專利名稱：一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳－磷－碳－氧合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬表面和某些非金屬表面的處理，特別是涉及一種化學(xué)復(fù)合鍍鍍鎳-磷-碳-氧合金鍍層的化學(xué)復(fù)合鍍鍍液的制備方法及用該化學(xué)復(fù)合鍍液鍍成的Ni-P-C-O合金鍍層。
現(xiàn)有技術(shù)化學(xué)鍍鎳是采用鎳鹽和還原劑在同一溶液中進行自催化的氧化還原反應(yīng)而在固體表面沉積出金屬鍍層的成膜技術(shù)，故稱為自催化鍍技術(shù)，是一種新興的表面工程技術(shù)，有關(guān)這方面技術(shù)的文章或?qū)＠琊埡裨?，李國華等.低溫堿性化學(xué)鍍鎳，[J].電鍍與精飾，1997，19(3)9～11；孫冬柏等.《化學(xué)鎳鉻磷非晶態(tài)合金的溶液及其鍍覆方法》，申請?zhí)?7115250.0；宋晶，沈啟賢《一種鎳·磷合金化學(xué)鍍層的化學(xué)鍍液的制備方法及其制品》，申請?zhí)?2135986.5。現(xiàn)有的自催化鍍鎳磷合金滿足不了各種工業(yè)部門對鍍層硬度耐磨性，耐蝕性、自潤滑性、導(dǎo)電性等多方面的要求，使得國內(nèi)外許多專家學(xué)者又大量地研究了在Ni-P合金中摻雜固體惰性微粒的復(fù)合相鍍層，稱化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù)，化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù)是近20年發(fā)展起來的制備金屬基復(fù)合材料的一種方法，有關(guān)這方面的文獻資料如郭忠誠.Ni-B-SiC化學(xué)復(fù)合鍍的研究及應(yīng)用，[J].材料保護，1995，25(4)34～36；湯酸寧，謝友柏.Ni-P-PTEE復(fù)合鍍層的研究及應(yīng)用[J].材料保護，1995，28(7)10～11；陽范文.Ni-P-SiC化學(xué)復(fù)合鍍研究，[J].桂林工學(xué)院學(xué)報，1998，18(2)187～189；化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù)是通過還原劑將金屬離子還原，并與鍍液中的陶瓷，樹脂或礦物等微粒共沉積而形成復(fù)合鍍層、由于鍍液中存在的陶瓷、樹脂或礦物等高度分散的微粒，因顆粒尺寸效應(yīng)和巨大的比表面積，施鍍時鍍液很不穩(wěn)定，鍍液維護和保養(yǎng)難度大，使絕大多數(shù)化學(xué)復(fù)合鍍工藝均沒有在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù)存在的缺點，發(fā)明一種化學(xué)復(fù)合鍍鍍液很穩(wěn)定的，鍍液易于維護和保養(yǎng)的，使用周期長并適合在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用的化學(xué)復(fù)合鍍方法以及應(yīng)用此方法制得的合金鍍層產(chǎn)品，具體來說，就是發(fā)明一種化學(xué)復(fù)合鍍鍍Ni-P-C-O合金復(fù)合鍍層的鍍液以及利用此鍍液鍍出的含Ni-P-C-O合金復(fù)合鍍層的產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的，即采用單一絡(luò)合劑檸檬酸鈉、緩沖劑醋酸銨和加速劑氟化鈉、光亮劑1，4-丁炔二醇的優(yōu)化搭配，在熱力學(xué)不穩(wěn)定的氧化還原體系中，使得光亮劑1，4-丁炔二醇不但吸附于鍍層表面，而且參與體系的氧化還原反應(yīng)，通過體系自由基能量的最低組合，從而得到具有鎳-磷-碳-氧四種元素的復(fù)合鍍層，完全克服了一般復(fù)合鍍方法在鍍液中加固體微粒而生成復(fù)合鍍層的方法，由于鍍液是一種均相溶液，因而穩(wěn)定性好，使用周期長，鍍液易于維護保養(yǎng)。
本發(fā)明工藝流程與一般復(fù)合鍍工藝流程相同，即鍍件化學(xué)除油→酸洗、水洗、堿洗、水洗→活化→化學(xué)復(fù)合鍍→水洗吹干。在工藝流程中，鍍件的活化是本工藝不可缺少的特征，化學(xué)復(fù)合鍍液的配方，配制方法和化學(xué)復(fù)合鍍的工藝條件是本發(fā)明特有的。
鍍件的活化是將鍍件經(jīng)化學(xué)除油，并經(jīng)酸洗、水洗、堿洗、水洗后，投入5％～10％的鹽酸溶液中浸泡20～60秒種，取出水洗干凈后再投入化學(xué)復(fù)合鍍鍍鎳-磷-碳-氧合金鍍層的化學(xué)復(fù)合鍍液中。
鍍鎳-磷-碳-氧合金復(fù)合鍍層的化學(xué)復(fù)合鍍鍍液制品按下列原料配比和方法配制稱取化學(xué)純或分析純的硫酸鎳NiSO4·6H2O33-36g，次磷酸鈉NaH2PO2·H2O36-42g，檸檬酸鈉Na3C6H5O7·2H2O20-24g，氟化鈉NaF 62-6.6g，醋酸銨NH4Ac 31-35g，1，4-丁炔二醇C4H4(OH)260～200mg，加蒸餾水1000mL，攪拌至溶解完全，用氨水或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH＝6.0～8.5，制成鍍鎳-磷-碳-氧復(fù)合鍍層的化學(xué)復(fù)合鍍液制品。鍍鎳-磷-碳-氧復(fù)合鍍層的化學(xué)復(fù)合鍍鍍液制品最佳配制原料配比和配制方法為稱取化學(xué)純或分析純的硫酸鎳NiSO4·6H2O 34克 次磷酸鈉NaH2PO2·H2O 38克 檸檬酸鈉Na3C6H5O7·2H2O 21克 氟化鈉NaF 6.3克 醋酸銨NH4Ac 33克1，4-丁炔二醇C4H4(OH)2120毫克，加蒸餾水1000毫升，攪拌至溶解完全，用氨水或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH＝6.5制成鍍鎳-磷-碳-氧復(fù)合鍍鍍層的化學(xué)鍍液制品。
本發(fā)明對鍍件施鍍條件是化學(xué)復(fù)合鍍鍍液溫度68～80℃，最佳溫度74±1℃，靜置施鍍1-1.5小時，而一般化學(xué)復(fù)合鍍都是采用攪拌施鍍的方法。
本發(fā)明不僅可以對活動順序比鎳不活潑的金屬如銅件施鍍，而且可以對活動順序比鎳活潑的金屬如鐵件施鍍；不僅可以對金屬物質(zhì)施鍍，而且還可以對非金屬物質(zhì)如塑料，玻璃施鍍。
在本發(fā)明的化學(xué)復(fù)合鍍鍍液中加入其他金屬鹽如鈷鹽或鈰鹽，可以生成相應(yīng)的鎳-磷-鈷合金鍍層或鎳-磷-鈰合金鍍層，從而滿足在航空、航天、機械、電子，石油化工等領(lǐng)域?qū)?fù)合鍍層的特殊需要。實施例1、對銅件施鍍?nèi)?0×20mm銅片三片，經(jīng)打磨、堿洗除油后經(jīng)酸洗、水洗、堿洗、水洗，然后置于5％-10％的鹽酸溶液中活化20～60Sec，用水沖洗后進行施鍍。
本實施例所采用的鍍液組成和操作條件如下

按實驗1、實驗2和實驗3的配料稱取原料，分別加入到1000ml蒸餾水中，在常溫常壓下攪拌至溶解完全，用1％NaOH溶液調(diào)節(jié)PH＝6.5，將處理好的銅片分別投入實驗1、實驗2、實驗3配制好的化學(xué)復(fù)合鍍鍍液中，升高溫度至74±1℃，靜置施鍍1小時，即得到鎳-磷-碳-氧合金光亮復(fù)合鍍層。


從實施例1可知，在上述三種復(fù)合鍍鍍液配方和施鍍條件范圍內(nèi)，在銅基上都能得到Ni-P-C-O合金的復(fù)合鍍層，其中以實驗3最好。
實施例2，對鐵件施鍍，鍍液組成和操作條件同實施例1，試驗結(jié)果如下

從實施例2可知，在上述三種復(fù)合鍍鍍液配方和施鍍條件范圍內(nèi)，在鐵電極上都能得出Ni-P-C-O合金的復(fù)合鍍層，其中以實驗3最好。
實施例3，對經(jīng)過氯化鈀活化的玻璃施鍍，鍍液組成和操作條件同實施例1，試驗結(jié)果如下


上述實施例1、2、3還對PH和溫度范圍做了試驗，施鍍溫度在68～80℃和PH＝6.0～8.5范圍內(nèi)，在上述基體上都能得到Ni-P-C-O合金鍍層。
除上述實驗外，本發(fā)明還對塑料進行復(fù)合鍍，也能得到Ni-P-C-O合金復(fù)合鍍鍍層本發(fā)明產(chǎn)品鍍層除具有一般化學(xué)鍍鎳磷鍍層的結(jié)晶致密，厚度均勻光滑，結(jié)構(gòu)牢固，耐磨、硬度高等優(yōu)點外，特別具有耐蝕性，在40％HNO3溶液中浸泡半小時也不產(chǎn)生氣泡或變黑，遠遠超過現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明復(fù)合鍍鍍液穩(wěn)定性好，能使用8個周期(初始鎳鹽被消耗而補加鎳鹽，補加鎳鹽累計重量達初始鍍液中鎳鹽的重量時記作一個周期)，能滿足工業(yè)生產(chǎn)需要，由于鍍液原材料組分少，易于對鍍液的維護和保養(yǎng)，且成本低，環(huán)境污染少。本發(fā)明鎳鹽的利用率高，體系PH調(diào)節(jié)范圍及溫度控制范圍寬，便于生產(chǎn)控制，能有效地降低生產(chǎn)成本。由于鍍液中避免了Ni-P合金中摻雜固體微粒而影響穩(wěn)定性問題，可以重復(fù)生產(chǎn)并穩(wěn)定使用，特別適于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明所得鍍層質(zhì)量好，耐腐蝕特別強，硬度和耐磨性優(yōu)于現(xiàn)有水平。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳-磷-碳-氧合金的方法，其特征是復(fù)合鍍鍍鎳-磷-碳-氧合金復(fù)合鍍層的化學(xué)復(fù)合鍍液制品按下列原料配比和方法配制稱取硫酸鎳(NiSO4·6H2O)33-36克次磷酸鈉(NaH2PO2·H2O) 36-42克檸檬酸鈉(Na3C6H5O7·2H2O) 20-24克氟化鈉(NaF) 6.2-6.6克醋酸銨(NH4Ac) 31-35克1，4-丁炔二醇C4H4(OH)260～200毫克，加蒸餾水1000毫升，攪拌至溶解完全，用氨水或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH＝6.0～8.5，制成鎳-磷-碳-氧復(fù)合鍍層的化學(xué)復(fù)合鍍鍍液制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳-磷-碳-氧合金的方法，其特征在于復(fù)合鍍鍍鎳-磷-碳-氧合金復(fù)合鍍層的化學(xué)復(fù)合鍍液制品最佳配制原料配比和配制方法為稱取硫酸鎳NiSO4·6H2O 34克次磷酸鈉NaH2PO2·H2O 38克檸檬酸鈉Na3C6H5O7·2H2O 21克氟化鈉NaF 6.3克醋酸銨NH4AC 33克1，4-丁炔二醇C4H4(OH)2120毫克加蒸餾水1000毫升，攪拌至溶解完全，用氨水或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH＝6.5制成鎳-磷-碳-氧合金復(fù)合鍍層的化學(xué)鍍液制品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳-磷-碳-氧合金的方法，其特征是施鍍時加熱溫度68～80℃，靜置施鍍1-1.5小時，控制溫度74±1℃，控制PH等于6.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳-磷-碳-氧合金的方法，其特征在于利用化學(xué)復(fù)合鍍鍍Ni-P-C-O合金鍍層的化學(xué)復(fù)合鍍鍍液鍍成的Ni-P-C-O合金鍍層產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳-磷-碳-氧合金的方法，其特征是施鍍鍍件材料為銅件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳-磷-碳-氧合金的方法，其特征是施鍍鍍件材料為鐵件。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳-磷-碳-氧合金的方法，其特征是施鍍鍍件材料為非金屬件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳-磷-碳-氧合金的方法，其特征是施鍍鍍件材料為玻璃。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳-磷-碳-氧合金的方法，其特征是施鍍鍍件材料為塑料。
全文摘要
本發(fā)明是一種化學(xué)復(fù)合鍍鎳－磷－碳－氧合金的方法及用該化學(xué)復(fù)合鍍液鍍成的Ni－P－C－O合金鍍層，本發(fā)明在硫酸鎳、次磷酸鈉溶液中，通過加入優(yōu)化搭配的加速劑，絡(luò)合劑、緩沖劑和光亮劑獲得Ni－P－C－O復(fù)合鍍鍍液，并利用此鍍液鍍出Ni－P－C－O合金復(fù)合鍍層產(chǎn)品，本發(fā)明完全克服了一般復(fù)合鍍方法在鍍液中加固體微粒而生成復(fù)合鍍層的方法，鍍液穩(wěn)定性好，使用周期長，易于維護保養(yǎng)，適于工業(yè)生產(chǎn)，鍍層結(jié)晶致密，厚度均勻光滑，結(jié)構(gòu)牢固，硬度高，特別具耐腐蝕性。
文檔編號C23C18/52GK1702195SQ200510003099
公開日2005年11月30日 申請日期2005年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者劉少友, 唐文華 申請人:黔東南民族師范高等?？茖W(xué)校