專利名稱:含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用金屬材料對(duì)材料的鍍覆，尤其是含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的各種化學(xué)復(fù)合鍍層，其中所含有的固體顆粒主要有碳化硅、金剛石、氧化鋁、二氧化鈦、石墨及金屬硫化物，但是目前含有這些固體顆粒的復(fù)合鍍層在其耐磨性、耐蝕性方面并不是十分理想。
硼酸鋁晶須是一種新型的高性能超細(xì)復(fù)合材料增強(qiáng)體，其性能價(jià)格比很高。硼酸鋁晶須除具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性、電絕緣性和中子吸收性能外，它還具有優(yōu)良的耐腐蝕性和耐磨性，在改性金屬、陶瓷和聚合物方面顯示出非常好的應(yīng)用前景。但是迄今為止有關(guān)將硼酸鋁晶須應(yīng)用于鎳基化學(xué)復(fù)合鍍層的研究尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液及其制備方法，利用該鍍液制備的鍍層(簡(jiǎn)寫為Ni-P-AlBw)具有高的耐磨性能和高的耐蝕性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是；含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液，其特征是在含有NiSO4·6H2O 20～40g/L、CH3COONa·3H2O 10～40g/L、乳酸5～40mmol/L、NaH2PO2·2H2O 10～40g/L、硝酸鉛0.1～30mg/L和十二烷基苯磺酸鈉1～3mL/L的基礎(chǔ)鍍液中加入經(jīng)過預(yù)處理的硼酸鋁晶須，使經(jīng)過預(yù)處理的硼酸鋁晶須的濃度達(dá)1.0～20g/L。
所述的硼酸鋁晶須的預(yù)處理是(1)用0.10～2.00mol/L的K2Cr2O7和1.0～10.0mol/L的H2SO4混合溶液于20～100℃下將硼酸鋁晶須化學(xué)粗化處理10～60min；(2)將粗化處理過的硼酸鋁晶須在10～30g/LSnCl2·2H2O+10～50g/LHCl溶液中進(jìn)行敏化處理10～60min；(3)敏化后的硼酸鋁晶須在0.1～2.0g/LPdCl2+0.1～5.0g/LHCl+10～50g/LH3BO3中進(jìn)行活化處理10～60min；每一過程均是由超聲振蕩器充分分散。
上述含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液的制備方法，其特征是它包括如下步驟1)、硼酸鋁晶須的預(yù)處理(1)用0.10～2.00mol/L的K2Cr2O7和1.0～10.0mol/L的H2SO4混合溶液于20～100℃下將硼酸鋁晶須化學(xué)粗化處理10～60min；(2)將粗化處理過的硼酸鋁晶須在10～30g/LSnCl2·2H2O+10～50g/LHCl溶液中進(jìn)行敏化處理10～60min；(3)敏化后的硼酸鋁晶須在0.1～2.0g/LPdCl2+0.1～5.0g/LHCl+10～50g/LH3BO3中進(jìn)行活化處理10～60min；每一過程均是由超聲振蕩器充分分散，得預(yù)處理后的硼酸鋁晶須；2)、基礎(chǔ)鍍液配制將NiSO4·6H2O 20～40g/L、CH3COONa·3H2O 10～40g/L、乳酸5～40mmol/L、NaH2PO2·2H2O 10～40g/L、硝酸鉛0.1～30mg/L和十二烷基苯磺酸鈉1～3mL/L進(jìn)行混合，得基礎(chǔ)鍍液；
3)、將經(jīng)過預(yù)處理后的硼酸鋁晶須加入基礎(chǔ)鍍液中，使基礎(chǔ)鍍液中硼酸鋁晶須的濃度達(dá)到1.0～20g/L，得產(chǎn)品。
按照一般化學(xué)鍍的操作方法，通過自催化反應(yīng)使鎳合金沉積在一定的基體上。通過硼酸鋁晶須與金屬的共沉積作用，使得硼酸鋁晶須分散在金屬基復(fù)合鍍層中。
將上述所得的含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液用稀硫酸或氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值＝3～6，在機(jī)械攪拌條件下于70℃～90℃恒溫水浴中施鍍1.0～3.0小時(shí)，可獲得均勻、耐磨耐蝕性良好的含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍層。
本發(fā)明與其他相關(guān)技術(shù)相比，具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明將常用的化學(xué)鍍鎳液作為基礎(chǔ)鍍液，將經(jīng)過預(yù)處理的硼酸鋁晶須加入到其中作為化學(xué)復(fù)合鍍的鍍液，由于本發(fā)明鍍液中含有力學(xué)性能優(yōu)異、化學(xué)穩(wěn)定性高的硼酸鋁晶須，因此利用本發(fā)明所制備的鍍層(簡(jiǎn)寫為Ni-P-AlBw)具有高的耐磨性能和高的耐蝕性能。在同等測(cè)試條件下，Ni-P-AlBw復(fù)合鍍層的磨損量為Ni-P鍍層的1/3～1/5。Ni-P-AlBw復(fù)合鍍層的NaCl靜態(tài)腐蝕速率為Ni-P鍍層的1/3～1/5。
2)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，鍍液可以鍍覆在不同金屬零件表面上，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
3)利用本發(fā)明所制備的鍍層可以延長(zhǎng)金屬零件的使用壽命，提高系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，節(jié)約能源，有利于環(huán)境保護(hù)。因此，在汽車、機(jī)械、化工、航空航天等工業(yè)部門具有廣泛的應(yīng)用。
硼酸鋁晶須化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，表面光滑，且易團(tuán)聚，很難被鎳、鐵、銅等金屬或化合物所浸潤(rùn)，屬于一類難以進(jìn)行化學(xué)復(fù)合鍍的增強(qiáng)相。硼酸鋁晶須表面改性的困難是制約其大規(guī)模使用的主要原因之一。利用物理、化學(xué)方法對(duì)硼酸鋁晶須進(jìn)行預(yù)處理，改變硼酸鋁晶須表面的狀態(tài)和結(jié)構(gòu)，將實(shí)現(xiàn)對(duì)其表面的控制，達(dá)到改變或改善硼酸鋁晶須的分散性，提高它的表面活性，使表面產(chǎn)生新的功能的目的，同時(shí)也會(huì)改善硼酸鋁晶須與鎳基合金的相容性，有利于形成致密完整的復(fù)合鍍層。
具體實(shí)施方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
實(shí)施例1用化學(xué)復(fù)合鍍方法在45#鋼基體(規(guī)格為Φ＝34mm，h＝10mm)上鍍覆含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍層。
對(duì)硼酸鋁晶須的預(yù)處理工藝為(1)用0.38mol/L的K2Cr2O7和4.5mol/L的H2SO4混合溶液300mL于50℃恒溫下(HH-S1s型電熱恒溫水浴鍋)化學(xué)粗化處理20min；(2)將粗化處理過的硼酸鋁晶須在10g/LSnCl2·2H2O+40g/LHCl混合溶液300mL中室溫下進(jìn)行敏化處理30min；(3)敏化后的硼酸鋁晶須在0.5g/LPdCl2+0.25g/LHCl+20g/LH3BO3混合溶液300mL中室溫下進(jìn)行活化處理30min。預(yù)處理的混合溶液在玻璃燒杯中配制，每一過程均是由超聲振蕩器充分分散。每一過程結(jié)束后均用去離子水徹底沖洗過濾。經(jīng)過預(yù)處理后的硼酸鋁晶須經(jīng)DZF-6021型真空干燥箱150℃下干燥2小時(shí)后置于干燥器中備用。
基礎(chǔ)鍍液配方NiSO4·6H2O 25g/L、CH3COONa·3H2O 20g/L、乳酸20mmol/L、NaH2PO2·2H2O 21g/L、硝酸鉛10mg/L、十二烷基苯磺酸鈉1mL/L，溶液總體積為300mL。
向基礎(chǔ)鍍液中加入1.8g經(jīng)預(yù)處理的硼酸鋁晶須，用稀硫酸或氨水調(diào)節(jié)鍍液pH＝5.2，將其置于88℃恒溫水浴中，在JJ-1型精密增力電動(dòng)攪拌器勻速攪拌下施鍍1.0小時(shí)，即在鍍件上得到均勻的、耐磨耐蝕性能良好的含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍層(簡(jiǎn)寫為Ni-P-AlBw)。能譜測(cè)定表明鍍層中AlBw的質(zhì)量百分比為21.3％。磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Ni-P-AlBw復(fù)合鍍層的磨損量為Ni-P鍍層的1/4。靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)測(cè)得的腐蝕速率表明Ni-P-AlBw復(fù)合鍍層的腐蝕速率為Ni-P鍍層的1/5。因此本發(fā)明的含有硼酸鋁晶須的化學(xué)復(fù)合鍍層具有高的耐磨性能和高的耐蝕性能。
實(shí)施例2用化學(xué)復(fù)合鍍方法在45#鋼基體(規(guī)格為Φ＝34mm，h＝10mm)上鍍覆含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍層。
對(duì)硼酸鋁晶須的預(yù)處理工藝為(1)用0.38mol/L的K2Cr2O7和4.5mol/L的H2SO4混合溶液300mL于50℃恒溫下(HH-S1s型電熱恒溫水浴鍋)化學(xué)粗化處理20min；(2)將粗化處理過的硼酸鋁晶須在10g/LSnCl2·2H2O+40g/LHCl混合溶液300mL中室溫下進(jìn)行敏化處理30min；(3)敏化后的硼酸鋁晶須在0.5g/LPdCl2+0.25g/LHCl+20g/LH3BO3混合溶液300mL中室溫下進(jìn)行活化處理30min。預(yù)處理的混合溶液在玻璃燒杯中配制，每一過程均是由超聲振蕩器充分分散。每一過程結(jié)束后均用去離子水徹底沖洗過濾。經(jīng)過預(yù)處理后的硼酸鋁晶須經(jīng)DZF-6021型真空干燥箱150℃下干燥2小時(shí)后置于干燥器中備用。
基礎(chǔ)鍍液配方NiSO4·6H2O 25g/L、CH3COONa·3H2O 20g/L、乳酸20mmol/L、NaH2PO2·2H2O 21g/L、硝酸鉛10mg/L、十二烷基苯磺酸鈉1mL/L，溶液總體積為300mL。
向基礎(chǔ)鍍液中加入1.2g經(jīng)預(yù)處理的硼酸鋁晶須，用稀硫酸或氨水調(diào)節(jié)鍍液pH＝4.8，將其置于85℃恒溫水浴中，在JJ-1型精密增力電動(dòng)攪拌器勻速攪拌下施鍍1.0小時(shí)，即在鍍件上得到均勻的、耐磨耐蝕性能良好的含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍層(簡(jiǎn)寫為Ni-P-AlBw)。能譜測(cè)定表明鍍層中PTW的質(zhì)量百分比為19.1％。磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Ni-P-AlBw復(fù)合鍍層的磨損量為Ni-P鍍層的1/3。靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)測(cè)得的腐蝕速率表明Ni-P-AlBw復(fù)合鍍層的腐蝕速率為Ni-P鍍層的1/4。因此本發(fā)明的含有硼酸鋁晶須的化學(xué)復(fù)合鍍層具有高的耐磨性能和高的耐蝕性能。
實(shí)施例3含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液的制備方法，它包括如下步驟1、硼酸鋁晶須的預(yù)處理(1)用0.10mol/L的K2Cr2O7和1.0mol/L的H2SO4混合溶液于20℃下化學(xué)粗化處理10min；(2)將粗化處理過的硼酸鋁晶須在10g/LSnCl2·2H2O+10g/LHCl溶液中進(jìn)行敏化處理10～60min；(3)敏化后的硼酸鋁晶須在0.1g/LPdCl2+0.1g/LHCl+10g/LH3BO3中進(jìn)行活化處理10min；每一過程均是由超聲振蕩器充分分散；2、基礎(chǔ)鍍液配制將NiSO4·6H2O 20g/L、CH3COONa·3H2O 10g/L、乳酸5mmol/L、NaH2PO2·2H2O 10g/L、硝酸鉛0.1mg/L和十二烷基苯磺酸鈉1mL/L進(jìn)行混合；3、將預(yù)處理后的硼酸鋁晶須加入基礎(chǔ)鍍液中，使基礎(chǔ)鍍液中硼酸鋁晶須的濃度達(dá)到1.0g/L，得含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液。
將上述所得的含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液用稀硫酸或氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值＝3，在機(jī)械攪拌條件下于70℃℃恒溫水浴中施鍍1.0小時(shí)，可獲得均勻、耐磨耐蝕性良好的含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍層。
實(shí)施例4含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液的制備方法，它包括如下步驟1、硼酸鋁晶須的預(yù)處理(1)用2.00mol/L的K2Cr2O7和10.0mol/L的H2SO4混合溶液于100℃下化學(xué)粗化處理60min；(2)將粗化處理過的硼酸鋁晶須在30g/LSnCl2·2H2O+50g/LHCl溶液中進(jìn)行敏化處理60min；(3)敏化后的硼酸鋁晶須在2.0g/LPdCl2+5.0g/LHCl+150g/LH3BO3中進(jìn)行活化處理60min；每一過程均是由超聲振蕩器充分分散；2、基礎(chǔ)鍍液配制將NiSO4·6H2O 40g/L、CH3COONa·3H2O 40g/L、乳酸40mmol/L、NaH2PO2·2H2O 40g/L、硝酸鉛30mg/L和十二烷基苯磺酸鈉3mL/L進(jìn)行混合；3、將預(yù)處理后的硼酸鋁晶須加入基礎(chǔ)鍍液中，使基礎(chǔ)鍍液中硼酸鋁晶須的濃度達(dá)到20g/L，得含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液。
將上述所得的含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液用稀硫酸或氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值＝6，在機(jī)械攪拌條件下于90℃恒溫水浴中施鍍3.0小時(shí)，可獲得均勻、耐磨耐蝕性良好的含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍層。
本發(fā)明經(jīng)預(yù)處理的硼酸鋁晶須原料的上下限取值以及區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以及硼酸鋁晶須預(yù)處理的原料、工藝參數(shù)的上下限取值以及區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此就不一一列舉實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液，其特征是在含有NiSO4·6H2O 20～40gL、CH3COONa·3H2O 10～40g/L、乳酸5～40mmol/L、NaH2PO2·2H2O 10～40g/L、硝酸鉛0.1～30mg/L和十二烷基苯磺酸鈉1～3mL/L的基礎(chǔ)鍍液中加入經(jīng)過預(yù)處理的硼酸鋁晶須，使經(jīng)過預(yù)處理的硼酸鋁晶須的濃度達(dá)1.0～20g/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液，其特征是所述的硼酸鋁晶須的預(yù)處理是(1)用0.10～2.00mol/L的K2Cr2O7和1.0～10.0mol/L的H2SO4混合溶液于20～100℃下將硼酸鋁晶須化學(xué)粗化處理10～60min；(2)將粗化處理過的硼酸鋁晶須在10～30g/LSnCl2·2H2O+10～50g/LHCl溶液中進(jìn)行敏化處理10～60min；(3)敏化后的硼酸鋁晶須在0.1～2.0g/LPdCl2+0.1～5.0g/LHCl+10～50g/LH3BO3中進(jìn)行活化處理10～60min；每一過程均是由超聲振蕩器充分分散。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液的制備方法，其特征是它包括如下步驟1)、硼酸鋁晶須的預(yù)處理(1)用0.10～2.00mol/L的K2Cr2O7和1.0～10.0mol/L的H2SO4混合溶液于20～100℃下將硼酸鋁晶須化學(xué)粗化處理10～60min；(2)將粗化處理過的硼酸鋁晶須在10～30g/LSnCl2·2H2O+10～50g/LHCl溶液中進(jìn)行敏化處理10～60min；(3)敏化后的硼酸鋁晶須在0.1～2.0g/LPdCl2+0.1～5.0g/LHCl+10～50g/LH3BO3中進(jìn)行活化處理10～60min；每一過程均是由超聲振蕩器充分分散，得預(yù)處理后的硼酸鋁晶須；2)、基礎(chǔ)鍍液配制將NiSO4·6H2O 20～40g/L、CH3COONa·3H2O 10～40g/L、乳酸5～40mmol/L、NaH2PO2·2H2O 10～40g/L、硝酸鉛0.1～30mg/L和十二烷基苯磺酸鈉1～3mL/L進(jìn)行混合，得基礎(chǔ)鍍液；3)、將經(jīng)過預(yù)處理后的硼酸鋁晶須加入基礎(chǔ)鍍液中，使基礎(chǔ)鍍液中硼酸鋁晶須的濃度達(dá)到1.0～20g/L，得產(chǎn)品。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液及其制備方法。含有硼酸鋁晶須的鎳基化學(xué)復(fù)合鍍液，其特征是在含有NiSO
文檔編號(hào)C23C18/31GK1995455SQ200610125447
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月12日
發(fā)明者華林, 金亞旭, 李繼高 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan