鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液及其製備方法和應用的製作方法

2023-05-01 09:43:51 4

鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液及其製備方法和應用，屬於材料表面處理【技術領域】。本發明由以下含量的原料組成：鎢酸鈉10-30g，硫酸鎳140-200g，碳化矽10-40g，氧化鋁5-20g，絡合劑60-100g，表面活性劑1-2mL，餘量為去離子水，以每升鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液計量。本發明提供的鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液，其原料易得、對環境危害小，配置後可以長期存放；本發明同時提供了簡單易行、利於實現工業化的製備方法；本發明還提供了應用複合電鍍液對石油機械進行電鍍的方法，得到的複合鍍層顆粒分布均勻，表面無微裂紋，耐腐蝕耐磨性均得到顯著提升。
【專利說明】鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液及其製備方法和應用

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液及其製備方法和應用，屬於材料表面處理【技術領域】。

【背景技術】
[0002]目前，石油機械領域的偏磨及腐蝕現象嚴重，還沒有一種滿意的表面處理技術可以用於石油機械的表面處理，能夠同時具備防腐耐磨及成本低廉的優點。隨著石油資源的不斷消耗，開採石油的環境越來越惡劣，對石油設備的耐腐蝕耐摩擦性能要求越來越高。因此，研究石油機械的防腐耐磨技術一直是人們專注的課題。
[0003]一種可能解決的方案是電鍍鎢合金，鎢不能單獨的從水溶液中電沉積出來，但可以和鐵族元素(鐵、鎳、鈷)一起誘導共沉積出來，得到各種組分的鎢合金，像已經報導的鐵鎢合金、鎳鎢合金、鐵鎳鎢合金、鎳鎢磷合金等，經過控制可以得到非晶合金。但是以上鍍種存在脆性大(鐵鎢合金)、電沉積速度慢(鐵鎳鎢合金)、表觀有微裂紋、鍍厚有針孔等缺點，並且耐磨性能差於電鍍鉻層，限制了其應用範圍。
[0004]碳化矽由於化學性能穩定、導熱係數高、熱膨脹係數小、耐磨性能好，除作磨料用夕卜，還有很多其他用途，如用作耐腐蝕、耐高溫、抗衝擊材料等等。氧化鋁適用於多種乾濕處理工藝，可將任何工件的粗糙表面打磨精細，是最經濟實惠的磨料之一。現有防腐耐磨處理技術中，已公開的有單獨使用碳化矽或者氧化鋁作為耐磨材料做複合鍍層的技術，但是單一物質雜質多，最終做成的複合鍍層容易結塊，防腐耐磨性仍無法滿足工業需求。


【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液，其原料易得、對環境危害小，配置後可以長期存放；本發明同時提供了簡單易行、利於實現工業化的製備方法；本發明還提供了應用鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液對石油機械進行電鍍的方法，得到的複合鍍層顆粒分布均勻，表面無微裂紋，耐腐蝕耐磨性均得到顯著提升。
[0006]本發明所述的鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液，由以下含量的原料組成:鎢酸鈉10_30g，硫酸鎳140-200g，碳化矽10_40g，氧化鋁5_20g，絡合劑60_100g，表面活性劑l-2mL，餘量為去離子水，以每升鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液計量。
[0007]所述絡合劑為檸檬酸與甘氨酸的混合物，混合質量比為2:1。採用檸檬酸與甘氨酸作為複合絡合劑，既可以保證較快的電鍍速度，又可以保證鍍液的穩定性。
[0008]所述表面活性劑為糖精和3，5- 二甲基-1-己炔-3-醇的混合物，混合質量比為1:3。採用糖精和3，5- 二甲基-1-己炔-3-醇作為複合表面活性劑，既可防止針孔，還可以使顆粒能夠較長時間保持懸浮狀態，不會很快沉澱。
[0009]所述鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液的製備方法，包括以下步驟:
[0010](I)將絡合劑加入到去離子水中，攪拌至溶解；
[0011](2)將硫酸鎳加入到步驟⑴所得溶液中，攪拌至溶解；
[0012](3)將步驟⑵所得溶液加熱至45_65°C，先加入鎢酸鈉攪拌至溶解，再加入表面活性劑，用氨水調節溶液的pH值至2-4 ；
[0013](4)向步驟(3)所得溶液中加入碳化矽和氧化鋁，即得鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液。
[0014]所述鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液在電鍍過程中的應用，是以石墨做陽極，以石油機械工件做陰極，將鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液溫度控制在50-70°C，電流密度為4-12A/dm2，電鍍時間為2-4h，溶液pH值為2_4。
[0015]利用上述配方和工藝，可以獲得外觀平整的複合電鍍層。利用掃描電鏡、X-射線衍射儀、能譜儀、硬度儀測定鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁鍍層的表面形貌、相結構、組成含量及硬度，結果如下:
[0016]掃描結果顯示，碳化矽和氧化鋁的加入，使得顆粒密度較高、顆粒分布均勻、表面無微裂紋；χ-射線衍射結果表明，鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁鍍層中部分已經晶化，經熱處理後，晶態趨勢增強；能譜儀測試結果表明，鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁鍍層中主要含有鎳、鎢、碳、矽、氧、鋁元素；硬度測試結果表明，鍍層硬度為550HV-600HV，經320°C保溫I小時後，鍍層硬度為950-1000HV。
[0017]本發明克服了使用單一耐磨材料雜質多的缺點，充分融合兩種顆粒大小不同的特點，在原鎳鎢合金電鍍層的基礎上，加入碳化矽和氧化鋁，採用檸檬酸與甘氨酸作為複合絡合劑，並採用糖精和3，5- 二甲基-1-己炔-3-醇作為複合表面活性劑，對石油機械工件進行電鍍，得到了顆粒密度較高、顆粒分布均勻、表面無微裂紋及耐腐蝕、耐磨性均得到顯著提升的鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍層。製備鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液的過程中，採用特定的加料順序和工藝參數，克服了鍍層結塊的現象。電鍍液在工作過程中無酸霧放出，電流效率高。
[0018]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0019](I)本發明提供的鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液，原料易得、對環境危害小，配置後可以長期存放；
[0020](2)本發明製備鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液的方法簡單易行、利於實現工業化；
[0021](3)本發明應用鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液對石油機械進行電鍍時，電鍍液無酸霧放出，電流效率高，得到的複合鍍層顆粒密度較高，顆粒分布均勻，表面無微裂紋，耐腐蝕、耐磨性均得到顯著提升。

【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但並不限制本發明的實施。
[0023]實施例1
[0024]一種鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液(按照一升計量)的製備方法，包括以下步驟:
[0025](I)將40g檸檬酸與20g甘氨酸加入到去離子水中，攪拌至溶解；
[0026](2)將140g硫酸鎳加入到步驟(I)所得溶液中，攪拌至溶解；
[0027](3)將步驟⑵所得溶液加熱至65°C，先加入30g鎢酸鈉攪拌至溶解，再加入2mL糖精與3，5- 二甲基-1-己炔-3-醇的混合物(混合質量比為1:3)，用氨水調節溶液的pH值至2;
[0028](4)向步驟(3)所得溶液中加入1g碳化矽和5g氧化鋁，即得鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液。
[0029]以石墨做陽極，以預處理的石油機械工件防護罩做陰極，將鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液溫度控制在50°C，電流密度為12A/dm2，電鍍時間為2h，溶液pH值為2，對防護罩進行電鍍。
[0030]將電鍍後的防護罩室溫下，在Na2C0315g/L，Na3PO415g/L中浸潰3min，然後用水將防護罩表面清洗乾淨，吹乾，得到鍍層厚度為5.8μπι。
[0031]實施例2
[0032]一種鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液的製備方法(按照一升計量)，包括以下步驟:
[0033](I)將67g檸檬酸與33g甘氨酸加入到去離子水中，攪拌至溶解；
[0034](2)將200g硫酸鎳加入到步驟(I)所得溶液中，攪拌至溶解；
[0035](3)將步驟⑵所得溶液加熱至45°C，先加入1g鎢酸鈉攪拌至溶解，再加入ImL糖精與3，5- 二甲基-1-己炔-3-醇的混合物(混合質量比為1:3)，用氨水調節溶液的pH值至3;
[0036](4)向步驟(3)所得溶液中加入40g碳化矽和20g氧化鋁，即得鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液。
[0037]以石墨做陽極，以預處理的石油機械工件防護罩做陰極，將鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液溫度控制在70°C，電流密度為4A/dm2，電鍍時間為4h，溶液pH值為3，對防護罩進行電鍍。
[0038]將電鍍後的防護罩室溫下，在Na2C0315g/L，Na3PO415g/L中浸潰3min，然後用水將防護罩表面清洗乾淨，吹乾，得到鍍層厚度為8.3 μ m。
[0039]實施例3
[0040]一種鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液的製備方法(按照一升計量)，包括以下步驟:
[0041](I)將54g檸檬酸與26g甘氨酸加入到去離子水中，攪拌至溶解；
[0042](2)將160g硫酸鎳加入到步驟⑴所得溶液中，攪拌至溶解；
[0043](3)將步驟⑵所得溶液加熱至60°C，先加入20g鎢酸鈉攪拌至溶解，再加入
1.5mL糖精與3，5- 二甲基-1-己炔-3-醇的混合物(混合質量比為1:3)，用氨水調節溶液的pH值至4 ；
[0044](4)向步驟(3)所得溶液中加入20g碳化矽和15g氧化鋁，即得鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液。
[0045]以石墨做陽極，以預處理的石油機械工件防護罩做陰極，將鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液溫度控制在60°C，電流密度為8A/dm2，電鍍時間為3h，溶液pH值為4，對防護罩進行電鍍。
[0046]將電鍍後的防護罩室溫下，在Na2C0315g/L, Na3PO415g/L中浸潰5min,然後用水將防護罩表面清洗乾淨，吹乾，得到鍍層厚度為7.9 μ m。
【權利要求】
1.一種鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液，其特徵在於由以下含量的原料組成:鎢酸鈉10-30 g，硫酸鎳140-200 g，碳化矽10-40 g，氧化鋁5-20 g，絡合劑60-100 g，表面活性劑1-2 mL，餘量為去離子水，以每升鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液計量； 所述絡合劑為檸檬酸與甘氨酸的混合物，混合質量比為2:1 ; 所述表面活性劑為糖精和3，5- 二甲基-1-己炔-3-醇的混合物，混合質量比為1:3。
2.—種權利要求1所述的鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液的製備方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)將絡合劑加入到去離子水中，溶解； (2)將硫酸鎳加入到步驟(I)所得溶液中，溶解； (3)將步驟(2)所得溶液加熱至45-65°C，先加入鎢酸鈉溶解，再加入表面活性劑，用氨水調節溶液的PH值至2-4; (4)向步驟(3)所得溶液中加入碳化矽和氧化鋁，即得鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液。
3.—種權利要求1所述的鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液在電鍍過程中的應用，其特徵在於:將鎳-鎢-碳化矽-氧化鋁複合電鍍液溫度控制在50-70°C，電流密度為4-12A/dm2,電鍍時間為2-4 h，溶液pH值為2-4。
【文檔編號】C25D15/00GK104313656SQ201410628198
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月7日 優先權日:2014年11月7日
【發明者】鞏周賢 申請人:淄博聖豐工貿有限公司