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非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液及其配制方法

文檔序號(hào):5286074閱讀:651來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液及其配制方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液以及由鍍液獲得的合金,屬于金屬表面處理電
鍍領(lǐng)域。
背景技術(shù)
電沉積非晶態(tài)鐵磷合金鍍態(tài)鍍層硬度約500kg/mm2 ,而400°C熱處理后可達(dá) 1000kg/mm2,因此是一種優(yōu)良耐磨性金屬材料;由于磷在表面濃縮富集,會(huì)生成致密不溶性 磷酸鹽,從而提高鍍層的自鈍化能力,而且非晶態(tài)結(jié)構(gòu)使鍍層具有優(yōu)異的耐蝕性性能???之,電鍍非晶態(tài)鐵磷鍍層具有優(yōu)良的耐蝕性、較高的硬度和耐磨性能而引起越來(lái)越多的關(guān) 注。從國(guó)內(nèi)外發(fā)表的論文和專(zhuān)利可知,鐵磷合金鍍層均是從氯化物鍍液中沉積制備,例如, 國(guó)內(nèi)張遠(yuǎn)聲等在鍍液工藝和鐵磷鍍層性能方面開(kāi)展了一些基礎(chǔ)研究,發(fā)表了一些論文。由 于沒(méi)有在鍍液中加入合適的絡(luò)合劑,亞鐵離子容易被空氣氧化為三價(jià)鐵離子,特別是沉積 過(guò)程中在陰極附近由于局部鍍液pH的變化形成吸附的三價(jià)鐵的氧化物或氫氧化物而使鍍 層夾雜雜質(zhì)。因此從該氯化物鍍液中沉積出的鐵磷鍍層應(yīng)力大,造成表面裂縫多,耐蝕性性 能不理想。為了降低鐵磷鍍層的表面缺陷,中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利200580006411.0 '鐵磷電鍍?cè)〖?方法'在氯化鐵鍍液加入含硫有機(jī)添加劑電沉積出Fe-P-S合金(含少量硫),可在一定程 度降低鍍層表面的缺陷(如裂縫、氣孔等),但是該鍍層在氯化鈉等介質(zhì)中的耐腐蝕性能仍 不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電鍍后所得的非晶態(tài)鐵磷鍍層的表面缺陷較少的非晶 態(tài)鐵磷合金電鍍液。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液的配制方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液,每升電鍍液中含有硫酸
亞鐵110 200g,次亞磷酸鈉15 50g,作為絡(luò)合劑的擰檬酸鈉15 30g或擰檬酸10. 5
21g,硼酸30g,氯化鈉10g,硫酸鋁20g,余量為水。 每升電鍍液中還含有抗壞血酸2g。 上述電鍍液的沉積條件為陰極電流密度50 80mA/cm2,電鍍液pH值為1. 8 2. 5,操作溫度45 55°C ;使用純鐵或低碳鋼作陽(yáng)極,并且陽(yáng)極面積應(yīng)稍大于陰極面積。
非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液的配制方法,配制1升的電鍍液通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)將作 為絡(luò)合劑的15 30g檸檬酸鈉或10. 5 21g檸檬酸溶解于約700mL水中,配制成檸檬酸 鈉水溶液或檸檬酸水溶液,然后依次向此水溶液中加入30g硼酸、110 200g硫酸亞鐵、10g 氯化鈉、20g硫酸鋁,充分?jǐn)嚢枞芙?,最后再加?5 50g次亞磷酸鈉,待攪拌至完全溶解 后,加入余量的水至總體積為1升。 在加入上述30g硼酸之前往上述水溶液中加入2g抗壞血酸。 采用上述方案后,本發(fā)明的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液由于使用了檸檬酸鈉或檸檬酸作為絡(luò)合劑,可有效與亞鐵離子絡(luò)合,防止亞鐵離子氧化,而且在鍍液中加入抗壞血酸進(jìn)一 步阻止亞鐵離子氧化,因此電鍍液穩(wěn)定性能好,可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)施鍍,并且容易維護(hù), 沉積速度接近鍍鎳層。此非晶態(tài)鐵磷鍍層在3. 5wt^氯化鈉溶液中耐腐蝕性能與鍍鎳層接 近,是一種理想的代替鎳鍍層。通過(guò)本發(fā)明的電鍍液進(jìn)行電鍍后獲得的非晶態(tài)鐵磷合金鍍 層表面缺陷較少,外觀呈銀白色,沒(méi)有裂縫,平滑致密,鍍層與基體結(jié)合力強(qiáng);而且鐵磷鍍層 在常見(jiàn)腐蝕介質(zhì)中耐腐蝕性能較好,其物理化學(xué)性能與鍍鎳層接近,又不會(huì)使人的皮膚過(guò) 敏(而鎳鍍層會(huì))。而且,由于電鍍液的原料為鐵及其鹽和次亞磷酸鈉,資源豐富,成本低, 其生產(chǎn)成本比鎳鍍層低。通過(guò)本發(fā)明的電鍍液進(jìn)行電鍍后獲得的非晶態(tài)鐵磷合金鍍層具有 非晶態(tài)結(jié)構(gòu),鐵的原子百分比含量為70 79%,磷的原子百分比含量為20 29%,余量為 Al。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例一 本發(fā)明的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液,每升電鍍液中含有硫酸亞鐵 (FeS04 7H20) 110g,次亞磷酸鈉(NaH2P02 H20) 15g,擰檬酸鈉(Na3C6H507 2H20) 15g或擰檬 酸(C6H807 H20) 10. 5g,硼酸(H3B03) 30g,氯化鈉(NaCl) lOg,硫酸鋁(A12(S04)3 18H20)20g, 抗壞血酸2g,余量為水。 上述電鍍液的沉積條件為陰極電流密度50mA/cm、鍍液pH 2. 5,操作溫度55°C, 使用純鐵或低碳鋼作陽(yáng)極,以純鐵更好,因?yàn)樘紝⑿纬申?yáng)極泥,并且陽(yáng)極面積應(yīng)稍大于陰極 面積。 采用上述電鍍液和沉積條件所到非晶態(tài)鐵磷合金鍍層含F(xiàn)e原子百分比為 77. 2% , P原子百分比含量為20. 8% ,余量為Al 。 非晶態(tài)鐵磷合金的電鍍液的配制方法,配制1升的電鍍液通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)將 作為絡(luò)合劑的15g檸檬酸鈉(Na3C6H507 *2H20)或10. 5g檸檬酸(C6H807 *H20)溶解于約700mL 水中,配制成擰檬酸鈉或擰檬酸水溶液,然后依次向此水溶液中加入2g抗壞血酸、30g硼酸 (H3B03) 、 110g硫酸亞鐵(FeS04 7H20) 、 10g氯化鈉(NaCl) 、20g硫酸鋁(Al2 (S04) 3 18H20), 充分?jǐn)嚢枞芙?,最后加?5g次亞磷酸鈉,待攪拌至完全溶解后,加入余量的水至總體積為 l升。 實(shí)施例二 本發(fā)明的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液,每升電鍍液中含有硫酸亞鐵 (FeS04 7H20) 140g,次亞磷酸鈉(NaH2P02 !120)3(^,擰檬酸鈉(Na3C6H507 2H20) 20g或擰檬 酸(C6H807鳴0)18g,硼酸(H3B03) 30g,氯化鈉(NaCl) 10g,硫酸鋁(A12(S04)3 18柳208,抗 壞血酸2g,余量為水。 上述電鍍液的沉積條件為陰極電流密度60mA/cm、鍍液pH 2. 3,操作溫度50°C, 使用純鐵或低碳鋼作陽(yáng)極,以純鐵更好,因?yàn)樘紝⑿纬申?yáng)極泥,并且陽(yáng)極面積應(yīng)稍大于陰極 面積。 采用上述電鍍液和沉積條件所到非晶態(tài)鐵磷合金鍍層含F(xiàn)e原子百分比為 76. 0% , P原子百分比含量為22.2%,余量為Al 。 非晶態(tài)鐵磷合金的電鍍液的配制方法,配制1升的電鍍液通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)將作為絡(luò)合劑的20g檸檬酸鈉(Na3C6H507 2H20)或18g檸檬酸(C6H807 H20)溶解于約700mL 水中,配制成擰檬酸鈉或擰檬酸水溶液,然后依次向此水溶液中加入2g抗壞血酸、30g硼酸 (H3B03) 、 140g硫酸亞鐵(FeS04 7H20) 、 10g氯化鈉(NaCl) 、20g硫酸鋁(Al2 (S04) 3 18H20), 充分?jǐn)嚢枞芙猓詈蠹尤?0g次亞磷酸鈉,待攪拌至完全溶解后,加入余量的水至總體積為 l升。 實(shí)施例三 本發(fā)明的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液,每升電鍍液中含有硫酸亞鐵 (FeS04 7H20) 140g,次亞磷酸鈉(NaH2P02 !120)4(^,擰檬酸鈉(Na3C6H507 2H20) 20g或擰檬 酸(C6H807鳴0)18g,硼酸(H3B03) 30g,氯化鈉(NaCl) 10g,硫酸鋁(A12(S04)3 18柳208,抗 壞血酸2g,余量為水。 上述電鍍液的沉積條件為陰極電流密度70mA/cm2,鍍液pH 2. 0,操作溫度50°C , 使用純鐵或低碳鋼作陽(yáng)極,以純鐵更好,因?yàn)樘紝⑿纬申?yáng)極泥,并且陽(yáng)極面積應(yīng)稍大于陰極 面積。 采用上述電鍍液和沉積條件所到非晶態(tài)鐵磷合金鍍層含F(xiàn)e原子百分比為 71.5X,P原子百分比含量為27. 1X,余量為A1。 非晶態(tài)鐵磷合金的電鍍液的配制方法,配制1升的電鍍液通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)將 作為絡(luò)合劑的20g檸檬酸鈉(Na3C6H507 2H20)或18g檸檬酸(C6H807 H20)溶解于約700mL 水中,配制成擰檬酸鈉或擰檬酸水溶液,然后依次向此水溶液中加入2g抗壞血酸、30g硼酸 (H3B03) 、 140g硫酸亞鐵(FeS04 7H20) 、 10g氯化鈉(NaCl) 、20g硫酸鋁(Al2 (S04) 3 18H20), 充分?jǐn)嚢枞芙?,最后加?0g次亞磷酸鈉,待攪拌至完全溶解后,加入余量的水至總體積為 l升。
實(shí)施例四 本發(fā)明的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液,每升電鍍液中含有硫酸亞鐵 (FeS04 7H20)200g,次亞磷酸鈉(NaH2P02 H^)50g,擰檬酸鈉(Na3C6H507 2H20) 30g或擰檬 酸(C6H807鳴0)21g,硼酸(H3B03) 30g,氯化鈉(NaCl) 10g,硫酸鋁(A12(S04)3 18柳208,抗 壞血酸2g,余量為水。 上述電鍍液的沉積條件為陰極電流密度80mA/cm2,鍍液pH 1. 8,操作溫度45 °C , 使用純鐵或低碳鋼作陽(yáng)極,以純鐵更好,因?yàn)樘紝⑿纬申?yáng)極泥,并且陽(yáng)極面積應(yīng)稍大于陰極 面積。 采用上述電鍍液和沉積條件所到非晶態(tài)鐵磷合金鍍層含F(xiàn)e原子百分比為 71. 0%, P原子百分比含量為27. 7%,余量為Al。 非晶態(tài)鐵磷合金的電鍍液的配制力法,配制1升的電鍍液通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)將 作為絡(luò)合劑的30g檸檬酸鈉(Na3C6H507 2H20)或21g檸檬酸(C6H807 H20)溶解于約700mL 水中,配制成擰檬酸鈉或擰檬酸水溶液,然后依次向此水溶液中加入2g抗壞血酸、30g硼酸 (H3B03) 、200g硫酸亞鐵(FeS04 7H20) 、 10g氯化鈉(NaCl) 、20g硫酸鋁(Al2 (S04) 3 18H20), 充分?jǐn)嚢枞芙?,最后加?0g次亞磷酸鈉,待攪拌至完全溶解后,加入余量的水至總體積為 l升。 應(yīng)用本發(fā)明的電鍍液制備非晶態(tài)鐵磷合金鍍層的方法如下以鋼鐵、鋅合金、黃銅 等為基體,先將基體打磨拋光,得到平整光亮的基體,然后堿性除油(加熱70 80°C , 3 5分鐘),水洗,酸洗,再水洗,以此基體為陰極,以低碳鋼(或純鐵)作陽(yáng)極,在45 55"C恒 溫的本發(fā)明的電鍍液中電沉積非晶態(tài)鐵磷合金鍍層,最后將非晶態(tài)鐵磷合金鍍層從電鍍液 中取出,依次水洗和干燥。
權(quán)利要求
非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液,其特征在于每升電鍍液中含有硫酸亞鐵110~200g,次亞磷酸鈉15~50g,作為絡(luò)合劑的檸檬酸鈉15~30g或檸檬酸10.5~21g,硼酸30g,氯化鈉10g,硫酸鋁20g,余量為水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液,其特征在于每升電鍍液中還含有 抗壞血酸2g。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液,其特征在于每升電鍍液中含有檸檬酸鈉15 30g或檸檬酸10. 5 21g。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液,其特征在于上述電鍍液的沉積條 件為陰極電流密度50 80mA/cm2,電鍍液pH值為1. 8 2. 5,操作溫度45 55°C ;使用 純鐵或低碳鋼作陽(yáng)極,并且陽(yáng)極面積應(yīng)稍大于陰極面積。
5. 非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液的配制方法,其特征在于配制1升的電鍍液通過(guò)如下方案 實(shí)現(xiàn)將作為絡(luò)合劑的15 30g檸檬酸鈉或10. 5 21g檸檬酸溶解于約700mL水中,配制 成擰檬酸鈉水溶液或擰檬酸水溶液,然后依次向此水溶液中加入30g硼酸、110 200g硫酸 亞鐵、10g氯化鈉、20g硫酸鋁,充分?jǐn)嚢枞芙猓詈笤偌尤?5 50g次亞磷酸鈉,待攪拌至 完全溶解后,加入余量的水至總體積為1升。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液的配制方法,其特征在于在加入上 述30g硼酸之前往上述水溶液中加入2g抗壞血酸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種非晶態(tài)鐵磷合金電鍍液及配制方法,每升電鍍液中含有硫酸亞鐵110~200g,次亞磷酸鈉15~50g,檸檬酸鈉15~30g或檸檬酸10.5~21g,硼酸30g,氯化鈉10g,硫酸鋁20g,抗壞血酸2g,余量為水。配制1升的電鍍液通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)將15~30g檸檬酸鈉或10.5~21g檸檬酸溶解于約700mL水中,配制成檸檬酸鈉水溶液或檸檬酸水溶液,然后依次向此水溶液中加入抗壞血酸2g、30g硼酸、110~200g硫酸業(yè)鐵、10g氯化鈉、20g硫酸鋁,充分?jǐn)嚢枞芙?,最后再加?5~50g次亞磷酸鈉,待攪拌至完全溶解后,加入余量的水至總體積為1升。通過(guò)本發(fā)明的電鍍液進(jìn)行電鍍后獲得的非晶態(tài)鐵磷合金鍍層表面缺陷較少,外觀呈銀白色,沒(méi)有裂縫,平滑致密,鍍層與基體結(jié)合力強(qiáng)。
文檔編號(hào)C25D3/56GK101760769SQ20101010141
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者宋運(yùn)建, 王森林 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)
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