一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基複合鍍液的製作方法
2023-05-22 06:25:56 2
一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基複合鍍液的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基複合鍍液。該鍍液由化學鍍鎳磷鍍液和含SiC和石墨烯的分散液組成。其中化學鍍鎳鍍液中由鎳鹽20-30g/L、絡合劑15-25g/L、還原劑15-30g/L、穩定劑2-5mg/L、緩衝劑10-20g/L及餘量水組成，分散液由SiC、石墨烯和醇類高分子表面活性劑經磁力攪拌而成。將鎳磷鍍液和SiC和石墨烯分散液混合攪拌，形成含SiC和石墨烯的鎳磷基複合鍍層鍍液。將含SiC和石墨烯的複合型化學鍍鎳磷鍍液，通過化學鍍浴和熱處理在鋁合金表面得到複合鍍層，該鍍層在硬度、耐磨性和防粘結性上較一般化學鍍鎳磷層有很大的提高。
【專利說明】一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基複合鍍液
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基複合鍍液配方。主要採用將適用於鋁合金表面的化學鍍鎳磷鍍液和含SiC和石墨烯的分散液混合攪拌的方式得到複合鍍液，其具有提高鍍層硬度、耐磨性和防粘結性等作用。
【背景技術】
[0002]現代科學技術以及工業的發展對材料提出了更加全面和嚴苛的要求，其中材料表面的保護、改性、強化等方面的處理也變得越來越重要。化學鍍鎳磷技術因其優良的施鍍特點，以及塗層具有硬度高、耐磨性強、耐腐蝕性好等優點，廣泛應用於金屬、塑料、陶瓷和半導體等非金屬材料表面，用以改善材料表面性能。
[0003]鋁合金因其具有質輕、比強度高等優點，在現代工業中得到廣泛應用。但鋁合金材料存在質軟、摩擦係數高、磨損大、難潤滑等缺點，限制了其應用。針對鋁合金表面的化學鍍鎳磷技術是一種新型的改性技術，其能夠提高鋁合金表面的硬度、耐磨性，耐腐蝕性以及易焊接等性能，已在汽車、軍事、機械、航天、計算機等領域得到廣泛應用。
[0004]而該技術經過多年的發展，其對鋁合金表面性能的改善已達到瓶頸，研究人員希望通過尋找理想的添加劑以及合理的工藝條件來得到高質量的鎳磷合金鍍層。近些年來，通過在化學鍍過程中添加某些微粒實現微粒與合金共沉積得到複合鍍層的方式，希望複合鍍層兼具有基質金屬鍍層和複合粒子相的特性，提高鍍層的綜合性能。在此基礎上， 申請人:引入SiC和石墨烯，SiC、石墨烯和鎳磷合金複合鍍層的綜合性能較鎳磷合金鍍層活或SiC/鎳磷複合鍍層的體系有較大的提高。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術的不足，提供了一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基複合鍍液。
[0006]本發明通過將含SiC和石墨烯的分散液加入到化學鍍鎳磷鍍液中，形成複合型化學鍍鎳磷鍍液，該鍍液在鋁合金表面形成的鍍層在硬度、耐磨性和防粘結性等得到提高。
[0007]鋁合金表面含SiC和石墨烯的鎳磷基複合鍍液，由化學鍍鎳磷鍍液和含SiC、石墨烯的分散液按體積比1:1混合攪拌得到。化學鍍鎳磷鍍液，每升由20-30g鎳鹽、15-25g絡合劑、15_30g還原劑、2-5mg穩定劑、10_20g緩衝劑加入到蒸餾水中攪拌得到。其中鎳鹽為硫酸鎳或氯化鎳，絡合劑為檸檬酸鈉或羥基乙酸，還原劑為次磷酸鈉或者次亞磷酸鈉，穩定劑為硫脲或碘酸鉀，緩衝劑為氯化銨。而含石墨烯的分散液，每升由20-80mg醇類高分子為分散劑，將10-20g的SiC粉體和10-25g的石墨烯粉體加入蒸餾水中，經超聲分散30分鐘，磁力攪拌120分鐘得到。其中SiC粒子粒徑範圍為0.5-1.0 μ m，石墨烯粉末的平均厚度為 3.5nm,直徑為 0.5-5 μ m。
[0008]本發明具有的有益效果:
[0009](I)該鍍液能夠提高鍍層的硬度。SiC、石墨烯微粒均具有較高的硬度，在鎳磷鍍層中形成硬質相，能夠使複合鍍層的承載能力提高。
[0010](2)該鍍液提高鍍層的耐磨性。SiC、石墨烯粉末的引入可以改善界面的接觸狀態，使複合鍍層的耐磨性得到提高。石墨烯的存在同時降低了鎳磷鍍層的表面能，有效地提高了鍍層的防粘接性能。
[0011](3)該鍍液得到的鍍層，與鎳磷鍍液或者單純含SiC的鎳磷複合鍍液得到的鍍層相比，石墨烯粉末的引入使鍍層的硬度及耐磨性有了進一步的提升。
【具體實施方式】
[0012]下面以實施例的形式來說明本發明的效果，但不只是限於實施例。
[0013]本發明的配置過程如下:按20-30g/L鎳鹽、15-25g/L絡合劑、15-30g/L還原劑、2-5mg/L穩定劑、10-20g/L緩衝劑的濃度加入到定量蒸餾水中攪拌，經過120分鐘得到鎳磷
鍍液。
[0014]以20-80mg/L的醇類高分子為分散劑，按10_20g/L和10_25g/L的濃度將粒徑範圍為0.5-1.0 μ m的SiC粉體和平均厚度為3.5nm、直徑為0.5-5 μ m的石墨烯粉體加入定量蒸餾水中，經超聲分散30分鐘，磁力攪拌120分鐘得到含SiC和石墨烯的分散液。
[0015]將體積比1:1的鎳磷鍍液和含SiC、石墨烯分散液混合攪拌，形成鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基複合鍍液。
[0016]以下結合實施例對本發明作進一步說明。
[0017]實施例1
[0018]按30g/L硫酸鎳、25g/L檸檬酸鈉、30g/L次亞磷酸鈉、5mg/L硫脲、20g/L氯化銨的濃度加入到定量蒸餾水中攪拌，經過120分鐘得到鎳磷鍍液。
[0019]以20mg/L的醇類高分子為分散劑，按10g/L和10g/L的濃度將粒徑範圍為0.5-1.0 μ m的SiC粉體和平均厚度為3.5nm,直徑為0.5-5 μ m的石墨烯粉體加入定量蒸餾水中，經超聲分散30分鐘，磁力攪拌120分鐘得到含石墨烯的分散液。
[0020]將體積比1:1的鎳磷鍍液和含SiC、石墨烯的分散液混合攪拌，形成鋁合金用含SiC、石墨烯的鎳磷基複合鍍液。
[0021]同時，將上述鎳磷鍍液用純水稀釋I倍，作為鎳磷基複合鍍液的對比液。
[0022]將兩種鍍液按以下工藝流程，使用相同的工藝參數在同樣的鋁合金汽車閥芯上進行化學鍍鎳。
[0023]超聲波脫脂一超聲波水洗一水洗一微蝕一水洗一水洗一除潰一水洗一水洗一一次浸鋅一水洗一水洗一褪鋅一水洗一水洗一二次浸鋅一水洗一水洗一化學鍍鎳一水洗一水洗一熱水洗一乾燥一熱處理
[0024]用Micro Pioneer XRF2000測厚儀測量鍍層的厚度，用數顯維氏硬度計InnovaTest400測試鍍層的硬度。相關工作參數及測試結果如下:
[0025]
【權利要求】
1.一種鋁合金用含SiC和石墨烯的鎳磷基複合鍍液，其特徵在於:該鍍液由化學鍍鎳磷鍍液和含Sic、石墨烯的分散液組成，化學鍍鎳磷鍍液與分散液 體積比為1:1。
2.如權利要求1所述的鎳磷基複合鍍液，其特徵在於:每升化學鍍鎳磷鍍液由鎳鹽20-30g、絡合劑15-25g、還原劑15-30g、穩定劑2_5mg、緩衝劑10_20g加入到蒸餾水中攪拌得到。
3.如權利要求2所述的鎳磷基複合鍍液，其特徵在於:所述鎳鹽為硫酸鎳或氯化鎳。
4.如權利要求2所述的鎳磷基複合鍍液，其特徵在於:所述絡合劑為檸檬酸鈉或者羥基乙酸。
5.如權利要求2所述的鎳磷基複合鍍液，其特徵在於:所述還原劑為次磷酸鈉或者次亞磷酸鈉。
6.如權利要求2所述的鎳磷基複合鍍液，其特徵在於:所述穩定劑為硫脲或碘酸鉀。
7.如權利要求2所述的鎳磷基複合鍍液，其特徵在於:所述緩衝劑為氯化銨。
8.如權利要求1所述的鎳磷基複合鍍液，其特徵在於:每升分散液由20-80mg醇類高分子為分散劑，10-20g的SiC粉體，10-25g的石墨烯粉體加入蒸餾水中，經超聲分散30分鐘，磁力攪拌120分鐘得到。
9.如權利要求8所述的鎳磷基複合鍍液，其特徵在於:SiC粉體的粒徑範圍為0.5-1.Qp m,石墨烯粉體的平均厚度為3.5nm,直徑為0.5-5// m。
【文檔編號】C23C18/16GK103556132SQ201310556604
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】周向志, 祁惠光, 顧浩 申請人:餘姚市易通制動系配件廠, 杭州廣榮科技有限公司