一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基復(fù)合鍍液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基復(fù)合鍍液。該鍍液由化學(xué)鍍鎳磷鍍液和含SiC和石墨烯的分散液組成。其中化學(xué)鍍鎳鍍液中由鎳鹽20-30g/L、絡(luò)合劑15-25g/L、還原劑15-30g/L、穩(wěn)定劑2-5mg/L、緩沖劑10-20g/L及余量水組成，分散液由SiC、石墨烯和醇類高分子表面活性劑經(jīng)磁力攪拌而成。將鎳磷鍍液和SiC和石墨烯分散液混合攪拌，形成含SiC和石墨烯的鎳磷基復(fù)合鍍層鍍液。將含SiC和石墨烯的復(fù)合型化學(xué)鍍鎳磷鍍液，通過化學(xué)鍍浴和熱處理在鋁合金表面得到復(fù)合鍍層，該鍍層在硬度、耐磨性和防粘結(jié)性上較一般化學(xué)鍍鎳磷層有很大的提高。
【專利說明】一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基復(fù)合鍍液
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基復(fù)合鍍液配方。主要采用將適用于鋁合金表面的化學(xué)鍍鎳磷鍍液和含SiC和石墨烯的分散液混合攪拌的方式得到復(fù)合鍍液，其具有提高鍍層硬度、耐磨性和防粘結(jié)性等作用。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)的發(fā)展對材料提出了更加全面和嚴(yán)苛的要求，其中材料表面的保護(hù)、改性、強(qiáng)化等方面的處理也變得越來越重要?；瘜W(xué)鍍鎳磷技術(shù)因其優(yōu)良的施鍍特點(diǎn)，以及涂層具有硬度高、耐磨性強(qiáng)、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于金屬、塑料、陶瓷和半導(dǎo)體等非金屬材料表面，用以改善材料表面性能。
[0003]鋁合金因其具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但鋁合金材料存在質(zhì)軟、摩擦系數(shù)高、磨損大、難潤滑等缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用。針對鋁合金表面的化學(xué)鍍鎳磷技術(shù)是一種新型的改性技術(shù)，其能夠提高鋁合金表面的硬度、耐磨性，耐腐蝕性以及易焊接等性能，已在汽車、軍事、機(jī)械、航天、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0004]而該技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，其對鋁合金表面性能的改善已達(dá)到瓶頸，研究人員希望通過尋找理想的添加劑以及合理的工藝條件來得到高質(zhì)量的鎳磷合金鍍層。近些年來，通過在化學(xué)鍍過程中添加某些微粒實(shí)現(xiàn)微粒與合金共沉積得到復(fù)合鍍層的方式，希望復(fù)合鍍層兼具有基質(zhì)金屬鍍層和復(fù)合粒子相的特性，提高鍍層的綜合性能。在此基礎(chǔ)上， 申請人:引入SiC和石墨烯，SiC、石墨烯和鎳磷合金復(fù)合鍍層的綜合性能較鎳磷合金鍍層活或SiC/鎳磷復(fù)合鍍層的體系有較大的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基復(fù)合鍍液。
[0006]本發(fā)明通過將含SiC和石墨烯的分散液加入到化學(xué)鍍鎳磷鍍液中，形成復(fù)合型化學(xué)鍍鎳磷鍍液，該鍍液在鋁合金表面形成的鍍層在硬度、耐磨性和防粘結(jié)性等得到提高。
[0007]鋁合金表面含SiC和石墨烯的鎳磷基復(fù)合鍍液，由化學(xué)鍍鎳磷鍍液和含SiC、石墨烯的分散液按體積比1:1混合攪拌得到。化學(xué)鍍鎳磷鍍液，每升由20-30g鎳鹽、15-25g絡(luò)合劑、15_30g還原劑、2-5mg穩(wěn)定劑、10_20g緩沖劑加入到蒸餾水中攪拌得到。其中鎳鹽為硫酸鎳或氯化鎳，絡(luò)合劑為檸檬酸鈉或羥基乙酸，還原劑為次磷酸鈉或者次亞磷酸鈉，穩(wěn)定劑為硫脲或碘酸鉀，緩沖劑為氯化銨。而含石墨烯的分散液，每升由20-80mg醇類高分子為分散劑，將10-20g的SiC粉體和10-25g的石墨烯粉體加入蒸餾水中，經(jīng)超聲分散30分鐘，磁力攪拌120分鐘得到。其中SiC粒子粒徑范圍為0.5-1.0 μ m，石墨烯粉末的平均厚度為 3.5nm,直徑為 0.5-5 μ m。
[0008]本發(fā)明具有的有益效果:
[0009](I)該鍍液能夠提高鍍層的硬度。SiC、石墨烯微粒均具有較高的硬度，在鎳磷鍍層中形成硬質(zhì)相，能夠使復(fù)合鍍層的承載能力提高。
[0010](2)該鍍液提高鍍層的耐磨性。SiC、石墨烯粉末的引入可以改善界面的接觸狀態(tài)，使復(fù)合鍍層的耐磨性得到提高。石墨烯的存在同時(shí)降低了鎳磷鍍層的表面能，有效地提高了鍍層的防粘接性能。
[0011](3)該鍍液得到的鍍層，與鎳磷鍍液或者單純含SiC的鎳磷復(fù)合鍍液得到的鍍層相比，石墨烯粉末的引入使鍍層的硬度及耐磨性有了進(jìn)一步的提升。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面以實(shí)施例的形式來說明本發(fā)明的效果，但不只是限于實(shí)施例。
[0013]本發(fā)明的配置過程如下:按20-30g/L鎳鹽、15-25g/L絡(luò)合劑、15-30g/L還原劑、2-5mg/L穩(wěn)定劑、10-20g/L緩沖劑的濃度加入到定量蒸餾水中攪拌，經(jīng)過120分鐘得到鎳磷
鍍液。
[0014]以20-80mg/L的醇類高分子為分散劑，按10_20g/L和10_25g/L的濃度將粒徑范圍為0.5-1.0 μ m的SiC粉體和平均厚度為3.5nm、直徑為0.5-5 μ m的石墨烯粉體加入定量蒸餾水中，經(jīng)超聲分散30分鐘，磁力攪拌120分鐘得到含SiC和石墨烯的分散液。
[0015]將體積比1:1的鎳磷鍍液和含SiC、石墨烯分散液混合攪拌，形成鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基復(fù)合鍍液。
[0016]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]實(shí)施例1
[0018]按30g/L硫酸鎳、25g/L檸檬酸鈉、30g/L次亞磷酸鈉、5mg/L硫脲、20g/L氯化銨的濃度加入到定量蒸餾水中攪拌，經(jīng)過120分鐘得到鎳磷鍍液。
[0019]以20mg/L的醇類高分子為分散劑，按10g/L和10g/L的濃度將粒徑范圍為0.5-1.0 μ m的SiC粉體和平均厚度為3.5nm,直徑為0.5-5 μ m的石墨烯粉體加入定量蒸餾水中，經(jīng)超聲分散30分鐘，磁力攪拌120分鐘得到含石墨烯的分散液。
[0020]將體積比1:1的鎳磷鍍液和含SiC、石墨烯的分散液混合攪拌，形成鋁合金用含SiC、石墨烯的鎳磷基復(fù)合鍍液。
[0021]同時(shí)，將上述鎳磷鍍液用純水稀釋I倍，作為鎳磷基復(fù)合鍍液的對比液。
[0022]將兩種鍍液按以下工藝流程，使用相同的工藝參數(shù)在同樣的鋁合金汽車閥芯上進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。
[0023]超聲波脫脂一超聲波水洗一水洗一微蝕一水洗一水洗一除潰一水洗一水洗一一次浸鋅一水洗一水洗一褪鋅一水洗一水洗一二次浸鋅一水洗一水洗一化學(xué)鍍鎳一水洗一水洗一熱水洗一干燥一熱處理
[0024]用Micro Pioneer XRF2000測厚儀測量鍍層的厚度，用數(shù)顯維氏硬度計(jì)InnovaTest400測試鍍層的硬度。相關(guān)工作參數(shù)及測試結(jié)果如下:
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基復(fù)合鍍液，其特征在于:該鍍液由化學(xué)鍍鎳磷鍍液和含Sic、石墨烯的分散液組成，化學(xué)鍍鎳磷鍍液與分散液 體積比為1:1。
2.如權(quán)利要求1所述的鎳磷基復(fù)合鍍液，其特征在于:每升化學(xué)鍍鎳磷鍍液由鎳鹽20-30g、絡(luò)合劑15-25g、還原劑15-30g、穩(wěn)定劑2_5mg、緩沖劑10_20g加入到蒸餾水中攪拌得到。
3.如權(quán)利要求2所述的鎳磷基復(fù)合鍍液，其特征在于:所述鎳鹽為硫酸鎳或氯化鎳。
4.如權(quán)利要求2所述的鎳磷基復(fù)合鍍液，其特征在于:所述絡(luò)合劑為檸檬酸鈉或者羥基乙酸。
5.如權(quán)利要求2所述的鎳磷基復(fù)合鍍液，其特征在于:所述還原劑為次磷酸鈉或者次亞磷酸鈉。
6.如權(quán)利要求2所述的鎳磷基復(fù)合鍍液，其特征在于:所述穩(wěn)定劑為硫脲或碘酸鉀。
7.如權(quán)利要求2所述的鎳磷基復(fù)合鍍液，其特征在于:所述緩沖劑為氯化銨。
8.如權(quán)利要求1所述的鎳磷基復(fù)合鍍液，其特征在于:每升分散液由20-80mg醇類高分子為分散劑，10-20g的SiC粉體，10-25g的石墨烯粉體加入蒸餾水中，經(jīng)超聲分散30分鐘，磁力攪拌120分鐘得到。
9.如權(quán)利要求8所述的鎳磷基復(fù)合鍍液，其特征在于:SiC粉體的粒徑范圍為0.5-1.Qp m,石墨烯粉體的平均厚度為3.5nm,直徑為0.5-5// m。
【文檔編號】C23C18/16GK103556132SQ201310556604
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】周向志, 祁惠光, 顧浩 申請人:余姚市易通制動(dòng)系配件廠, 杭州廣榮科技有限公司