,穩(wěn)定劑-硫脲3mg/L。
依照上述配方配制基礎(chǔ)鍍液分別裝入三個(gè)1000ml燒杯，施鍍工藝參數(shù)為 pH值5.0，溫度85。C,編號(hào)1， 2, 3備用。
配制懸濁液A: SiC顆粒(10|jm) 2g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基硫 酸鈉)1g;
配制懸濁液B: SiC顆粒(10iJm)4g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基硫 酸鈉)1.5g;
配制懸濁液C: SiC顆粒(10(jm) 8g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基硫 酸鈉)3g;
工件的材質(zhì)為45#鋼，尺寸為15x15x3mm,分別用600#、 800#、 1000#砂
紙依次打磨，拋光，丙酮除油，酸洗活化，蒸餾水清洗。
1、 把處理好的工件放入已加入懸濁液A的基礎(chǔ)鍍液1中，施鍍1h取出。
2、 將懸濁液B緩慢地加入基礎(chǔ)溶液2中，充分?jǐn)嚢韬?將上一步所得工件加入，施鍍1h后取出。
3、將懸濁液C緩慢地加入基礎(chǔ)溶液3中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1h后，取出工件用蒸餾水清洗。
實(shí)施例2:
按下述配方稱(量)取藥品硫酸鎳30g/L,乳酸20ml/L,丙酸2ml/L,乙 酸鈉25g/L，次亞磷酸鈉25g/L,穩(wěn)定劑-硫脲3mg/L。
依照上述配方配制基礎(chǔ)鍍液分別裝入三個(gè)1000ml燒杯，施鍍工藝參數(shù)為 pH值5.0，溫度85。C,編號(hào)1， 2, 3備用。
配制懸濁液A:石墨顆粒(1|jm) 1g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基三 甲基季銨鹽)0.5g;
配制懸濁液B:石墨顆粒(1pm) 2g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基三 甲基季銨鹽)1g;
配制懸濁液C:石墨顆粒(1pm) 4g +基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基三 甲基季銨鹽)1.5g;
工件材質(zhì)為45#鋼，尺寸為15"5x3mm,分別用600#, 800#, 1000#砂
紙依次打磨，拋光，丙酮除油，酸洗活化，蒸餾水清洗。
1、 把處理好的工件放入已加入懸濁液A的基礎(chǔ)鍍液1中，施鍍1h取出。
2、 將懸濁液B緩慢地加入基礎(chǔ)溶液2中，充分?jǐn)嚢韬螅瑢⑸弦徊剿霉ぜ?加入，施鍍1h后取出。
3、 將懸濁液C緩慢地加入基礎(chǔ)溶液3中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1h后，取出工件用蒸餾水清洗。
實(shí)施例3:
按下述配方稱(量)取藥品硫酸鎳30g/L，乳酸20ml/L,丙酸2ml/L,乙 酸鈉25g/L,次亞磷酸鈉25g/L，穩(wěn)定劑-硫脲3mg/L。
依照上述配方配制基礎(chǔ)鍍液分別裝入三個(gè)1000ml燒杯，施鍍工藝參數(shù)為 pH值5.0,溫度85'C，編號(hào)1， 2, 3備用。
配制懸濁液A: SiC顆粒(0.1|jm) 0.5g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基硫酸鈉)0.5g;
配制懸濁液B: SiC顆粒(0.1ym) 1g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基 硫酸鈉)1g;
配制懸濁液C: SiC顆粒(O.lpm) 2g +基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基 硫酸鈉)2g;
工件材質(zhì)為45#鋼，尺寸為15"5x3mm,分別用600#、 800#、 1000#砂
紙依次打磨，拋光，丙酮除油，酸洗活化，蒸餾水清洗。
1、 把處理好的工件放入已加入懸濁液A的基礎(chǔ)鍍液1中，施鍍1h取出。
2、 將懸濁液B緩慢地加入基礎(chǔ)溶液2中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1h后取出。
3、 將懸濁液C緩慢地加入基礎(chǔ)溶液3中，充分?jǐn)嚢韬螅瑢⑸弦徊剿霉ぜ?加入，施鍍1h后，取出工件用蒸餾水清洗。
實(shí)施例4:
按下述配方稱(量)取藥品硫酸鎳30g/L，乳酸20ml/L,丙酸2ml/L，乙 酸鈉25g/L,次亞磷酸鈉25g/L,穩(wěn)定劑-硫脲3mg/L，。
依照上述配方配制基礎(chǔ)鍍液分別裝入五個(gè)1000ml燒杯，施鍍工藝參數(shù)為 pH值5.0,溫度85。C,編號(hào)1， 2, 3, 4, 5備用。
配制懸濁液A: SiC顆粒(10|jm) 1g +基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基 硫酸鈉)0.5g;
配制懸濁液B: SiC顆粒(10|jm) 4g +基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基 硫酸鈉)1g;
配制懸濁液C: SiC顆粒(10|jm) 6g +基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基 硫酸鈉)2g;
配制懸濁液D: SiC顆粒(10[jm) 8g +基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基 硫酸鈉)3g;
配制懸濁液E: SiC顆粒(10jjm) 12g+基礎(chǔ)鍍液適量+表面活性劑(烷基 硫酸鈉)4g;工件材質(zhì)為45#鋼，尺寸為15x15x3mm，分別用600#、 800#、 1000#砂紙
依次打磨，拋光，丙酮除油，酸洗活化，蒸餾水清洗。
1、 把處理好的工件放入已加入懸濁液A的基礎(chǔ)鍍液1中，施鍍1h取出。
2、 將懸濁液B緩慢地加入基礎(chǔ)溶液2中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1h后取出。
3、 將懸濁液C緩慢地加入基礎(chǔ)溶液3中，充分?jǐn)嚢韬螅瑢⑸弦徊剿霉ぜ?加入，施鍍1h后，取出工件用蒸餾水洗凈。
4、 將懸濁液D緩慢地加入基礎(chǔ)溶液4中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1h后取出工件。
5、 將懸濁液E緩慢地加入基礎(chǔ)溶液5中，充分?jǐn)嚢韬?，將上一步所得工?加入，施鍍1h后，取出工件用蒸餾水清洗。
權(quán)利要求
1、用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于通過在施鍍過程中控制鍍液中固體顆粒的含量，使固體顆粒在鍍層中呈連續(xù)梯度分布。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于將工件在固體顆粒含量不同 的三種，或三種以上的鍍液中連續(xù)施鍍，使鍍層中的固體顆粒由基體至鍍層表 面呈連續(xù)梯度分布，施鍍時(shí)的pH值為3.5~5.4，溫度為70~92°C。
3、 用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的鍍液，其特征在于鍍液組分為硫酸鎳 15-40g/L,乳酸10-40ml/L,丙酸1-10ml/L，乙酸鈉10-40g/L，次亞璘酸鈉 10-40g/L,穩(wěn)定劑0.1-5mg/L。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍍液，其特征在于鍍液中加入耐磨類，或自潤(rùn)滑類 的固體顆粒。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3，或4所述的鍍液，其特征在于鍍液中加入耐磨類，或自潤(rùn) 滑類的固體顆粒是陶瓷粉末，或者有機(jī)顆粒。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3，或4所述的鍍液，其特征在于陶瓷粉末是SiC粉末，或者 Zr02粉末，或者Al203粉末，或者0203粉末，有機(jī)顆粒是(CF) n顆粒，或 者PTFE顆粒。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍍液，其特征在于耐磨類，或自潤(rùn)滑類的固體顆粒 的粒徑為微米級(jí)，即0.1 10ijm，或納米級(jí)，即1-100nm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于穩(wěn)定劑為硫化物，或重金屬離 子，或含氧化合物，或非金屬陰離子，或者以上任意兩種，或者兩種以上的復(fù) 合。
全文摘要
用于形成功能梯度復(fù)合鍍層的制備方法及其鍍液，通過在施鍍過程中控制鍍液中固體顆粒的含量，使固體顆粒在鍍層中呈連續(xù)梯度分布；其鍍液的組分為硫酸鎳15-40g/L，乳酸10-40ml/L，丙酸1-10ml/L，乙酸鈉10-40g/L，次亞磷酸鈉10-40g/L，穩(wěn)定劑0.1-5mg/L；本發(fā)明屬于濕式法，不需要高溫高壓，一般溫度低于100℃，這對(duì)保持良好的固體微粒性能、結(jié)構(gòu)及微粒與金屬間界面性質(zhì)都有很好的作用；制備過程不存在液相金屬，能準(zhǔn)確地控制材料的精度，節(jié)約加工費(fèi)用；所用設(shè)備比較簡(jiǎn)單操作參數(shù)易于控制，且易于加工復(fù)雜工件，并適于自動(dòng)化生產(chǎn)，較其它方法更為經(jīng)濟(jì)。
文檔編號(hào)C23C18/31GK101429653SQ20071001914
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者宋文明, 張旭明, 楊貴榮, 遠(yuǎn) 郝, 穎 馬 申請(qǐng)人:蘭州理工大學(xué)