專利名稱：導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電鍍鋅生產(chǎn)線中導(dǎo)電輥技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著鋼鐵行業(yè)的不斷進(jìn)步和國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的不斷發(fā)展，作為關(guān)鍵部件的導(dǎo)電輥引起越來越多的關(guān)注。目前，各大鋼鐵企業(yè)中，導(dǎo)電輥廣泛應(yīng)用于鋼板的連續(xù)電鍍鋅、電鍍錫生產(chǎn)線上，主要用來傳送鋼板，并且在電鍍過程中傳導(dǎo)強(qiáng)大的陰極電流。導(dǎo)電輥的使用壽命長短不僅關(guān)系到生產(chǎn)效率的高低，企業(yè)效益的增減，更是與資源的充分利用、能源的節(jié)約、環(huán)境的保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。在生產(chǎn)過程中，導(dǎo)電輥主要作為傳送裝置使用，一方面?zhèn)鬟f鋼帶沿著生產(chǎn)線前進(jìn)，另一方面把外加電源提供的電子傳送到鋼帶表面，使得電鍍過程可以順利進(jìn)行。由于導(dǎo)電輥的使用工況惡劣，如一方面導(dǎo)電輥工作層的表面會(huì)接觸含有諸如氫離子、硫酸根離子、氯離子、鐵離子等腐蝕性介質(zhì)的電鍍液，另一方面導(dǎo)電輥工作層的表面與帶鋼之間不斷摩擦而引起磨損。因此，在實(shí)際使用過程中，導(dǎo)電輥在不長甚至很短的時(shí)間內(nèi)(2周-2個(gè)月)，其表面質(zhì)量就會(huì)發(fā)生惡化(如輥面出現(xiàn)網(wǎng)紋、大量深淺不一的麻坑等)，進(jìn)而嚴(yán)重影響了電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量，需要停機(jī)對導(dǎo)電輥進(jìn)行修復(fù)或者更換。導(dǎo)電輥的頻繁修復(fù)與更換，極大增加了生產(chǎn)成本并顯著影響了電鍍生產(chǎn)線的產(chǎn)量。所以延長導(dǎo)電輥的使用壽命是保障連續(xù)電鍍大生產(chǎn)進(jìn)程的關(guān)鍵。導(dǎo)電輥的工作層是決定導(dǎo)電輥壽命最關(guān)鍵的因素。傳統(tǒng)獲得所需包覆層的方法有堆焊，卷焊，粉末冶金等方法。但是三者都存在缺陷。堆焊對焊接工藝要求很高，容易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷；卷焊的包覆層易在焊縫處引起失效；粉末冶金存在孔隙率大的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)施本發(fā)明提供一種導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，包括以下步驟步驟一，SiO2表面預(yù)處理、修飾改性；步驟二，將硫酸鎳、乳酸、檸檬酸鈉、硼酸、丁二酸、次亞磷酸鈉、表面活性劑及光亮劑依次加入鍍槽內(nèi)，調(diào)節(jié)PH值，即得復(fù)合鍍液；步驟三，導(dǎo)電輥基體施鍍的預(yù)處理清洗導(dǎo)電輥基體表面的油脂、殘留的除油溶液、鈍化膜及殘留的活化溶液；步驟四，將Ni/Si02混合均勻，超聲分散，潤濕，加入到所述復(fù)合鍍液中，攪拌，加熱后，放入步驟三預(yù)處理的導(dǎo)電輥基體施鍍中；
步驟五，取出導(dǎo)電輥，經(jīng)過流動(dòng)水洗、干燥、磨修拋光處理，即得最終產(chǎn)物導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層。優(yōu)選的，步驟一中，所述SiO2表面預(yù)處理包括如下步驟微波濕刻蝕、親水處理、循環(huán)敏化、鈀鹽活化。優(yōu)選的，步驟二中，所述各組分的濃度為
硫酸鎳25 30g/L
次亞磷酸鈉27 32 g/L
乳酸10 13ml/L
檸檬酸鈉10 13g/L
硼酸8 10g/L
丁二酸O. 8 1.2mg/L
光亮劑O. 5 1.0rog/L
表面活性劑30 50mg/L。優(yōu)選的，步驟三中，所述導(dǎo)電輥基體施鍍的預(yù)處過程為打磨、拋光、堿洗除油、有機(jī)溶劑除油、活化，其活化的目的在于，由于導(dǎo)電輥基體表面可能存在的鈍化膜會(huì)嚴(yán)重影響基體和表面工作層的結(jié)合力，采用活化方法，除去導(dǎo)電輥基體表面的鈍化膜，為下一步的電鍍導(dǎo)電輥工作層做好準(zhǔn)備；優(yōu)選的，步驟三中，采用堿性溶液除油，所述堿性溶液包括如下濃度的各組分氫氧化鈉20 30g/L，碳酸鈉25 40g/L，磷酸三鈉25 40g/L，所述除油溫度為50 70°C，時(shí)間為5 10分鐘。優(yōu)選的，步驟四中，所述加熱溫度為80°C 90°C，pH值為4. 5 5.0，加熱時(shí)間為2 3小時(shí)。優(yōu)選的，步驟四中，所述SiO2的加入量為2. O 4. 5mg/L。優(yōu)選的，步驟四中，還包括以下步驟步驟一，電鍍將導(dǎo)電輥基體完全淹沒復(fù)合鍍液中，以導(dǎo)電輥基體為陰極，以鎳板或裝有鎳塊的鈦籃為陽極，在導(dǎo)電輥基體表面制備鎳基非晶合金工作層；步驟二,調(diào)節(jié)復(fù)合鍍液pH值； 步驟三，將磷酸加入復(fù)合鍍液中，在導(dǎo)電輥基體表面得到鎳基非晶合金工作層。優(yōu)選的，步驟一中，所述陽極與導(dǎo)電輥基體的間隔為35 40cm，電流密度為2 4A/dm2，電鍍液溫度為72 75°C。優(yōu)選的，步驟一中，所述電輥基體的轉(zhuǎn)速為70 90轉(zhuǎn)/分鐘。優(yōu)選的，步驟二中，采用鹽酸溶液調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)間隔為I 2小時(shí)。優(yōu)選的，步驟三中，所述磷酸的添加量為每通過500A/小時(shí)電量時(shí)，添加O. 5g/L。優(yōu)選的，所述導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的厚度為O. 05-1_，其中磷的百分?jǐn)?shù)為10 12%，所述百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果
(I)本發(fā)明針對現(xiàn)有的采用電鍍鉻制備導(dǎo)電輥工作層的方法，其方法存在陰極電流效率低，副反應(yīng)嚴(yán)重的局限性，導(dǎo)致了增加了能源消耗，另外嚴(yán)重的副反應(yīng)(如析氫)會(huì)使得電鍍制備的工作層存在微觀孔隙和裂紋；本發(fā)明采用的電鍍方法，陰極電流效率可以達(dá)到90%以上，有效節(jié)約能源，降低成本，同時(shí)由于很好的控制了副反應(yīng)，所制備的導(dǎo)電輥工作層組織均勻、致密、無微觀孔隙和裂紋；(2)本發(fā)明針對現(xiàn)有的采用導(dǎo)電輥工作層制備方法難以獲得非晶組織，所得到的材料組織結(jié)構(gòu)中存在晶界、位錯(cuò)、層錯(cuò)等晶體缺陷，然而這些缺陷是易于發(fā)生失效的薄弱主要因素；而本發(fā)明制得的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層，其硬度、抗高溫性能和耐磨性都得到了明顯提高。鎳磷非晶合金(磷含量為11 12% )，不存在晶界、位錯(cuò)、層錯(cuò)等晶體缺陷，因此具有優(yōu)異的耐腐蝕和力學(xué)性能；(3)本發(fā)明提供的導(dǎo)電輥工作層的制備方法，可以獲得較大厚度范圍的復(fù)合鍍層，其厚度為O. 05 1mm，當(dāng)表面失效后，可重新修磨，反復(fù)使用多次；(4)采用本發(fā)明制備的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層，當(dāng)復(fù)合鍍層達(dá)到使用壽命后，可采用電解退鍍的方法，在不影響導(dǎo)電輥基體的情況下，快速除去工作層，重新電鍍鎳基非晶合金復(fù)合鍍層，簡化了修復(fù)周期，還可以循環(huán)利用原來的導(dǎo)電輥基體，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本；(5)用本發(fā)明制備的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層無需采用復(fù)合電鍍方法，因此生產(chǎn)方法簡單、操作簡便、規(guī)范性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低，具有很大的實(shí)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā) 明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例涉及一種導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，包括以下步驟步驟一，SiO2表面預(yù)處理、修飾改性；步驟二，將硫酸鎳、乳酸、檸檬酸鈉、硼酸、丁二酸、次亞磷酸鈉、表面活性劑及光亮劑依次加入鍍槽內(nèi)，調(diào)節(jié)PH值，即得復(fù)合鍍液；步驟三，導(dǎo)電輥基體施鍍的預(yù)處理清洗導(dǎo)電輥基體表面的油脂、殘留的除油溶液、鈍化膜及殘留的活化溶液； 步驟四，將Ni/Si02混合均勻，超聲分散，潤濕，加入到所述復(fù)合鍍液中，攪拌，加熱后，放入步驟三預(yù)處理的導(dǎo)電輥基體施鍍中，其中加熱溫度為75V 90°C，鍍液中的pH值范圍為4. O 5. 0，施鍍時(shí)間約為2h ；步驟五，取出導(dǎo)電輥，經(jīng)過流動(dòng)水洗、干燥、磨修拋光處理，即得最終產(chǎn)物導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層。其中，步驟三中，采用堿性除油溶液，溶液由以下含量的各組分組成氫氧化鈉含量為15g/L，碳酸鈉含量為30g/L，磷酸三鈉含量為30g/L，除油溫度為60°C，除油時(shí)間為8分鐘。其中，步驟四還包括以下步驟第一步，將導(dǎo)電輥基體完全淹沒于復(fù)合鍍液中，以導(dǎo)電輥基體為陰極，以鎳板或裝有鎳塊的鈦籃為陽極，在導(dǎo)電輥基體表面制備鎳基非晶合金工作層，陽極與導(dǎo)電輥基體的距離為35cm，電流密度為2A/dm2，電鍍液溫度為73°C，所述電鍍液連續(xù)過濾，在次過程中，始終保持導(dǎo)電輥基體處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘。本步驟的目的在于，導(dǎo)電輥基體處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)以盡可能降低擴(kuò)散阻擋層效果，可提高陰極電流效率并獲得各處均勻分布的鍍層。第二步，定時(shí)維護(hù)復(fù)合鍍液pH值的穩(wěn)定，每隔I 2小時(shí)測量溶液的pH值，并在電鍍液中添加適量鹽酸，將復(fù)合鍍液PH值調(diào)節(jié)為2. O 2. 5之間。本步驟的目的在于，長時(shí)間電鍍過程中，復(fù)合鍍液的PH值會(huì)緩慢上升，過高的pH值會(huì)使得電鍍層質(zhì)量嚴(yán)重下降，因此需要在電鍍過程中，定時(shí)維護(hù)鍍液PH值的穩(wěn)定。第三步，電鍍過程中，定時(shí)向復(fù)合鍍液中添加磷酸，以維護(hù)復(fù)合鍍液中的磷酸含量，在導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層，其中，每隔I 2小時(shí)在電鍍液中添加適量磷酸，其中，磷酸的添加量根據(jù)每通過500A 小時(shí)電量，添加O. 5g/L磷酸。本步驟的目的在于，長時(shí)間電鍍過程中，電鍍液中的磷含量會(huì)緩慢降低，當(dāng)磷含量過低時(shí)，得到的鍍層將不在是N1-P非晶合金，因此需要在電鍍過程中，定時(shí)維護(hù)鍍液中的磷酸含量。將導(dǎo)電輥基體轉(zhuǎn)移至水平電鍍槽并被完全淹沒于電鍍液之前，用流動(dòng)水持續(xù)沖洗導(dǎo)電輥基體表面，保持導(dǎo)電輥基體表面始終處于潤濕狀態(tài)。本步驟的目的在于，避免活化后的導(dǎo)電輥基體表面在空氣中生成新的鈍化膜或腐蝕產(chǎn)物，進(jìn)而影響后續(xù)電鍍效果。其中，本實(shí)施例中的復(fù)合鍍液的成分為硫酸鎳的濃度為25g · Γ1，次亞磷酸鈉的濃度為30g ·Ι，乳酸的濃度為14ml 檸檬酸鈉的濃度為Ilg 硼酸的濃度為9g *L、丁二酸的濃度為1. Omg · L—1，光亮劑的濃度為O. 7mg · L—1，表面活性劑的濃度為40mg · L'其中，導(dǎo)電輥基體的材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼或哈氏合金。實(shí)施效果本實(shí)施例制得的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的厚度為O. 05 1mm，其磷含量為11 12% ;鍍層表面的形貌及顆粒分散程度采用掃描電子顯微鏡SEM觀察、分析；鍍層厚度采用金相顯微鏡結(jié)合千分尺測試；鍍層硬度采用顯微硬度計(jì)進(jìn)行測試，所加載荷為200g，時(shí)間為20s ;鍍層的耐磨性實(shí)驗(yàn)選取厚度為1.5111111的43鋼板為試樣，在麗-200摩擦磨損機(jī)上進(jìn)行測試。試驗(yàn)參數(shù)為載荷20N,轉(zhuǎn)數(shù)200r/min,磨損時(shí)間lOmin。實(shí)驗(yàn)測得復(fù)合鍍層中納米顆粒的沉積量為23%，較常規(guī)納米化學(xué)復(fù)合鍍層中納米粒子的沉積量有較大的提高。對比實(shí)驗(yàn)中=N1-P鍍層的厚度為1(^111，硬度為431取，4001熱處理后為643取，8001熱處理后為530HV;N1-P-納米SiO2復(fù)合鍍層的厚度為23 μ m，硬度為704HV，400°C熱處理后達(dá)到965HV，800°C熱處理后為826HV ；N1-P-Ni/Si02復(fù)合鍍層的厚度為36 μ m，硬度為938HV，400°C熱處理后可達(dá)到1267HV，800°C熱處理后為1325HV。N1-P化學(xué)鍍層的磨損量為17. 9mg, N1-P-納米SiO2化學(xué)復(fù)合鍍層的磨損量為11. 2mg, Ni_P_Ni/Si02化學(xué)復(fù)合鍍層的磨損量為2. 4mg。從此實(shí)施例可見N1-P-Ni/Si02復(fù)合鍍層的硬度、抗高溫性能和耐磨性都得到了明顯提高。實(shí)施例2
本實(shí)施例涉及一種導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，包括以下步驟步驟一，SiO2表面預(yù)處理、修飾改性；步驟二，將硫酸鎳、乳酸、檸檬酸鈉、硼酸、丁二酸、次亞磷酸鈉、表面活性劑及光亮劑依次加入鍍槽內(nèi)，調(diào)節(jié)PH值，即得復(fù)合鍍液；步驟三導(dǎo)電輥基體施鍍的預(yù)處理清洗導(dǎo)電輥基體表面的油脂、殘留的除油溶液、鈍化膜及殘留的活化溶液；步驟四，將Ni/Si02混合均勻，超聲分散，潤濕，加入到所述復(fù)合鍍液中，攪拌，加熱后，放入步驟三預(yù)處理的導(dǎo)電輥基體施鍍中，其中溫度為75V 90°C，鍍液中的pH值范圍為4. O 5. 0，施鍍時(shí)間約為2h ；步驟五，取出導(dǎo)電輥，經(jīng)過流動(dòng)水洗、干燥、磨修拋光處理，即得最終產(chǎn)物導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層。其中，步驟三中，采用堿性除油溶液，溶液由以下含量的各組分組成氫氧化鈉含量為15g/L，碳酸鈉含量為30g/L，磷酸三鈉含量為30g/L，除油溫度為60°C，除油時(shí)間為8分鐘其中，步驟四還包括以下步驟第一步，將導(dǎo)電輥基體完全淹沒于復(fù)合鍍液中，以導(dǎo)電輥基體為陰極，以鎳板或裝有鎳塊的鈦籃 為陽極，在導(dǎo)電輥基體表面制備鎳基非晶合金工作層，陽極與導(dǎo)電輥基體的距離為35cm，電流密度為4A/dm2，復(fù)合鍍液溫度為73°C，所述電鍍液連續(xù)過濾。在次過程中，始終保持導(dǎo)電輥基體處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘。本步驟的目的在于，導(dǎo)電輥基體處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)以盡可能降低擴(kuò)散阻擋層效果，可提高陰極電流效率并獲得各處均勻分布的鍍層。第二步，定時(shí)維護(hù)復(fù)合鍍液pH值的穩(wěn)定，每隔I 2小時(shí)測量溶液的pH值，并在電鍍液中添加適量鹽酸，將復(fù)合鍍液PH值調(diào)節(jié)為2. O 2. 5之間。本步驟的目的在于，長時(shí)間電鍍過程中，復(fù)合鍍液的PH值會(huì)緩慢上升，過高的pH值會(huì)使得電鍍層質(zhì)量嚴(yán)重下降，因此需要在電鍍過程中，定時(shí)維護(hù)鍍液PH值的穩(wěn)定。第三步，電鍍過程中，定時(shí)向復(fù)合鍍液中添加磷酸，以維護(hù)復(fù)合鍍液中的磷酸含量，在導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層，其中，每隔I 2小時(shí)在電鍍液中添加適量磷酸，其中，磷酸的添加量根據(jù)每通過500A 小時(shí)電量，添加O. 5g/L磷酸。本步驟的目的在于，長時(shí)間電鍍過程中，電鍍液中的磷含量會(huì)緩慢降低，當(dāng)磷含量過低時(shí)，得到的鍍層將不在是N1-P非晶合金，因此需要在電鍍過程中，定時(shí)維護(hù)鍍液中的磷酸含量。將導(dǎo)電輥基體轉(zhuǎn)移至水平電鍍槽并被完全淹沒于電鍍液之前，用流動(dòng)水持續(xù)沖洗導(dǎo)電輥基體表面，保持導(dǎo)電輥基體表面始終處于潤濕狀態(tài)。本步驟的目的在于，避免活化后的導(dǎo)電輥基體表面在空氣中生成新的鈍化膜或腐蝕產(chǎn)物，進(jìn)而影響后續(xù)電鍍效果。其中，本實(shí)施例中的復(fù)合鍍液的成分為硫酸鎳的濃度為25g · Γ1，次亞磷酸鈉的濃度為27g ·ΙΛ乳酸的濃度為12ml 檸檬酸鈉的濃度為IOg f1、硼酸的濃度為IOg *L、丁二酸的濃度為1. Omg · L—1，光亮劑的濃度為O. 7mg · L—1，表面活性劑的濃度為40mg · L'其中，導(dǎo)電輥基體的材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼或哈氏合金。實(shí)施效果本實(shí)施例制得的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的O. 05 1mm，其磷含量為11 12%。鍍層表面的形貌及顆粒分散程度采用掃描電子顯微鏡SEM觀察、分析；鍍層厚度采用金相顯微鏡結(jié)合千分尺測試；鍍層硬度采用顯微硬度計(jì)進(jìn)行測試，所加載荷為200g，時(shí)間為20s ;鍍層的耐磨性實(shí)驗(yàn)選取厚度為1.5111111的43鋼板為試樣，在麗-200摩擦磨損機(jī)上進(jìn)行測試。試驗(yàn)參數(shù)為載荷20N,轉(zhuǎn)數(shù)200r/min,磨損時(shí)間lOmin。實(shí)驗(yàn)測得復(fù)合鍍層中納米顆粒的沉積量為21 %，較常規(guī)納米化學(xué)復(fù)合鍍層中納米粒子的沉積量有較大的提高。對比實(shí)驗(yàn)中=N1-P鍍層的厚度為9μπι，硬度為410HV，400°C熱處理后為626HV，800°C熱處理后為504HV ；N1-P-納米SiO2復(fù)合鍍層的厚度為21 μ m,硬度為664HV，400°C熱處理后達(dá)到896HV，800°C熱處理后為755HV ；N1-P-Ni/Si02復(fù)合鍍層的厚度為31 μ m，硬度為852HV，400°C熱處理后可達(dá)到1227HV，800°C熱處理后為1283HV。N1-P化學(xué)鍍層的磨損量為19. 3mg, N1-P-納米SiO2化學(xué)復(fù)合鍍層的磨損量為11. 9mg, Ni_P_Ni/Si02化學(xué)復(fù)合鍍層的磨損量為2. 7mg。從此實(shí)施例可見N1-P-Ni/Si02復(fù)合鍍層的硬度、抗高溫性能和耐磨性都得到了明顯提高。實(shí)施例3本實(shí)施例涉及一種導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，包括以下步驟步驟一，SiO2表面預(yù)處理、修飾改性；步驟二，將硫酸鎳、乳酸、檸檬酸鈉、硼酸、丁二酸、次亞磷酸鈉、表面活性劑及光亮劑依次加入鍍槽內(nèi)，調(diào)節(jié)PH值，即得復(fù)合鍍液；步驟三導(dǎo)電輥基體`施鍍的預(yù)處理清洗導(dǎo)電輥基體表面的油脂、殘留的除油溶液、鈍化膜及殘留的活化溶液；步驟四，將Ni/Si02混合均勻，超聲分散，潤濕，加入到所述復(fù)合鍍液中，攪拌，加熱后，放入步驟三預(yù)處理的導(dǎo)電輥基體施鍍中，其中溫度為75V 90°C，復(fù)合鍍液中的pH值范圍為4. O 5. O，施鍍時(shí)間約為2h ；步驟五，取出導(dǎo)電輥，經(jīng)過流動(dòng)水洗、干燥、磨修拋光處理，即得最終產(chǎn)物導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層。其中，步驟三中，采用堿性除油溶液，溶液由以下含量的各組分組成氫氧化鈉含量為20g/L，碳酸鈉含量為25g/L，磷酸三鈉含量為25g/L，除油溫度為60°C，除油時(shí)間為8分鐘，其中，步驟四還包括以下步驟第一步，將導(dǎo)電輥基體完全淹沒于復(fù)合鍍液中，以導(dǎo)電輥基體為陰極，以鎳板或裝有鎳塊的鈦籃為陽極，在導(dǎo)電輥基體表面制備鎳基非晶合金工作層，陽極與導(dǎo)電輥基體的距離為35cm，電流密度為4A/dm2，電鍍液溫度為73°C，所述電鍍液連續(xù)過濾。在次過程中，始終保持導(dǎo)電輥基體處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘。本步驟的目的在于，導(dǎo)電輥基體處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)以盡可能降低擴(kuò)散阻擋層效果，可提高陰極電流效率并獲得各處均勻分布的鍍層。第二步，定時(shí)維護(hù)復(fù)合鍍液pH值的穩(wěn)定，每隔I 2小時(shí)測量溶液的pH值，并在電鍍液中添加適量鹽酸，將復(fù)合鍍液PH值調(diào)節(jié)為2. O 2. 5之間。本步驟的目的在于，長時(shí)間電鍍過程中，復(fù)合鍍液的PH值會(huì)緩慢上升，過高的pH值會(huì)使得電鍍層質(zhì)量嚴(yán)重下降，因此需要在電鍍過程中，定時(shí)維護(hù)復(fù)合鍍液PH值的穩(wěn)定。第三步，電鍍過程中，定時(shí)向復(fù)合鍍液中添加磷酸，以維護(hù)復(fù)合鍍液中的磷酸含量，在導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層，其中，每隔I 2小時(shí)在電鍍液中添加適量磷酸，其中，磷酸的添加量根據(jù)每通過500A 小時(shí)電量，添加O. 5g/L磷酸。本步驟的目的在于，長時(shí)間電鍍過程中，電鍍液中的磷含量會(huì)緩慢降低，當(dāng)磷含量過低時(shí)，得到的鍍層將不在是N1-P非晶合金，因此需要在電鍍過程中，定時(shí)維護(hù)鍍液中的磷酸含量。將導(dǎo)電輥基體轉(zhuǎn)移至水平電鍍槽并被完全淹沒于電鍍液之前，用流動(dòng)水持續(xù)沖洗導(dǎo)電輥基體表面，保持導(dǎo)電輥基體表面始終處于潤濕狀態(tài)。本步驟的目的在于，避免活化后的導(dǎo)電輥基體表面在空氣中生成新的鈍化膜或腐蝕產(chǎn)物，進(jìn)而影響后續(xù)電鍍效果。其中，本實(shí)施例中的復(fù)合鍍液的成分為硫酸鎳的濃度為30g · Γ1，次亞磷酸鈉的濃度為32g ·ΙΛ乳酸的濃度為IOml 檸檬酸鈉的濃度為13g ·Ι^、硼酸的濃度為8g *L、丁二酸的濃度為O. 8mg · L_\光亮劑的濃度為O. 5mg · L—1，表面活性劑的濃度為30mg · L'其中，導(dǎo)電輥基體的材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼或哈氏合金。實(shí)施效果本實(shí)施例制得的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的O. 05 1mm，其磷含量為11 12%。鍍層表面的形貌及顆粒分散程度采用掃描電子顯微鏡SEM觀察、分析；鍍層厚度采用金相顯微鏡結(jié)合千分尺測試；鍍層硬度采用顯微硬度計(jì)進(jìn)行測試，所加載荷為200g，時(shí)間為20s ;鍍層的耐磨性實(shí)驗(yàn)選取厚度為1.5111111的43鋼板為試樣，在麗-200摩擦磨損機(jī)上進(jìn)行測試。試驗(yàn)參數(shù)為載荷20N,轉(zhuǎn)數(shù)200r/min,磨損時(shí)間lOmin。實(shí)驗(yàn)測得復(fù)合鍍層中納米顆粒的沉積量為21 %，較常規(guī)納米化學(xué)復(fù)合鍍層中納米粒子的沉積量有較大的提高。對比實(shí)驗(yàn)中=N1-P鍍層的厚度為9μπι，硬度為410HV，400°C熱處理后為626HV，800°C熱處理后為504HV ； N1-P-納米SiO2復(fù)合鍍層的厚度為21 μ m，硬度為664HV，400°C熱處理后達(dá)到896HV，800°C熱處理后為755HV ；N1-P-Ni/Si02復(fù)合鍍層的厚度為31 μ m，硬度為852HV，400°C熱處理后可達(dá)到1227HV，800°C熱處理后為1283HV。N1-P化學(xué)鍍層的磨損量為19. 3mg, N1-P-納米SiO2化學(xué)復(fù)合鍍層的磨損量為11. 9mg, Ni_P_Ni/Si02化學(xué)復(fù)合鍍層的磨損量為2. 7mg。從此實(shí)施例可見N1-P-Ni/Si02復(fù)合鍍層的硬度、抗高溫性能和耐磨性都得到了明顯提高。實(shí)施例4本實(shí)施例涉及一種導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，包括以下步驟步驟一，SiO2表面預(yù)處理、修飾改性；步驟二，將硫酸鎳、乳酸、檸檬酸鈉、硼酸、丁二酸、次亞磷酸鈉、表面活性劑及光亮劑依次加入鍍槽內(nèi)，調(diào)節(jié)PH值，即得復(fù)合鍍液；步驟三導(dǎo)電輥基體施鍍的預(yù)處理清洗導(dǎo)電輥基體表面的油脂、殘留的除油溶液、鈍化膜及殘留的活化溶液；步驟四，將Ni/Si02混合均勻，超聲分散，潤濕，加入到所述復(fù)合鍍液中，攪拌，加熱后，放入步驟三預(yù)處理的導(dǎo)電輥基體施鍍中，其中溫度為75V 90°C，復(fù)合鍍液中的pH值范圍為4. O 5. O，施鍍時(shí)間約為2h ；步驟五，取出導(dǎo)電輥，經(jīng)過流動(dòng)水洗、干燥、磨修拋光處理，即得最終產(chǎn)物導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層。其中，步驟三中，采用堿性除油溶液，溶液由以下含量的各組分組成氫氧化鈉含量為30g/L，碳酸鈉含量為40g/L，磷酸三鈉含量為40g/L，除油溫度為60°C，除油時(shí)間為8分鐘，其中，步驟四還包括以下步驟第一步，將導(dǎo)電輥基體完全淹沒于復(fù)合鍍液中，以導(dǎo)電輥基體為陰極，以鎳板或裝有鎳塊的鈦籃為陽極，在導(dǎo)電輥基體表面制備鎳基非晶合金工作層，陽極與導(dǎo)電輥基體的距離為35cm，電流密度為4A/dm2，電鍍液溫度為73°C，所述電鍍液連續(xù)過濾。在次過程中，始終保持導(dǎo)電輥基體處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘。本步驟的目的在于，導(dǎo)電輥基體處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)以盡可能降低擴(kuò)散阻擋層效果，可提高陰極電流效率并獲得各處均勻分布的鍍層。第二步，定時(shí)維護(hù)復(fù)合鍍液pH值的穩(wěn)定，每隔I 2小時(shí)測量溶液的pH值，并在電鍍液中添加適量鹽酸，將復(fù)合鍍液PH值調(diào)節(jié)為2. O 2. 5之間。本步驟的目的在于，長時(shí)間電鍍過程中，復(fù)合鍍液的PH值會(huì)緩慢上升，過高的pH值會(huì)使得電鍍層質(zhì)量嚴(yán)重下降，因此需要在電鍍過程中，定時(shí)維護(hù)復(fù)合鍍液PH值的穩(wěn)定。第三步，電鍍過程中，定時(shí)向復(fù)合鍍液中添加磷酸，以維護(hù)復(fù)合鍍液中的磷酸含量，在導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層，其中，每隔I 2小時(shí)在電鍍液中添加適量磷酸，其中，磷酸的添加量根據(jù)每通過500A 小時(shí)電量，添加O. 5g/L磷酸。本步驟的目的在于，長時(shí)間電鍍過程中，電鍍液中的磷含量會(huì)緩慢降低，當(dāng)磷含量過低時(shí)，得到的鍍層將不在是N1-P非晶合金，因此需要在電鍍過程中，定時(shí)維護(hù)鍍液中的磷酸含量。將導(dǎo)電輥基體轉(zhuǎn)移至水平電鍍槽并被完全淹沒于電鍍液之前，用流動(dòng)水持續(xù)沖洗導(dǎo)電輥基體表面，保持導(dǎo)電輥基體表面始終處于潤濕狀態(tài)。本步驟的目的在于，避免活化后的導(dǎo)電輥基體表面在空氣中生成新的鈍化膜或腐蝕產(chǎn)物，進(jìn)而影響后續(xù)電鍍效果。其中，本實(shí)施例中的復(fù)合鍍液的成分為硫酸鎳的濃度為30g · Γ1，次亞磷酸鈉的濃度為32g ·ΙΛ乳酸的濃度為13ml 檸檬酸鈉的濃度為13g ·Ι^、硼酸的濃度為8g *L、丁二酸的濃度為1. 2mg · L_\光亮劑的濃度為1. Omg · L—1，表面活性劑的濃度為50mg · L'其中，導(dǎo)電輥基體的材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼或哈氏合金。實(shí)施效果本實(shí)施例制得的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的O. 05 1mm，其磷含量為11 12%。鍍層表面的形貌及顆粒分散程度采用掃描電子顯微鏡SEM觀察、分析；鍍層厚度采用金相顯微鏡結(jié)合千分尺測試；鍍層硬度采用顯微硬度計(jì)進(jìn)行測試，所加載荷為200g，時(shí)間為20s ;鍍層的耐磨性實(shí)驗(yàn)選取厚度為1.5111111的43鋼板為試樣，在麗-200摩擦磨損機(jī)上進(jìn)行測試。試驗(yàn)參數(shù)為載荷20N,轉(zhuǎn)數(shù)200r/min,磨損時(shí)間lOmin。實(shí)驗(yàn)測得復(fù)合鍍層中納米顆粒的沉積量為21 %，較常規(guī)納米化學(xué)復(fù)合鍍層中納米粒子的沉積量有較大的提高。對比實(shí)驗(yàn)中=N1-P鍍層的厚度為9μπι，硬度為410HV，400°C熱處理后為626HV，800°C熱處理后為504HV ；N1-P-納米Si02復(fù)合鍍層的厚度為21 μ m，硬度為664HV，400°C熱處理后達(dá)到896HV，800°C熱處理后為755HV ；N1-P-Ni/Si02復(fù)合鍍層的厚度為31 μ m，硬度為852HV，400°C熱處理后可達(dá)到1227HV，800°C熱處理后為1283HV。N1-P化學(xué)鍍層的磨損量為19. 3mg, N1-P-納米SiO2化學(xué)復(fù)合鍍層的磨損量為11. 9mg, Ni_P_Ni/Si02化學(xué)復(fù)合鍍層的磨損量為2.7mg。從此實(shí)施例可見N1-P-Ni/Si02復(fù)合鍍層的硬度、抗高溫性能和耐磨性都得到了明顯提高。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，SiO2表面預(yù)處理、修飾改性；步驟二，將硫酸鎳、乳酸、檸檬酸鈉、硼酸、丁二酸、次亞磷酸鈉、表面活性劑及光亮劑依次加入鍍槽內(nèi)，調(diào)節(jié)PH值，即得復(fù)合鍍液；步驟三，導(dǎo)電輥基體施鍍的預(yù)處清洗導(dǎo)電輥基體表面的油脂、殘留的除油溶液、鈍化膜及殘留的活化溶液；步驟四，將Ni/Si02混合均勻，超聲分散，潤濕，加入到所述復(fù)合鍍液中，攪拌，加熱后，放入步驟三預(yù)處理的導(dǎo)電輥基體施鍍中；步驟五，取出導(dǎo)電輥，經(jīng)過流動(dòng)水洗、干燥、磨修拋光處理，即得最終產(chǎn)物導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述SiO2表面預(yù)處理包括如下步驟微波濕刻蝕、親水處理、循環(huán)敏化、鈀鹽活化。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述各組分的濃度為硫酸鎳25 30g/L次亞磷酸鈉27 32 g/L乳酸10 13ml/L檸檬酸鈉10 13g/L賴酸8 10g/L丁二酸O 8 1.2rag/L光亮劑O. 5 1.0rag/L表面活性劑30 50mg/L。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，步驟三中，所述導(dǎo)電輥基體施鍍包括如下步驟打磨、拋光、堿洗除油、有機(jī)溶劑除油、活化。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，步驟三中，采用堿性溶液除油，所述堿性溶液包括如下濃度的各組分氫氧化鈉 20 30g/L碳酸鈉 25 40g/L磷酸三鈉 25 40g/L所述除油溫度為50 70°C，時(shí)間為5 10分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，步驟四中，所述加熱溫度為80°C 90°C，pH值為4. 5 5. 0，加熱時(shí)間為2 3小時(shí)。
7.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，步驟四中，所述SiO2的加入量為2. O 4. 5mg/L。
8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，步驟四中，還包括以下步驟步驟一，電鍍將導(dǎo)電輥基體完全淹沒復(fù)合鍍液中，以導(dǎo)電輥基體為陰極，以鎳板或裝有鎳塊的鈦籃為陽極，在導(dǎo)電輥基體表面制備鎳基非晶合金工作層；步驟二，調(diào)節(jié)復(fù)合鍍液pH值；步驟三，將磷酸加入復(fù)合鍍液中，在導(dǎo)電輥基體表面得到鎳基非晶合金工作層。
9.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述陽極與導(dǎo)電輥基體的間隔為35 40cm，電流密度為2 4A/dm2，電鍍液溫度為72 75°C。
10.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述電輥基體的轉(zhuǎn)速為70 90轉(zhuǎn)/分鐘；步驟二中，采用鹽酸溶液調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)間隔為I 2小時(shí)；步驟三中，所述磷酸的添加量為每通過500A/小時(shí)電量時(shí),添加O. 5g/L ；所述導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的厚度為O. 05 1_，其中磷的百分?jǐn)?shù)為10 12%，所述百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電輥用二氧化硅顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合鍍層的制備方法，包括步驟一，SiO2表面預(yù)處理；步驟二，將硫酸鎳、乳酸、檸檬酸鈉、硼酸、丁二酸、次亞磷酸鈉、表面活性劑及光亮劑加入鍍槽內(nèi)，即得復(fù)合鍍液；步驟三，導(dǎo)電輥基體施鍍的預(yù)處；步驟四，將Ni/SiO2混合均勻，超聲分散，潤濕，加入到所述復(fù)合鍍液中，攪拌，加熱后，放入步驟三預(yù)處理的導(dǎo)電輥基體施鍍中；步驟五，取出導(dǎo)電輥，經(jīng)過處理，即得最終產(chǎn)物。本發(fā)明組織致密、均一，無孔隙、微裂紋，且具有較高的硬度、抗高溫性能和耐磨性能，克服了傳統(tǒng)技術(shù)所制備的導(dǎo)電輥工作層中存在的晶界、位錯(cuò)、層錯(cuò)等晶體缺陷，滿足了電鍍鋅用導(dǎo)電輥所需的耐腐蝕和力學(xué)性能要求，有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號C25D7/00GK103031585SQ20121056739
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者龔臣燕, 鐘澄, 胡文彬 申請人:上海交通大學(xué)