專利名稱：一種用于多孔基材快速鍍鎳的電鍍水溶液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速鍍鎳的電鍍水溶液，更具體地說，是涉及一種用于多孔基材快速鍍鎳的電鍍水溶液。
背景技術(shù)：
王慶良在“稀土在電鍍技術(shù)中的應(yīng)用”一文(材料保護(hù)199528(5)10-11)中綜述了稀土在普通電鍍、復(fù)合鍍、熱浸鍍、電刷鍍中的應(yīng)用，從文中可以發(fā)現(xiàn)不同稀土元素的鹽類，對不同電鍍金屬溶液有著不同的作用，從而對金屬材料的性能改善也有不同。潘秉鎖等人在“稀土元素對鎳及鎳鈷合金鍍層性能的影響”一文(材料保護(hù)200235(6)21-22)中考察了以不銹鋼片為陰極，在普通鍍鎳及鎳鈷合金電鍍液中添加稀土及不同稀土添加量對電鍍后材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)添加稀土后材料的硬度大幅提高，鍍層孔隙率減小。盡管如此，我們在將該鍍液應(yīng)用于泡沫鎳生產(chǎn)的電鍍實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，電鍍液中由于大量使用氯化銨，使得多孔鎳基材上的鍍層應(yīng)力很大，稀土的添加不但沒有降低應(yīng)力，反而使內(nèi)應(yīng)力更大，柔韌性很差，長期使用這種鍍液，因累積作用更使得生產(chǎn)的泡沫鎳發(fā)脆；另一方面由于鍍液中氯離子濃度很高，對生產(chǎn)設(shè)備腐蝕大；而且鍍液適合在低溫、低電流密條件下應(yīng)用，因此在應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)時，降低生產(chǎn)效率。
現(xiàn)有技術(shù)中公開的添加稀土的電鍍液在應(yīng)用時，適于以致密的金屬片材為陰極，在其上電鍍其它金屬，以提高金屬基材硬度、防腐蝕性能、高溫抗氧化性能。而在以經(jīng)導(dǎo)電化處理后的非金屬多孔基材為陰極的電鍍鎳的實(shí)際生產(chǎn)中，由于多孔材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Σ牧系馁|(zhì)量要求，延伸率、抗拉強(qiáng)度、柔韌性是三個關(guān)鍵的機(jī)械性能指標(biāo)，要求電鍍液能使高速電鍍后的多孔金屬材料經(jīng)常規(guī)熱處理后，在不降低延伸率和柔韌性的同時，提高材料的抗拉強(qiáng)度，對材料的硬度、防腐蝕性能、高溫抗氧化性能沒有特殊的要求，由于目前普遍認(rèn)為在一般條件下，硬度與延伸率和柔韌性是矛盾的，強(qiáng)度與硬度相關(guān)，因此添加稀土的電鍍液在經(jīng)導(dǎo)電化處理后的非金屬多孔基材上電鍍，以改善多孔材料性能的應(yīng)用始終未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于經(jīng)導(dǎo)電化處理后的非金屬多孔基材快速鍍鎳電鍍水溶液，使用該快速鍍鎳電鍍水溶液進(jìn)行電鍍的多孔金屬材料經(jīng)高速電鍍覆鎳，再經(jīng)常規(guī)熱處理后，抗拉強(qiáng)度提高，同時材料的柔韌性和延伸率仍能達(dá)到應(yīng)用要求，提高材料的綜合機(jī)械性能。
本發(fā)明之用于多孔基材快速鍍鎳的電鍍水溶液，含如下溶質(zhì)成分及配比硫酸鎳(220-300)g/L氯化鎳(25-35)g/L硼酸 (30-40)g/L 稀土鹽(0.4-8)g/LpH值為3.8-4.4。
所述的稀土鹽可以是下述鹽類中的一種單稀土元素的硫酸鹽、單稀土元素的氯化物、混合稀土的氯化物、混合稀土的硫酸鹽；優(yōu)選的為下述鹽類中的一種單稀土元素硫酸鹽中的硫酸鑭、硫酸高鈰，單稀土元素氯化物中的氯化鑭、氯化鈰，富鑭混合稀土氯化物；更優(yōu)選的為所述的富鑭混合稀土氯化物中，金屬鑭的量以La2O3的形式計(jì)算，La2O3/TREO為50％-95％(重量比)，其中TREO表示以稀土氧化物計(jì)算的稀土總量。
電鍍時溫度為45-60℃。
本發(fā)明之電鍍水溶液宜按下述方法配制首先依常規(guī)電鍍鎳溶液配制方法配制所需體積的不含稀土鹽的電鍍液基液，然后將稱取的稀土鹽固體用所述適量的電鍍液基液在另一容器中完全溶解并過濾后，再將溶解有稀土鹽的濾液合并入其余的電鍍液基液，調(diào)節(jié)pH到所需范圍，即得所需的電鍍液。為避免稀土鹽粉末因雜質(zhì)等其它因素而不能完全溶于電鍍液中，從而影響正常電鍍以及給鍍后材料帶來外觀不佳、沉積不均勻等不良后果，稀土鹽固體粉末不宜直接加入電鍍基液中。為了使生產(chǎn)出的基材具有更好的表面狀態(tài)，電鍍液中還可添加常規(guī)量的鍍鎳用常用添加劑，如光亮劑糖精、1，4-丁炔二醇等；防針孔劑十二烷基磺酸鈉等。
經(jīng)導(dǎo)電化處理的非金屬多孔基材電鍍時，保持電鍍液溫度在45-60℃，控制電流密度為5A/dm2-20A/dm2，電鍍時間則由基材面積和所需鍍覆的鎳量所決定。若按常規(guī)上鎳量400g/m2計(jì)算，鍍每平方分米基材料所需時間一般控制為14-60min。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)經(jīng)過本發(fā)明的電鍍液處理后的多孔材料的機(jī)械性能得到改善。經(jīng)導(dǎo)電化處理后的非金屬基材，分別在不同電鍍液中電鍍，除使用的電鍍液中稀土鹽種類及其濃度不同外，基材采用聚氨酯海綿、其余電鍍條件、熱處理?xiàng)l件、檢測方法和條件均相同，上鎳量均為常規(guī)值400g/m2，基液則表示不含稀土鹽的電鍍水溶液，結(jié)果如下表所示

從上表中清晰地說明，經(jīng)本發(fā)明的電鍍液處理后的多孔材料的抗拉強(qiáng)度較用常規(guī)電鍍液處理后的多孔材料的抗拉強(qiáng)度平均可提高10％以上，而延伸率和柔韌性相當(dāng)，綜合機(jī)械性能因此而得到提升。
(2)電鍍液穩(wěn)定，抗有害雜質(zhì)的能力有所提高。經(jīng)相同長的時間電鍍后，從基液中電鍍出來的產(chǎn)品明顯外觀質(zhì)量較差，且在熱處理后，多孔材料的各種性能都整體下降，如發(fā)脆、有黑點(diǎn)、裂紋增多、抗拉強(qiáng)度下降等，從本發(fā)明的電鍍液電鍍出來的產(chǎn)品，上述現(xiàn)象較少甚至沒有。
(3)與復(fù)合鍍方式實(shí)現(xiàn)提高多孔材料的抗拉強(qiáng)度相比，其最大優(yōu)點(diǎn)在于它是通過溶液方式實(shí)現(xiàn)的，溶液中沒有固體物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)方式簡單，生產(chǎn)中易于控制。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1首先依常規(guī)電鍍鎳溶液配制方法配制所需體積的不含稀土的電鍍水溶液基液，其中硫酸鎳220g/L，氯化鎳35g/L，硼酸40g/L，然后取所需體積中所含的氯化鑭固體量，用部分上述基液在另外的容器中完全溶解它，過濾后，將濾液合并入其余的基液，使鍍液中氯化鑭的濃度為5g/L，用酸或堿調(diào)節(jié)鍍液pH到4.0-4.4之間，得所需的電鍍液。經(jīng)導(dǎo)電化處理的非金屬多孔基材在電鍍時，保持電鍍液溫度在50-55℃，控制電流密度為10A/dm2，鍍一平方分米基材所需時間約為30min，基材上鎳量約為400g/m2。
電鍍后經(jīng)常規(guī)熱處理所得多孔金屬材料，用工業(yè)常規(guī)方法檢測，抗拉強(qiáng)度為1.75MPa，縱向延伸率為7％，縱向柔韌性達(dá)6次。
實(shí)施例2首先依常規(guī)電鍍鎳溶液配制方法配制所需體積的不含稀土的電鍍水溶液基液，其中硫酸鎳280g/L，氯化鎳30g/L，硼酸35g/L，然后按所需體積中所應(yīng)含的固體量，稱取硫酸鑭，用部分上述基液在另外的容器中完全溶解它，過濾后，將濾液合并入剩余的基液，使鍍液中硫酸鑭的濃度為1g/L，向其中添加0.6g/L的糖精作為光亮劑，用酸或堿調(diào)節(jié)鍍液pH到4.0-4.2之間，得所需的電鍍液。經(jīng)導(dǎo)電化處理的非金屬多孔基材在電鍍時，保持電鍍液溫度在50-55℃，控制電流密度為20A/dm2，鍍一平方分米基材所需時間為14min，基材上鎳量約為400g/m2。
電鍍后經(jīng)常規(guī)熱處理所得多孔金屬材料，用工業(yè)常規(guī)方法檢測，抗拉強(qiáng)度為1.35MPa，縱向延伸率為7％，縱向柔韌性可達(dá)7次。
實(shí)施例3首先依常規(guī)電鍍鎳溶液方法和步聚配制所需體積的不含稀土的電鍍水溶液基液，其中硫酸鎳250g/L，氯化鎳35g/L，硼酸35g/L，然后按所需體積中應(yīng)含的固體量稱取硫酸高鈰，用部分上述基液在另外的容器中完全溶解它，過濾后，將濾液合并入剩余的基液，使鍍液中硫酸高鈰的濃度為3g/L，向其中添加0.4g/L的糖精作為光亮劑和常規(guī)濃度的十二烷基磺酸鈉作為防針孔劑，用酸或堿調(diào)節(jié)鍍液pH到3.8-4.0之間，得所需的電鍍液。經(jīng)導(dǎo)電化處理的非金屬多孔基材在電鍍時，保持電鍍液溫度在55-60℃，控制電流密度為5A/dm2，鍍一平方分米基材所需時間為58min，基材上鎳量約為400g/m2。
電鍍后經(jīng)常規(guī)熱處理所得多孔金屬材料，用工業(yè)常規(guī)方法檢測，抗拉強(qiáng)度為1.4MPa，縱向延伸率為6％，縱向柔韌性可達(dá)7次。
實(shí)施例4首先依常規(guī)電鍍鎳溶液方法和步聚配制所需體積的不含稀土的電鍍水溶液基液，其中硫酸鎳300g/L，氯化鎳25g/L，硼酸40g/L，然后按所需體積中應(yīng)含的固體量，稱取富鑭混合稀土氯化物，其中La2O3/TREO(重量比)為60％-70％，用部分上述基液在另外的容器中完全溶解它，過濾后，將濾液合并入剩余的基液，使鍍液中富鑭混合稀土氯化物的濃度為8g/L，向其中添加0.6g/L的糖精作為光亮劑，用酸或堿調(diào)節(jié)鍍液pH到3.8-4.0之間，得所需的電鍍液。經(jīng)導(dǎo)電化處理的非金屬多孔基材在電鍍時，保持電鍍液溫度在50-55℃，控制電流密度為15A/dm2，鍍一平方分米基材所需時間為19min，基材上鎳量約為400g/m2。
電鍍后經(jīng)常規(guī)熱處理所得多孔金屬材料，用工業(yè)常規(guī)方法檢測，抗拉強(qiáng)度為1.3MPa，縱向延伸率為6％，縱向柔韌性可達(dá)7次。
實(shí)施例5首先依常規(guī)電鍍鎳溶液方法和步聚配制所需體積的不含稀土的電鍍水溶液基液，其中硫酸鎳280g/L，氯化鎳28g/L，硼酸40g/L，然后按所需體積中應(yīng)含的固體量，稱取富鑭混合稀土氯化物，其中La2O3/TREO(重量比)為90％-95％，用部分上述基液在另外的容器中完全溶解它，過濾后，將濾液合并入剩余的基液，使鍍液中的富鑭混合稀土氯化物濃度為5g/L，用酸或堿調(diào)節(jié)鍍液pH到4.0-4.2之間，得所需的電鍍液。經(jīng)導(dǎo)電化處理的非金屬多孔基材在電鍍時，保持電鍍液溫度在50-55℃，控制電流密度為10A/dm2，鍍一平方分米基材所需時間為30mi n，基材上鎳量約為400g/m2。
電鍍后經(jīng)常規(guī)熱處理所得多孔金屬材料，用工業(yè)常規(guī)方法檢測，抗拉強(qiáng)度為1.9MPa，縱向延伸率為8％，縱向柔韌性可達(dá)7次。
實(shí)施例6首先依常規(guī)電鍍鎳溶液方法和步聚配制所需體積的不含稀土的電鍍水溶液基液，其中硫酸鎳280g/L，氯化鎳28g/L，硼酸40g/L，然后按所需體積中應(yīng)含的固體量，稱取氯化鈰，用部分上述基液在另外的容器中完全溶解它，過濾后，將濾液合并入剩余的基液，使鍍液中的氯化鈰濃度為1g/L，用酸或堿調(diào)節(jié)鍍液pH到4.0-4.2之間，得所需的電鍍液。經(jīng)導(dǎo)電化處理的非金屬多孔基材在電鍍時，保持電鍍液溫度在50-55℃，控制電流密度為10A/dm2，鍍一平方分米基材所需時間為30min，基材上鎳量約為400g/m2。
電鍍后經(jīng)常規(guī)熱處理所得多孔金屬材料，用工業(yè)常規(guī)方法檢測，抗拉強(qiáng)度為1.3MPa，縱向延伸率為7％，縱向柔韌性可達(dá)7次。
權(quán)利要求
1.一種用于多孔基材快速鍍鎳的電鍍水溶液，所含溶質(zhì)成分及配比為硫酸鎳220-250g/L氯化鎳25-35g/L硼酸 30-40g/L 稀土鹽0.4-8g/LpH值為3.8-4.4。
2.如權(quán)利要求1所述的用于多孔基材快速鍍鎳的電鍍水溶液，其特征在于所述的稀土鹽為下述鹽類中的一種單稀土元素的硫酸鹽、單稀土元素的氯化物、混合稀土的氯化物、混合稀土的硫酸鹽。
3.如權(quán)利要求2所述的用于多孔基材快速鍍鎳的電鍍水溶液，其特征在于所述單稀土元素的硫酸鹽為硫酸鑭、硫酸高鈰。
4.如權(quán)利要求2所述的用于多孔基材快速鍍鎳的電鍍水溶液，其特征在于所述單稀土元素的氯化物為氯化鑭、氯化鈰。
5.如權(quán)利要求2所述的用于多孔基材快速鍍鎳的電鍍水溶液，其特征在于所述混合稀土的氯化物為富鑭混合稀土氯化物。
6.如權(quán)利要求5所述的用于多孔基材快速鍍鎳的電鍍水溶液，其特征在于所述富鑭混合稀土氯化物中，La2O3/TREO為50％-95％(重量比)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可用于多孔基材快速鍍鎳的電鍍液，該電鍍液是在高速鍍鎳溶液中添加0.4－8g/L的稀土鹽類，所述稀土鹽既可以是單稀土元素的鹽類，也可以是混合稀土鹽類，尤其是添加富鑭混合稀土氯化物，電鍍效果最佳。該電鍍液可以在大電流密度條件下，使經(jīng)導(dǎo)電化處理后的多孔基材快速鍍鎳，再經(jīng)熱處理得到的多孔材料的抗拉強(qiáng)度平均提高10％以上，而延伸率和柔韌性能不下降，且此電鍍液穩(wěn)定，抗有害雜質(zhì)的能力有所提高，生產(chǎn)中易于控制。
文檔編號C25D3/12GK1876897SQ200510031679
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者陶維正, 唐振武, 周小平, 蔣素斌, 陳曉智, 謝新苗 申請人:長沙力元新材料股份有限公司