專利名稱：化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所述的化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝涉及化學(xué)鍍，具體地 說是涉及一種化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝。
背景技術(shù)：
目前金屬腐蝕給國民經(jīng)濟帶來了巨大的損失，超過水災(zāi)、火災(zāi)、地震和颶風(fēng)等所造 成損失的總和。金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及力學(xué)性能方而都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破 壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴重浪費，使國民 經(jīng)濟受到巨大的損失。據(jù)估計，世界各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占其 國民生產(chǎn)總值的3. 5% -4. 2%,0有人甚至估計每年全世界因腐蝕報廢和損耗的金屬約為 1億噸。研究腐蝕機理，采取防護措施，對經(jīng)濟建設(shè)有著十分重大的意義。金屬防腐蝕的方法很多，主要有改善金屬的本質(zhì)、把被保護金屬與腐蝕介質(zhì)隔開、 對金屬進行表而處理、改善腐蝕環(huán)境以及電化學(xué)保護等。尋找一種更加經(jīng)濟，防腐性能更好 的工藝方法是國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，也是時代的需要。研究內(nèi)容(擴大范圍的研究)目前化學(xué)鍍Ni-P合金鍍層，具有優(yōu)異的耐蝕性能，其耐蝕性在某些介質(zhì)中甚至比 不銹鋼還高幾個數(shù)量級。其不足之處在于鍍層屬于陰極鍍層，電極電位明顯高于鋼的基體 材料，如果鍍層表面存在孔隙，則會使得Ni-P合金鍍層與基體構(gòu)成原電池。這種原電池是 由表層的“大陰極”和基體的“小陽極”組成，如此在原電池處會形成加速腐蝕跡象直至穿 孔。從許多工件和設(shè)備自身的狀況及化學(xué)鍍M-P合金的工藝過程來看，實現(xiàn)鍍層完全無孔 幾乎是不可能的。針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，研究設(shè)計一種新型的化學(xué)鍍M-Zn-P 陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明的目的是研究設(shè)計一種新型的化學(xué)鍍 Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝，從而解決目前金屬腐蝕給國民經(jīng)濟帶來的巨大的 損失，造成資源和能源的嚴重浪費、目前化學(xué)鍍Ni-P合金鍍層不足之處在于鍍層屬于陰極 鍍層，電極電位明顯高于鋼的基體材料，如果鍍層表面存在孔隙，則會使得M-P合金鍍層 與基體構(gòu)成原電池。這種原電池是由表層的“大陰極”和基體的“小陽極”組成，如此在原 電池處會形成加速腐蝕跡象直至穿孔等問題。本發(fā)明所述的化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝是由所述的復(fù)合結(jié) 構(gòu)鍍層具有陽極性質(zhì)復(fù)合鍍層，復(fù)合鍍層由表面向基體依次由低電位層和高電位層構(gòu)成； 所述的化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層的工藝步驟如下第一步、選擇鍍液原料；硫酸鎳(純度> 99% )；次亞磷酸鈉(純度> 98% )；蘋果酸(純度> 98% )；檸 檬酸(純度>99. 5%)；乳酸(純度>90%)；氨基乙酸(純度>99%)；乙二氨(純度> 99.9% )；檸檬酸銨(純度> 99% )；硫酸鋅(純度> 99. 5% )；硫脲(純度> 98% )；
第二步、除油除銹；第三步、超聲清洗；第四步、鹽酸活化；第五步、一次施鍍硫酸鎳(g/L) :15_25，次亞磷酸鈉(g/L) :15_25，檸檬酸(g/ L) :10_20，乳酸(ml/L) :4_8，氨基乙酸(g/L) :15_30，溫度(°C ) =70-85, PH 值4_6，時間 (h) 1-2 ；第六步、水洗；第七步、二次施鍍硫酸鎳(g/L) =20-35,次亞磷酸鈉(g/L) =20-30,乙二氨(g/ L) :15-40，檸檬酸銨(g/L) :60-100，硫酸鋅(g/L) :15_40，硫脲(g/L) :2_6，溫度(°C ) 85-95，PH 值6-8，時間(h) 1~2 ；第八步、水洗；第九步、性能測試鍍層厚度(ym) :20-100;結(jié)合力(N) :60_80;硬度(HV) 600-800 ；復(fù)合鍍層在3% NaCl溶液中的腐蝕速度(mg/h) 0. 010-0. 030，在2MHC1溶液中的 腐蝕速度(mg/h) 0. 10-0. 40 (V)；電位差(參比電極為鉬電極)0. 010-0. 050。本發(fā)明所述的化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝，其工作原理是金屬 在自然環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)中的腐蝕損壞主要是由電化學(xué)腐蝕造成的，潮濕大氣、天然水、土壤 和工業(yè)生產(chǎn)中采用的各種介質(zhì)都具有不同程度的導(dǎo)電性，統(tǒng)稱為電解質(zhì)溶液。在電解質(zhì)溶 液中，同一金屬表面各部分的電位不同或者兩者以及兩者以上金屬接觸都有可能構(gòu)成腐蝕 電池。這種電池中，電位較負的部分稱為陽極，電位較正的部分稱為陰極。陽極上的金屬溶 解成為金屬離子進入溶液，放出的電子流到陽極消耗掉。所以，金屬電化學(xué)腐蝕是腐蝕電池 作用的結(jié)果。通過在金屬表面鍍上一層Ni-Zn-P鍍層，可以很好地把金屬基體跟電解液隔 離起來，防止腐蝕電池的的構(gòu)成，以達到防腐的效果。本發(fā)明所述的化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝，由于采用化學(xué)沉積 的方法，改變了表層“大陰極”和基體的“小陽極”的這種原電池組合，在原有Ni-P合金基 礎(chǔ)上制備出表面具有陽極性質(zhì)的復(fù)合鍍層。由于本發(fā)明的復(fù)合鍍層的制備工藝中控制鍍液的PH值和螯合劑的類型，達到了 控制鍍層成分結(jié)構(gòu)的目的，進而改變鍍層的電極電位分布。同時進行溫度、PH值、鉻合劑等 工藝條件對鍍層成分、結(jié)合力、電極電位和耐蝕性影響的實驗研究，提出了優(yōu)化的工藝配方 體系。相對于M-P鍍層而言，復(fù)合鍍層在3% NaCl溶液中的腐蝕速度與內(nèi)層高電位鍍層相 比降低了 10倍，在2MHC1溶液中的腐蝕速度與內(nèi)層高電位鍍層相比降低了 20倍。同時該 技術(shù)工藝穩(wěn)定、操作簡便、投資少、易于實現(xiàn)自動化控制和批量生產(chǎn)。本發(fā)明所述的化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝具有以下優(yōu)點(1)化學(xué)鍍方法工藝簡單、成本低、能耗低、適合批量生成；(2)化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層內(nèi)層為結(jié)合力和硬度高的高電位Ni-P非晶 態(tài)鍍層，外層為低電位的Ni-Zn-P陽極鍍層；(3)制備的新型Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層可以在腐蝕的環(huán)境下使用。


本發(fā)明共有一幅附圖，其中
圖1是鍍層結(jié)構(gòu)示意中1、Ni-Zn-P鍍層 2、Ni-P 鍍層 3、基體。
具體實施例方式本發(fā)明的具體實施例如下所述的附圖1是鍍層結(jié)構(gòu)示意圖，圖中在基體3上一次 施鍍是Ni-P鍍層2，二次施鍍是Ni-Zn-P鍍層1。本發(fā)明的實施例1所述鍍液配置一次施鍍硫酸鎳15g/L，次亞磷酸鈉15g/L，檸檬酸10g/L，乳酸4mL/L，氨基乙酸 15g/L，溫度 70°C，PH 值 4，時間 Ih;二次施鍍硫酸鎳20g/L，次亞磷酸鈉20g/L，乙二氨15g/L，檸檬酸銨60g/L，硫酸 鋅15g/L，硫脲2g/L，溫度80°C，PH值6，時間Ih0復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層的性能鍍層厚度(ym) 20-100 ；結(jié)合力(N) :60_80 ；硬度(HV) 600-800 ；復(fù)合鍍層在3% NaCl溶液中的腐蝕速度(mg/h) 0. 010-0. 030，在2MHC1溶液中的 腐蝕速度(mg/h) 0. 10-0. 40 (V)；電位差 0.010-0. 050。實施例2所述鍍液配置一次施鍍硫酸鎳25g/L、次亞磷酸鈉25g/L、蘋果酸8g/L，檸檬酸8g/L、乳酸4ml/ L、氨基乙酸25g/L，PH為5、溫度85°C、時間Ih ；二次施鍍硫酸鎳35g/L，次亞磷酸鈉35g/L，乙二氨30g/L，PTFE20g/L,檸檬酸 12g/L，活性劑(FC-134)12g/L，硫脲 6g/L，PH 值 7，溫度 90°C，時間 2h。復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層的性能鍍層厚度(ym) 20-100 ；結(jié)合力(N) :60_80 ；硬度(HV) 600-800 ；復(fù)合鍍層在3% NaCl溶液中的腐蝕速度(mg/h) :0. 010-0. 030，在2MHC1溶液中的 腐蝕速度(mg/h) 0. 10-0. 40 (V)；電位差 0.010-0. 050。實施例3所述鍍液配置一次施鍍硫酸鎳20g/L、次亞磷酸鈉20g/L、檸檬酸15g/L、乳酸6ml/L、氨基乙酸 20g/L，PH 為 5、溫度 80°C、時間 Ih ；二次施鍍硫酸鎳30g/L，次亞磷酸鈉25g/L，乙二氨30g/L，檸檬酸銨80g/L，硫酸 鋅30g/L，硫脲4g/L，溫度85°C，PH值7，時間2h。復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層的性能鍍層厚度(ym) 20-100 ；結(jié)合力(N) :60_80 ；硬度(HV) 600-800 ；復(fù)合鍍層在3% NaCl溶液中的腐蝕速度(mg/h) :0. 010-0. 030，在2MHC1溶液中的 腐蝕速度(mg/h) 0. 10-0. 40 (V)；電位差 0. 010-0. 050。實施例4所述鍍液配置一次施鍍硫酸鎳22g/L、次亞磷酸鈉18g/L、檸檬酸18g/L、乳酸5ml/L、氨基乙酸 24g/L，PH 為 5、溫度 75°C、時間 2h ；二次施鍍硫酸鎳26g/L，次亞磷酸鈉28g/L，乙二氨24g/L，檸檬酸銨90g/L，硫酸 鋅24g/L，硫脲5g/L，溫度90°C，PH值6，時間2h。
復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層的性能鍍層厚度(ym) 20-100 ；結(jié)合力(N) :60_80 ；硬度(HV) 600-800 ；復(fù)合鍍層在3% NaCl溶液中的腐蝕速度(mg/h) :0. 010-0. 030，在2MHC1溶液中的 腐蝕速度(mg/h) 0. 10-0. 40 (V)；電位差 0. 010-0. 050。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。具體實施例工藝參數(shù)見表1具體實施例材料性能見表2表 1
指標實施例1實施例2一次施鍍二次施鍍一次施鍍二次施鍍鍍液硫酸鎳(g/L)15-3515202535組成次亞磷酸鈉(g/L)15-3015202530檸檬酸(g/L)10-201020乳酸(mL/L)4-848氨基乙酸(g/L)15-302025乙二氨(g/L)15-401540檸檬酸銨(g/L)60-10060100硫酸鋅(g/L)15-401540硫脲(g/L)2-626PH4-84668溫度(°C)70-9570858595時間(h)1-21122續(xù)表權(quán)利要求
1. 一種化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝，其特征在于所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍 層具有陽極性質(zhì)復(fù)合鍍層，復(fù)合鍍層由表面向基體依次由低電位層和高電位層構(gòu)成；其特 征在于所述的化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層的工藝步驟如下 第一步、選擇鍍液原料；硫酸鎳(純度> 99% )；次亞磷酸鈉(純度> 98% )；蘋果酸(純度> 98% )；檸檬 酸(純度> 99.5% )；乳酸(純度> 90% )；氨基乙酸(純度> 99% )；乙二氨(純度> 99.9% )；檸檬酸銨(純度> 99% )；硫酸鋅(純度> 99. 5% )；硫脲(純度> 98% )； 第二步、除油除銹； 第三步、超聲清洗； 第四步、鹽酸活化；第五步、一次施鍍硫酸鎳(g/L) :15-25，次亞磷酸鈉(g/L) :15-25，檸檬酸(g/L) 10-20，乳酸(ml/L) :4-8，氨基乙酸(g/L) 15-30，溫度(°C ) =70-85, PH 值4_6，時間(h) 1-2 ；第六步、水洗；第七步、二次施鍍硫酸鎳(g/L) :20-35，次亞磷酸鈉(g/L) =20-30,乙二氨(g/L) 15-40，檸檬酸銨(g/L) :60-100，硫酸鋅(g/L) :15_40，硫脲(g/L) :2_6，溫度(V) =85-95, PH 值6-8，時間(h) 1-2 ； 第八步、水洗；第九步、性能測試鍍層厚度(Pm) :20-100;結(jié)合力(N) :60-80;硬度(HV) 600-800 ；復(fù)合鍍層在3% NaCl溶液中的腐蝕速度(mg/h) :0. 010-0. 030，在2MHC1溶液中的 腐蝕速度(mg/h) 0. 10-0. 40 (V)；電位差(參比電極為鉬電極)0. 010-0. 050。
全文摘要
本發(fā)明所述的種化學(xué)鍍Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層及制備工藝，是以化學(xué)鍍Ni-P合金工藝為基礎(chǔ)，在45號鋼基體上通過二次施鍍制備Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層；復(fù)合鍍層由表面向基體依次由低電位層和高電位層構(gòu)成；具體工藝步驟為1、選擇鍍液原料；2、除油除銹；3、超聲清洗；4、鹽酸活化；5、一次施鍍；6、水洗；7、二次施鍍；8、水洗；9檢測試樣性能。本發(fā)明利用化學(xué)鍍的方法制備具有良好耐蝕性能的Ni-Zn-P陽極復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍層，由表面向基體依次由低電位層和高電位層構(gòu)成；具有硬度高、結(jié)合力強、耐蝕性好、鍍層為陽極鍍層的特點。
文檔編號C23C18/50GK102002691SQ201010584720
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月11日
發(fā)明者付傳起, 王宙 申請人:大連大學(xué)