一種在碳鋼表面製備鎳基非晶塗層的方法
2023-09-19 05:24:30 1
專利名稱：一種在碳鋼表面製備鎳基非晶塗層的方法
技術領域：
本發明屬於材料技術領域，特別涉及一種在碳鋼表面製備鎳基非晶塗層的方法。
背景技術：
非晶材料作為金屬存在的特殊形式，具有高耐腐蝕性、高耐磨損性、高硬度以及優 越的裝飾性能，在交通、通訊、航空、航天等領域有著廣泛的應用領域。但是現有非晶材料制 備工藝複雜，限制了其在一些領域的應用。由於非晶材料脆性極大，並在大氣環境下極易迅 速在表面形成一層惰性的氧化層，因此採用常規的方法在金屬表面製備非晶塗層受到一定 的限制。目前，非晶材料製備方法主要為晶體生長，工藝複雜且設備昂貴，生長速度慢。在碳鋼表面製備塗層是提高碳鋼耐腐蝕性能的重要方法，在某些條件下表面塗層 需要一定的硬度等性能，因此常用化學鍍等方法製備晶體塗層，但該種塗層的耐腐蝕性並 不理想，尋找一種在碳鋼表面製備非晶塗層，提高塗層的耐腐蝕性能同時，使塗層具備良好 的綜合性能是目前急需解決的問題。
發明內容
針對現有碳鋼表面塗層製備技術上存在的問題，本發明提供一種在碳鋼表面製備 鎳基非晶塗層的方法，通過對化學鍍工藝的改進，在碳鋼基體表面製備非晶塗層，提高塗層 的綜合性能。本發明的方法按以下步驟進行
1、電導將碳鋼基體置於水中，採用全膜式氣壓離子交換器進行電析，控制水的電導率 為15 60 μ S/cm，然後向水中加入乳化劑0P，控制OP在水中的濃度為2. 5 5mg/L，電析Hh 獲得具有表面活性的電導碳鋼基體；
2、去應力將電導碳鋼基體置於去應力溶液中，浸泡壙20h，然後取出用水將表面清洗 乾淨，再在16(T20(TC條件下烘乾13 20h，獲得去應力碳鋼基體；所述的去應力溶液為OP和 偏矽酸鈉水溶液，OP濃度為2飛Og/L，偏矽酸鈉的濃度為12飛0 g/L ；
3、脫脂將去應力碳鋼基體放入脫脂溶液中，在溫度45 75°C和攪拌條件下，向脫脂 溶液中加入焦磷酸鈉，至焦磷酸鈉的濃度為0.5 50 g/L，保溫壙35min，然後取出用溫度 60士5°C的水將表面清洗乾淨，再用常溫水清洗表面2 5min，獲得脫脂碳鋼基體；所述的脫 脂溶液為脂肪酸乙二醇脂和平平加水溶液，脂肪酸乙二醇脂的濃度為5 16 g/L，平平加濃 度為18 35 g/L ；
4、中和將脫脂碳鋼基體置於中和液中浸泡2 50s，取出後用常溫水清洗表面2 5min， 獲得中和碳鋼基體；所述的中和液為富馬酸、吐溫和乳酸水溶液，富馬酸的濃度為1廣78 g/ L，吐溫的濃度為12 36 g/L，乳酸的濃度為5 38 g/L；
5、定晶將中和碳鋼基體置於溫度為5(T78°C的定晶液中，浸泡2(T30s，取出後用水將 表面清洗乾淨，然後置於重量濃度10飛洲的正磷酸鈉水溶液中，浸泡2(T30s，取出後用水 將表面清洗乾淨，獲得定晶碳鋼基體；所述的定晶液為氧化鋯、六次甲基四胺、正磷酸和硫酸鈣的水溶液，氧化鋯濃度為0.2 52 g/L，六次甲基四胺的濃度為1.5 50 g/L，正磷酸的濃 度為2 8 g/L，硫酸鈣的濃度為5 48 g/L；
6、表面調整將定晶碳鋼基體置於調整液中，浸泡2(T30s，取出後用水將表面清洗幹 淨，獲得調整碳鋼基體；所述的調整液為偏矽酸鈉、氯化鈣和六次甲基四胺水溶液，偏矽酸 鈉的濃度為2 75 g/L，氯化鈣的濃度為1.5 25 g/L，六次甲基四胺的濃度為2 19. 5 g/L；
7、活化將調整碳鋼基體置於活化液中，浸泡2(T30s，取出後用水將表面清洗乾淨， 獲得活化碳鋼基體；所述的活化液為氟化氫銨、氯化氫和硫脲水溶液，氟化氫銨的濃度為 12^95 g/L，氯化氫的濃度為25 255 g/L，硫脲的濃度為2 9. 5 g/L；
8、非晶處理將活化碳鋼基體置於非晶處理液中，在溫度為48、6°C和電流密度為 Γ δΑ/dm 2的條件下處理15 240min，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得具有鎳基非晶塗層 的碳鋼基體；所述的非晶處理液為鎢酸鈉、硫酸鎳、富馬酸、蘋果酸、次磷酸鈉、乙酸鈉、丁二 酸、乳酸、潔晶劑α-羥基丙烷三羥酸鈉和助晶劑甘氨酸水溶液，鎢酸鈉的濃度為纊50 g/ L，硫酸鎳的濃度為纊75 g/L，富馬酸的濃度為0.5 20 g/L，蘋果酸的濃度為纊39 g/L，次磷 酸鈉的濃度為1(T40 g/L，乙酸鈉的濃度為廣35 g/L，丁二酸的濃度為廣30 g/L，乳酸的濃 度為2 50 g/L，潔晶劑α-羥基丙烷三羥酸鈉的濃度為0.廣38 g/L，助晶劑甘氨酸的濃度 為 0. Γ22 g/L。上述的鎳基非晶塗層的厚度為15 100 μ m。上述的鎳基非晶塗層為非晶態塗層，其中鎳的重量百分比為80、5%，鎢的重量百 分比為2 18%，餘量為雜質，雜質為丙烯酸脂、聚氨脂和其他不可避免雜質。上述的鎳基非晶塗層的硬度為HV60(T1200，磨損率最大為1.02 g/am2，腐蝕速率 ^ 3. 6g/am2。上述方法中，鎳基非晶塗層在製備完成後進行固膜處理，能夠提高非晶塗層的強 度和韌性，改進非晶塗層的表面狀態，使非晶塗層表面改性，提高硬度和磨損率，方法為將 具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體置於溫度8(T10(TC的濃度0. 05^1g/L氧化鋯水溶液中浸泡 3 20min，然後再15(T20(TC和惰性氣氛條件下烘乾至少20min ；如果鎳基非晶塗層在製備 完成後沒有及時進行固膜處理，可將碳鋼基體置於重量濃度0.廣10%的烷基醇醯胺水溶液 中，浸泡9(Tl80min，然後再進行固膜處理。上述方法中，如果製備鎳基非晶塗層過程中產生滲氫，會造成晶格扭曲，內應力增 大，產生脆性，使非晶塗層晶化，耐腐蝕性降低，發生上述情況時將具有鎳基非晶塗層的碳 鋼基體按上述方式進行固膜，然後進行封閉處理，封閉處理的方法是將固膜完成後的碳鋼 基體置於溫度4(T90°C的封閉溶液中，浸泡至少120min ；所述的封閉溶液為檸檬酸和EDTA 二鈉水溶液，檸檬酸的濃度為2 10g/L，EDTA 二鈉的濃度為2 45 g/L。本發明的方法原理是通過電導增加水的活度，激活碳鋼表面；通過去應力改善基 體內部環境，增大與非晶層結合強度；通過脫脂潔淨基體表面；通過中和去除殘留的少量 的脫脂液；通過定晶改性基體表面，使表面處於定向有序狀態；通過表面調整激活基體表 面，增大非晶層結合強度及成膜的速度及厚度；通過非晶處理獲得非晶層。本發明的方法通過合理的非晶處理工藝，不採用含氰、鉻及氟的成分，減少了環境 汙染，操作簡便，製備的具有鎳基非晶塗層硬度高，熱震960次表面無變化，沒有裂紋，具有 優良的耐腐蝕性能和耐磨損性能，並且外表美觀，能夠用於裝飾材料。
圖1為本發明實施例1中的鎳基非晶塗層XRD圖。
具體實施例方式本發明實施例中採用的碳鋼為45#鋼；
本發明實施例中採用的全膜式氣壓離子交換器為市購產品；
本發明實施例中採用的0P、偏矽酸鈉、焦磷酸鈉、富馬酸、吐溫、乳酸、氧化鋯、六次甲基 四胺、正磷酸、硫酸鈣、氯化鈣、氟化氫銨、鹽酸、硫脲、鎢酸鈉、硫酸鎳、蘋果酸、丁二酸和次 磷酸鈉為分析純試劑；
本發明實施例中採用的脂肪酸乙二醇脂為分析純試劑； 本發明實施例中採用的平平加為分析純試劑； 本發明實施例中採用的烷基醇醯胺為分析純試劑； 本發明實施例中採用的檸檬酸和EDTA 二鈉為分析純試劑； 本發明實施例中採用的乙酸鈉為無水乙酸鈉分析純試劑； 本發明實施例中採用的水為去離子水；
本發明實施例中採用的潔晶劑α-羥基丙烷三羥酸鈉和助晶劑甘氨酸為市購產品； 本發明實施例中的氧化鋯溶液是將氧化鋯溶於乳酸中，然後滴入水中獲得。實施例1
將碳鋼基體置於水中，採用全膜式氣壓離子交換器進行電析，控制水的電導率為 15 μ S/cm，然後向水中加入乳化劑0P，控制OP在水中的濃度為2. 5mg/L,電析證獲得具有 表面活性的電導碳鋼基體；
將電導碳鋼基體置於去應力溶液中，浸泡他，然後取出用水將表面清洗乾淨，再在 200°C條件下烘乾20h，獲得去應力碳鋼基體；去應力溶液中OP濃度為2g/L，偏矽酸鈉的濃 度為15 g/L ；
將去應力碳鋼基體放入脫脂溶液中，在溫度75°C和攪拌條件下，向脫脂溶液中加入焦 磷酸鈉，至焦磷酸鈉的濃度為0. 5 g/L，保溫35min，然後取出用溫度60士5°C的水將表面清 洗乾淨，再用常溫水清洗表面2min，獲得脫脂碳鋼基體；脫脂溶液中能夠脂肪酸乙二醇脂 的濃度為16 g/L，平平加濃度為35 g/L ；
將脫脂碳鋼基體置於中和液中浸泡50s，取出後用常溫水清洗表面2min，獲得中和碳 鋼基體；中和液中富馬酸的濃度為llg/L，吐溫的濃度為36 g/L，乳酸的濃度為38 g/L ；
將中和碳鋼基體置於溫度為78°C的定晶液中，浸泡20s，取出後用水將表面清洗乾淨， 然後置於重量濃度52%的正磷酸鈉水溶液中，浸泡30s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得 定晶碳鋼基體；定晶液中氧化鋯濃度為0.2 g/L，六次甲基四胺的濃度為1.5 g/L，正磷酸的 濃度為8 g/L，硫酸鈣的濃度為48 g/L；
將定晶碳鋼基體置於調整液中，浸泡20s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得調整碳鋼 基體；調整液中偏矽酸鈉的濃度為75 g/L，氯化鈣的濃度為25 g/L，六次甲基四胺的濃度為 19.5 g/L；
將調整碳鋼基體置於活化液中，浸泡30s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得活化碳鋼基體；活化液中氟化氫銨的濃度為95 g/L，氯化氫的濃度為25 8/1，硫脲的濃度為9.5 g/ L；
將活化碳鋼基體置於非晶處理液中，在溫度為48°C和電流密度為15A/dm 2的條件下處 理15min，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體；非晶處理液中 鎢酸鈉的濃度為50 g/L，硫酸鎳的濃度為75 g/L，富馬酸的濃度為20 g/L，蘋果酸的濃度為 39 g/L，次磷酸鈉的濃度為40 g/L，乙酸鈉的濃度為35 g/L，丁二酸的濃度為30 g/L，乳酸 的濃度為飛0 g/L, α-羥基丙烷三羥酸鈉的濃度為38 g/L，甘氨酸的濃度為22 g/L；
鎳基非晶塗層的厚度為ΙΟΟμπι，為非晶態塗層，鎳的重量百分比為95%，鎢的重量百分 比為2%，餘量為雜質；
鎳基非晶塗層的硬度為HV1050，腐蝕速率為3. 5g/am2 ；
鎳基非晶塗層在製備完成後進行固膜處理，方法為將具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體 置於溫度100°C的濃度lg/L氧化鋯水溶液中浸泡3min，然後再200°C條件下烘乾20min ；
將固膜完成後的碳鋼基體置於溫度90°C的封閉溶液中，浸泡120min ；封閉溶液中檸檬 酸的濃度為10g/L，EDTA 二鈉的濃度為45 g/L。
實施例2
將碳鋼基體置於水中，採用全膜式氣壓離子交換器進行電析，控制水的電導率為 20 μ S/cm，然後向水中加入乳化劑0P，控制OP在水中的濃度為:3mg/L，電析4h獲得具有表 面活性的電導碳鋼基體；
將電導碳鋼基體置於去應力溶液中，浸泡10h，然後取出用水將表面清洗乾淨，再在 190°C條件下烘乾14h，獲得去應力碳鋼基體；去應力中OP濃度為5g/L，偏矽酸鈉的濃度為
12g/L ；
將去應力碳鋼基體放入脫脂溶液中，在溫度65°C和攪拌條件下，向脫脂溶液中加入焦 磷酸鈉，至焦磷酸鈉的濃度為2g/L，保溫25min，然後取出用溫度60士5°C的水將表面清洗 乾淨，再用常溫水清洗表面3min，獲得脫脂碳鋼基體；脫脂溶液中脂肪酸乙二醇脂的濃度 為13g/L，平平加濃度為30 g/L ；
將脫脂碳鋼基體置於中和液中浸泡40s，取出後用常溫水清洗表面3min，獲得中和碳 鋼基體；中和液中富馬酸的濃度為19 g/L，吐溫的濃度為30 g/L，乳酸的濃度為31 g/L；
將中和碳鋼基體置於溫度為65°C的定晶液中，浸泡20s，取出後用水將表面清洗乾淨， 然後置於重量濃度40%的正磷酸鈉水溶液中，浸泡30s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得 定晶碳鋼基體；定晶液中氧化鋯濃度為6 g/L，六次甲基四胺的濃度為5 g/L，正磷酸的濃度 為7 g/L，硫酸鈣的濃度為40 g/L；
將定晶碳鋼基體置於調整液中，浸泡25s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得調整碳鋼 基體；調整液中偏矽酸鈉的濃度為36g/L，氯化鈣的濃度為16 g/L，六次甲基四胺的濃度為
13g/L ；
將調整碳鋼基體置於活化液中，浸泡30s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得活化碳鋼 基體；活化液中氟化氫銨的濃度為83g/L，氯化氫的濃度為52 g/L，硫脲的濃度為8g/L ；
將活化碳鋼基體置於非晶處理液中，在溫度為53°C和電流密度為12A/dm 2的條件下處 理40min，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體；非晶處理液中 鎢酸鈉的濃度為41 g/L，硫酸鎳的濃度為58 g/L，富馬酸的濃度為16g/L，蘋果酸的濃度為29g/L，次磷酸鈉的濃度為30 g/L，乙酸鈉的濃度為31 g/L，丁二酸的濃度為對g/L，乳酸 的濃度為36 g/L, α-羥基丙烷三羥酸鈉的濃度為27 g/L，甘氨酸的濃度為16 g/L；
鎳基非晶塗層的厚度為80 μ m，為非晶態塗層，鎳的重量百分比為91%，鎢的重量百分 比為6%，餘量為雜質；
鎳基非晶塗層的硬度為HV1120，強度為？，腐蝕速率為3. 4g/am2 ； 鎳基非晶塗層在製備完成後進行固膜處理，方法為將具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體 置於溫度95°C的濃度0. 5g/L氧化鋯水溶液中浸泡8min，然後再190°C條件下烘乾25min ； 將固膜完成後的碳鋼基體置於溫度80°C的封閉溶液中，浸泡120min ；封閉溶液中檸檬 酸的濃度為8g/L，EDTA 二鈉的濃度為28 g/L。
實施例3
將碳鋼基體置於水中，採用全膜式氣壓離子交換器進行電析，控制水的電導率為
30μ S/cm，然後向水中加入乳化劑0P，控制OP在水中的濃度為3. 5mg/L,電析池獲得具有 表面活性的電導碳鋼基體；
將電導碳鋼基體置於去應力溶液中，浸泡12h，然後取出用水將表面清洗乾淨，再在 180°C條件下烘乾16h，獲得去應力碳鋼基體；去應力中OP濃度為10g/L，偏矽酸鈉的濃度為 20 g/L ；
將去應力碳鋼基體放入脫脂溶液中，在溫度60°C和攪拌條件下，向脫脂溶液中加入焦 磷酸鈉，至焦磷酸鈉的濃度為10 g/L，保溫15min，然後取出用溫度60士5°C的水將表面清 洗乾淨，再用常溫水清洗表面細in，獲得脫脂碳鋼基體；脫脂溶液中脂肪酸乙二醇脂的濃 度為10 g/L，平平加濃度為25 g/L ；
將脫脂碳鋼基體置於中和液中浸泡30s，取出後用常溫水清洗表面3min，獲得中和碳 鋼基體；中和液中富馬酸的濃度為^g/L，吐溫的濃度為22 g/L，乳酸的濃度為20g/L ；
將中和碳鋼基體置於溫度為60°C的定晶液中，浸泡25s，取出後用水將表面清洗乾淨， 然後置於重量濃度30%的正磷酸鈉水溶液中，浸泡25s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得 定晶碳鋼基體；定晶液中氧化鋯濃度為18g/L，六次甲基四胺的濃度為20 g/L，正磷酸的濃 度為6 g/L，硫酸鈣的濃度為30 g/L ；
將定晶碳鋼基體置於調整液中，浸泡25s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得調整碳鋼 基體；調整液中偏矽酸鈉的濃度為19 g/L，氯化鈣的濃度為9 g/L，六次甲基四胺的濃度為 7 g/L；
將調整碳鋼基體置於活化液中，浸泡30s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得活化碳鋼 基體；活化液中氟化氫銨的濃度為M g/L，氯化氫的濃度為120 g/L，硫脲的濃度為6 g/L； 將活化碳鋼基體置於非晶處理液中，在溫度為76°C和電流密度為9A/dm 2的條件下處 理lOOmin，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體；非晶處理液 中鎢酸鈉的濃度為13 g/L，硫酸鎳的濃度為沈g/L，富馬酸的濃度為1 g/L，蘋果酸的濃度 為4 g/L，次磷酸鈉的濃度為25 g/L，乙酸鈉的濃度為17g/L，丁二酸的濃度為15 g/L，乳酸 的濃度為20 g/L, α-羥基丙烷三羥酸鈉的濃度為8 g/L，甘氨酸的濃度為6 g/L；
鎳基非晶塗層的厚度為40 μ m，為非晶態塗層，鎳的重量百分比為86%，鎢的重量百分 比為12%，餘量為雜質；
鎳基非晶塗層的硬度為HV1200，腐蝕速率為3. 6g/am2 ；鎳基非晶塗層在製備完成後進行固膜處理，方法為將具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體 置於溫度90°C的濃度0. 2g/L氧化鋯水溶液中浸泡12min，然後再180°C條件下烘乾30min ； 將固膜完成後的碳鋼基體置於溫度60°C的封閉溶液中，浸泡120min ；封閉溶液中檸檬 酸的濃度為6g/L，EDTA 二鈉的濃度為17 g/L。實施例4
將碳鋼基體置於水中，採用全膜式氣壓離子交換器進行電析，控制水的電導率為 40 μ S/cm，然後向水中加入乳化劑0P，控制OP在水中的濃度為％ig/L，電析池獲得具有表 面活性的電導碳鋼基體；
將電導碳鋼基體置於去應力溶液中，浸泡16h，然後取出用水將表面清洗乾淨，再在 170°C條件下烘乾18h，獲得去應力碳鋼基體；去應力中OP濃度為30g/L，偏矽酸鈉的濃度為 40 g/L ；
將去應力碳鋼基體放入脫脂溶液中，在溫度50°C和攪拌條件下，向脫脂溶液中加入焦 磷酸鈉，至焦磷酸鈉的濃度為30 g/L，保溫8min，然後取出用溫度60士5°C的水將表面清洗 乾淨，再用常溫水清洗表面5min，獲得脫脂碳鋼基體；脫脂溶液中脂肪酸乙二醇脂的濃度 為7g/L，平平加濃度為20 g/L ；
將脫脂碳鋼基體置於中和液中浸泡8s，取出後用常溫水清洗表面％iin，獲得中和碳鋼 基體；中和液中富馬酸的濃度為陽g/L，吐溫的濃度為17 g/L，乳酸的濃度為12 g/L ；
將中和碳鋼基體置於溫度為的定晶液中，浸泡25s，取出後用水將表面清洗乾淨， 然後置於重量濃度20%的正磷酸鈉水溶液中，浸泡20s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得 定晶碳鋼基體；定晶液中氧化鋯濃度為37 g/L，六次甲基四胺的濃度為45 g/L，正磷酸的濃 度為4 g/L，硫酸鈣的濃度為10g/L ；
將定晶碳鋼基體置於調整液中，浸泡25s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得調整碳鋼 基體；調整液中偏矽酸鈉的濃度為10 g/L，氯化鈣的濃度為5 g/L，六次甲基四胺的濃度為 4 g/L；
將調整碳鋼基體置於活化液中，浸泡25s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得活化碳鋼 基體；活化液中氟化氫銨的濃度為31 g/L，氯化氫的濃度為198 g/L，硫脲的濃度為4 g/L； 將活化碳鋼基體置於非晶處理液中，在溫度為82°C和電流密度為5A/dm 2的條件下處 理180min，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體；非晶處理液 中鎢酸鈉的濃度為9 g/L，硫酸鎳的濃度為7 g/L，富馬酸的濃度為3 g/L，蘋果酸的濃度為 4 g/L，次磷酸鈉的濃度為20g/L，乙酸鈉的濃度為6 g/L，丁二酸的濃度為5 g/L，乳酸的濃 度為10 g/L, α-羥基丙烷三羥酸鈉的濃度為2g/L，甘氨酸的濃度為0.5 g/L；
鎳基非晶塗層的厚度為30 μ m,為非晶態塗層，鎳的重量百分比為83%，鎢的重量百分 比為14%，餘量為雜質；
鎳基非晶塗層的硬度為HV1090，腐蝕速率為3. 4g/am2 ；
鎳基非晶塗層在製備完成後進行固膜處理，方法為將具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體 置於溫度85°C的濃度0. lg/L氧化鋯水溶液中浸泡16min，然後再160°C條件下烘乾20min ； 將固膜完成後的碳鋼基體置於溫度50°C的封閉溶液中，浸泡150min ；封閉溶液中檸檬 酸的濃度為4g/L，EDTA 二鈉的濃度為8 g/L。實施例5將碳鋼基體置於水中，採用全膜式氣壓離子交換器進行電析，控制水的電導率為 60 μ S/cm，然後向水中加入乳化劑0P，控制OP在水中的濃度為5mg/L，電析Ih獲得具有表 面活性的電導碳鋼基體；
將電導碳鋼基體置於去應力溶液中，浸泡20h，然後取出用水將表面清洗乾淨，再在 160°C條件下烘乾20h，獲得去應力碳鋼基體；去應力中OP濃度為60g/L，偏矽酸鈉的濃度為 50 g/L ；
將去應力碳鋼基體放入脫脂溶液中，在溫度45°C和攪拌條件下，向脫脂溶液中加入焦 磷酸鈉，至焦磷酸鈉的濃度為50 g/L，保溫％iin，然後取出用溫度60士5°C的水將表面清洗 乾淨，再用常溫水清洗表面5min，獲得脫脂碳鋼基體；脫脂溶液中脂肪酸乙二醇脂的濃度 為5 g/L，平平加濃度為18 g/L ；
將脫脂碳鋼基體置於中和液中浸泡2s，取出後用常溫水清洗表面5min，獲得中和碳鋼 基體；中和液中富馬酸的濃度為78 g/L，吐溫的濃度為12 g/L，乳酸的濃度為5 g/L ；
將中和碳鋼基體置於溫度為50°C的定晶液中，浸泡30s，取出後用水將表面清洗乾淨， 然後置於重量濃度10%的正磷酸鈉水溶液中，浸泡30s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得 定晶碳鋼基體；定晶液中氧化鋯濃度為52 g/L，六次甲基四胺的濃度為50 g/L，正磷酸的濃 度為2g/L，硫酸鈣的濃度為5g/L ；
將定晶碳鋼基體置於調整液中，浸泡30s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得調整碳鋼 基體；調整液中偏矽酸鈉的濃度為2 g/L，氯化鈣的濃度為1.5 g/L，六次甲基四胺的濃度為 2 g/L；
將調整碳鋼基體置於活化液中，浸泡20s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得活化碳鋼 基體；活化液中氟化氫銨的濃度為12g/L，氯化氫的濃度為255 g/L，硫脲的濃度為2 g/L ； 將活化碳鋼基體置於非晶處理液中，在溫度為96°C和電流密度為lA/dm 2的條件下處 理MOmin，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體；非晶處理液 中鎢酸鈉的濃度為2 g/L，硫酸鎳的濃度為2g/L，富馬酸的濃度為0.5 g/L，蘋果酸的濃度為 2g/L，次磷酸鈉的濃度為10 g/L，乙酸鈉的濃度為1 g/L，丁二酸的濃度為1 g/L，乳酸的濃 度為2 g/L, α -羥基丙烷三羥酸鈉的濃度為0. 1 g/L，甘氨酸的濃度為0. lg/L ；
鎳基非晶塗層的厚度為15μπι，為非晶態塗層，鎳的重量百分比為80%，鎢的重量百分 比為18%，餘量為雜質；
鎳基非晶塗層的硬度為HV1050，腐蝕速率為3. 3g/am2 ；
鎳基非晶塗層在製備完成後進行固膜處理，方法為將具有鎳基非晶塗層的碳鋼基 體置於溫度80°C的濃度0. 05g/L氧化鋯水溶液中浸泡20min，然後再150°C條件下烘乾 3Omin ；
將固膜完成後的碳鋼基體置於溫度40°C的封閉溶液中，浸泡130min ；封閉溶液中檸檬 酸的濃度為2g/L，EDTA 二鈉的濃度為2 g/L。
權利要求
1.一種在碳鋼表面製備鎳基非晶塗層的方法，其特徵在於按以下步驟進行(1)將碳鋼基體置於水中，採用全膜式氣壓離子交換器進行電析，控制水的電導率為 15 60 μ S/cm,然後向水中加入乳化劑0P，控制OP在水中的濃度為2. 5 5mg/L，電析Hh獲 得電導碳鋼基體；(2)將電導碳鋼基體置於去應力溶液中，浸泡壙20h，然後取出用水將表面清洗乾淨， 再在16(T200°C條件下烘乾13 20h，獲得去應力碳鋼基體；所述的去應力溶液中OP濃度為 2 60g/L，偏矽酸鈉的濃度為12 50 g/L ；(3)將去應力碳鋼基體放入脫脂溶液中，在溫度45 75°C和攪拌條件下，向脫脂溶液中 加入焦磷酸鈉，至焦磷酸鈉的濃度為0.5 50 g/L，保溫壙35min，然後取出用溫度60士5°C 的水將表面清洗乾淨，再用常溫水清洗表面2 5min，獲得脫脂碳鋼基體；所述的脫脂溶液 中脂肪酸乙二醇脂的濃度為5 16 g/L，平平加濃度為If 35 g/L；(4)將脫脂碳鋼基體置於中和液中浸泡2 50s，取出後用常溫水清洗表面2 5min，獲得 中和碳鋼基體；所述的中和液中富馬酸的濃度為1廣78 g/L，吐溫的濃度為12 36 g/L，乳酸 的濃度為5 38 g/L ；(5)將中和碳鋼基體置於溫度為5(T78°C的定晶液中，浸泡2(T30s，取出後用水將表面 清洗乾淨，然後置於重量濃度10飛洲的正磷酸鈉水溶液中，浸泡2(T30s，取出後用水將表 面清洗乾淨，獲得定晶碳鋼基體；所述的定晶液中氧化鋯濃度為0. 2^52 g/L，六次甲基四胺 的濃度為1.5 50 g/L，正磷酸的濃度為2、g/L，硫酸鈣的濃度為5 48 g/L；(6)將定晶碳鋼基體置於調整液中，浸泡2(T30s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得調 整碳鋼基體；所述的調整液中偏矽酸鈉的濃度為纊75 g/L，氯化鈣的濃度為1.5 25 g/L，六 次甲基四胺的濃度為纊19.5 g/L；(7)將調整碳鋼基體置於活化液中，浸泡2(T30s，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得活 化碳鋼基體；所述的活化液中氟化氫銨的濃度為12、5 g/L，氯化氫的濃度為25 255 g/L, 硫脲的濃度為2 9. 5 g/L ；(8)將活化碳鋼基體置於非晶處理液中，在溫度為48、6°C和電流密度為廣15A/dm2的 條件下處理15 240min，取出後用水將表面清洗乾淨，獲得具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體； 所述的非晶處理液中鎢酸鈉的濃度為纊50 g/L，硫酸鎳的濃度為纊75 g/L，富馬酸的濃度 為0.5 20 g/L，蘋果酸的濃度為纊39 g/L，次磷酸鈉的濃度為10、0 g/L，乙酸鈉的濃度為 Γ35 g/L，丁二酸的濃度為廣30 g/L，乳酸的濃度為2 50 g/L，α -羥基丙烷三羥酸鈉的濃 度為0. Γ38 g/L，甘氨酸的濃度為0. Γ22 g/L。
2.根據權利要求1所述的一種在碳鋼表面製備鎳基非晶塗層的方法，其特徵在於具有 鎳基非晶塗層的碳鋼基體的鎳基非晶塗層的厚度為15 100 μ m。
3.根據權利要求1所述的一種在碳鋼表面製備鎳基非晶塗層的方法，其特徵在於鎳基 非晶塗層中鎳的重量百分比為80、5%，鎢的重量百分比為2 18%，餘量為雜質。
4.根據權利要求1所述的一種在碳鋼表面製備鎳基非晶塗層的方法，其特徵在於具有 鎳基非晶塗層的碳鋼基體的鎳基非晶塗層硬度為HV100(T1200，腐蝕速率彡3. 6g/am2。
全文摘要
一種在碳鋼表面製備鎳基非晶塗層的方法，屬於材料技術領域，按以下步驟進行(1)將碳鋼基體置於水中電析獲得電導碳鋼基體；(2)將電導碳鋼基體置於去應力溶液中浸泡後清洗烘乾；(3)放入脫脂溶液中加入焦磷酸鈉保溫後清洗；(4)置於中和液中浸泡後清洗；(5)置於定晶液中浸泡後清洗，然後置於正磷酸鈉水溶液中浸泡後清洗；(6)置於調整液中浸泡後清洗；(7)置於活化液中浸泡後清洗；(8)置於非晶處理液中處理後清洗，獲得具有鎳基非晶塗層的碳鋼基體。本發明的方法操作簡便，製備的具有鎳基非晶塗層硬度高，具有優良的耐腐蝕性能和耐磨損性能，並且外表美觀，能夠用於裝飾材料。
文檔編號C25D5/36GK102061497SQ20111002584
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月25日 優先權日2011年1月25日
發明者劉剛, 李文君, 王英 申請人:九星控股集團有限公司