一種電鍍液及利用其制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電鍍液及利用其制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工 藝，屬于金屬沉積電鍍工藝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電沉積是重要的表面工程技術(shù)之一，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，電沉積從一 般的裝飾防護(hù)向高耐蝕、精飾及功能性方向發(fā)展。金屬合金鍍層因具有許多單元素金屬鍍 層所不具備的優(yōu)秀綜合性能，在各領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層， 鍍層光亮平整、組織致密，具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蝕性能，對環(huán)境的污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 鉻，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種納米晶鐵_鈷-鎳_磷四元 合金鍍層的電沉積制備工藝，使獲得的鍍層具有較高的表面硬度、高耐磨性和高耐腐蝕性。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種電鍍液，其特征是，所述電鍍液的溶液為去離子水，溶 質(zhì)的各組分及質(zhì)量體積濃度為：
[0005] 麵 04 ?植20 100~160g/L, NiClr6H：>〇 20-60 g/L, FcS〇4-7H,C) 10-30 g/L, GoC12-7H2Q .20-40 g/L, H3PO3 i()-60g/L, H；,B〇3 20-60 g/L, 貯樣酸 3 輸 2:0~80. g；/L，. 抗壞血酸 2~20 g/L， 十二烷基硫酸鈉0.04~0.2 g/LP
[0006] -種利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷_鎳-磷四元合金鍍層的工藝，包括鍍件的預(yù) 處理和電沉積處理過程，其特征是，將經(jīng)過預(yù)處理的鍍件做陰極，鎳板做陽極，直接置入電 鍍液中進(jìn)行直流電沉積，最終獲得光亮平整、組織致密的四元納米合金鍍層。
[0007] 前述的利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工藝，其特征是，
[0008] 具體工藝過程如下：
[0009] (1)按照上述組分及質(zhì)量體積濃度配制電鍍液；
[0010] (2)鍍件的預(yù)處理：將被鍍基體表面除油、活化預(yù)處理，去除鍍件表面的油、污垢 層和氧化層；
[0011] (3)電沉積過程：將作為陰極的鍍件和作為陽極的鎳板置入步驟（1)配制的電鍍 液中進(jìn)行直流電沉積，最終獲得光亮平整、組織致密的四元納米合金鍍層。
[0012] 前述的利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工藝，其特征是，所 述的電沉積過程之后還包括電沉積后處理的步驟：將電沉積后的鍍件進(jìn)行水洗，并在清洗 后用吹風(fēng)機(jī)吹干。
[0013] 前述的利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工藝，其特征是，所 述的直流電沉積采用的電流密度為2~4A/dm 2。
[0014] 前述的利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工藝，其特征是，所 述的電沉積溫度50~70°C，電沉積時(shí)間為2~3h。
[0015] 前述的利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工藝，其特征是，所 述電鍍液的pH值為1.5~3。
[0016] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：
[0017] 1、鍍液環(huán)保，對環(huán)境的污染小，廢液中不含六價(jià)鉻；
[0018] 2、鍍層為納米晶，光亮平整、組織致密；
[0019] 3、硬度高，能達(dá)到1000HV以上，耐磨性能好；
[0020] 4、耐腐蝕性能好。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的納米合金鍍層顯微鏡（SEM)示意圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的納米合金鍍層顯微鏡（SEM)示意圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的納米合金鍍層顯微鏡（SEM)示意圖；
[0024] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的納米合金鍍層X射線衍射（XRD)示意圖；
[0025] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的納米合金鍍層X射線衍射（XRD)示意圖；
[0026] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例3的納米合金鍍層X射線衍射（XRD)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028] 實(shí)施例1 :
[0029] 本實(shí)施例中所用的電鍍液的組成如下，按質(zhì)量體積濃度（g/L):
[0030] NiS〇r6H?0 120， NiClr6H20 40， FcS04-7H20 肌CoC12-7H20 10, H,PO? 10， H3BO', 3〇y 檸檬酸三鈉 40， 抗壞血酸 10， 十二烷基硫酸鈉0.08。
[0031] 其中，所述電鍍液的pH值為3。
[0032] -種利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷_鎳-磷四元合金鍍層的工藝，具體工藝過程 如下：
[0033] (1)按照上述組分及質(zhì)量體積濃度配制電沉積納米晶鐵-鈷_鎳-磷合金電鍍液；
[0034] (2)鍍件的預(yù)處理：將被鍍基體表面除油、活化預(yù)處理，去除鍍件表面的油、污垢 層和氧化層；
[0035] (3)電沉積過程：將作為陰極的鍍件和作為陽極的鎳板置入步驟⑴配制的電鍍 液中進(jìn)行直流電沉積，電流密度為2A/dm 2,保持電沉積溫度65°C，電沉積時(shí)間2h，最終獲得 光亮平整、組織致密的四元納米合金鍍層。
[0036] (4)電沉積后處理：將電沉積后的鍍件進(jìn)行水洗，并在清洗后用吹風(fēng)機(jī)吹干。
[0037] 實(shí)施例2
[0038] 本實(shí)施例中所用的電鍍液的組成如下，按質(zhì)量體積濃度（g/L):
[0039] NiS04-6H：0 12Q
[0040] NiClr〇H20 40， FcS0r7H：0 20, CoClr7H20 10， H-;PCh 20， 3Q， 檸檬酸三鈉 40， 抗壞血酸： 十二猶基硫酸鈉0,08。
[0041 ] 其中，所述電鍍液的pH值為2. 5。
[0042] -種利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工藝，具體工藝過程 如下：
[0043] (1)按照上述組分及質(zhì)量體積濃度配制電沉積納米晶鐵-鈷_鎳-磷合金電鍍液；
[0044] (2)鍍件的預(yù)處理：將被鍍基體表面除油、活化預(yù)處理，去除鍍件表面的油、污垢 層和氧化層；
[0045] (3)電沉積過程：將作為陰極的鍍件和作為陽極的鎳板置入步驟（1)配制的電鍍 液中進(jìn)行直流電沉積，電流密度為3A/dm 2,保持電沉積溫度65°C，電沉積時(shí)間2h，最終獲得 光亮平整、組織致密的四元納米合金鍍層。
[0046] (4)電沉積后處理：將電沉積后的鍍件進(jìn)行水洗，并在清洗后用吹風(fēng)機(jī)吹干。
[0047] 實(shí)施例3
[0048] 本實(shí)施例中所用的電鍍液的組成如下，按質(zhì)量體積濃度（g/L):
[0049] NiS04-6H70 120 NiClr6H20 40 FoS04-7H20 20， GoCI2-7H20 10- H.'PO，' 40， H3BO', 3〇y 梓檬酸二鈉 40,
[0050] 抗壞血酸 1:0， 十>^烷基硫酸納0.0:8。.
[0051] 電鍍液的pH值為1.5。
[0052] -種利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工藝，具體工藝過程 如下：
[0053] (1)按照上述組分及質(zhì)量體積濃度配制電沉積納米晶鐵-鈷_鎳-磷合金電鍍液；
[0054] (2)鍍件的預(yù)處理：將被鍍基體表面除油、活化預(yù)處理，去除鍍件表面的油、污垢 層和氧化層；
[0055] (3)電沉積過程：將作為陰極的鍍件和作為陽極的鎳板置入步驟（1)配制的電鍍 液中進(jìn)行直流電沉積，電流密度為4A/dm 2,保持電沉積溫度65°C，電沉積時(shí)間2h，最終獲得 光亮平整、組織致密的四元納米合金鍍層。
[0056] (4)電沉積后處理：將電沉積后的鍍件進(jìn)行水洗，并在清洗后用吹風(fēng)機(jī)吹干。
[0057] 對實(shí)施例所得鍍層的耐蝕性試驗(yàn)：
[0058] 采用極化曲線來測量合金的耐腐蝕性：在PS-268A電化學(xué)工作站上進(jìn)行，腐蝕液 為3. 5% NaCl溶液，參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為Pt電極，合金鍍層為工作電極。
[0059] 取實(shí)施例中的試樣，面積為1cm2,將試樣用環(huán)氧樹脂封裝，鍍層露在外面，將其浸 泡在3. 5% NaCl溶液中，測量其極化曲線，鍍層的腐蝕電流密度結(jié)果見下表1:
[0060] 表1各實(shí)施例鍍層的耐蝕性實(shí)驗(yàn)
[0061]
[0062] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著鍍層中P含量的增加，鍍層的耐蝕性提高，且隨著P含量的增 加，耐蝕性提高的幅度減小。
[0063] 對實(shí)施例所得鍍層的硬度檢測：
[0064] 采用HXD-1000TC數(shù)字顯微硬度計(jì)來測量鍍層的顯微硬度。試驗(yàn)負(fù)荷0. 98N，載荷 保持時(shí)間為15s，各試樣的顯微硬度試驗(yàn)結(jié)果見下表2 :
[0065] 表2各實(shí)施例鍍層的硬度實(shí)驗(yàn)
[0066]
[0067] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鐵-鈷_鎳-磷四元合金鍍層的硬度較高，隨著鍍層中P含量的增 加，鍍層的硬度先增大后減小。
[0068] 各實(shí)施例所得鍍層的納米合金鍍層電鏡（SEM)照片如圖1至圖3所示，由圖可以 看出：直流電沉積的合金鍍層無微觀裂紋，組織致密，晶粒尺寸在十幾到幾十納米。
[0069] 各實(shí)施例所得鍍層的X射線衍射（XRD)圖譜參見圖4、圖5、圖6,由圖可以看出：
[0070] 因XRD圖譜上含有寬的漫散射峰，這說明鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層含有非晶 相結(jié)構(gòu)。所以鍍層主要由納米晶和非晶相所構(gòu)成。
[0071] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電鍍液，其特征是，所述電鍍液的溶液為去離子水，溶質(zhì)的各組分及質(zhì)量體積濃 度為：2. -種利用權(quán)利要求1所述的電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工 藝，包括鍍件的預(yù)處理和電沉積處理過程，其特征是，將經(jīng)過預(yù)處理的鍍件做陰極，鎳板做 陽極，直接置入電鍍液中進(jìn)行直流電沉積，最終獲得光亮平整、組織致密的四元納米合金鍍 層。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工 藝，其特征是，具體工藝過程如下： (1) 按照上述組分及質(zhì)量體積濃度配制電鍍液； (2) 鍍件的預(yù)處理：將被鍍基體表面除油、活化預(yù)處理，去除鍍件表面的油、污垢層和 氧化層； (3) 電沉積過程：將作為陰極的鍍件和作為陽極的鎳板置入步驟⑴配制的電鍍液中 進(jìn)行直流電沉積，最終獲得光亮平整、組織致密的四元納米合金鍍層。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工 藝，其特征是，所述的電沉積過程之后還包括電沉積后處理的步驟：將電沉積后的鍍件進(jìn)行 水洗，并在清洗后用吹風(fēng)機(jī)吹干。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工 藝，其特征是，所述的直流電沉積采用的電流密度為2~4A/dm2。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工 藝，其特征是，所述的電沉積溫度50~70°C，電沉積時(shí)間為2~3h。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的利用電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合 金鍍層的工藝，其特征是，所述電鍍液的pH值為1. 5~3。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電鍍液，包括NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、FeSO4·7H2O、CoCl2·7H2O、H3PO3、H3BO3、檸檬酸三鈉、抗壞血酸和十二烷基硫酸鈉，本發(fā)明還公開了利用該電鍍液制備納米晶鐵-鈷-鎳-磷四元合金鍍層的工藝，包括鍍件的預(yù)處理和電沉積處理過程，將經(jīng)過預(yù)處理的鍍件做陰極，鎳板做陽極，直接置入電鍍液中進(jìn)行直流電沉積，最終獲得光亮平整、組織致密的四元納米合金鍍層。本發(fā)明制備的四元合金工藝簡單，電解液環(huán)保、穩(wěn)定，鍍層為納米晶，光亮平整、組織致密，具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蝕性。
【IPC分類】C25D3/56
【公開號】CN105040052
【申請?zhí)枴緾N201510585809
【發(fā)明人】紀(jì)秀林, 段慧
【申請人】河海大學(xué)常州校區(qū)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年9月15日