[发明专利]低碳钢表面化学镀Ni-Zn-P/纳米SiO2复合镀层的制备工艺

说明书

本发明涉及化学复合镀领域，具体是一种低碳钢表面化学镀Ni‑Zn‑P/纳米SiO₂复合镀层的制备工艺。复合镀溶液包括基础化学镀液和纳米SiO₂浓缩液，将纳米浓缩液加入到基础化学镀液中，在400～1000rpm机械搅拌条件下分散5～30分钟后使用；化学复合镀工艺控制搅拌速度400～800rpm，温度为80~90℃，施镀60～90分钟。本发明所得复合镀层组织呈胞状，连续致密；镀层与基体结合好，镀层内部无明显缺陷；复合镀层硬度高，耐磨性，耐蚀性好。

技术领域

本发明涉及化学复合镀领域，具体是一种低碳钢表面化学镀Ni-Zn-P/纳米SiO₂复合镀层的制备工艺。

背景技术

化学复合镀是在化学镀溶液中加入硬粒子(即不溶性微粒)，使之与化学镀合金共沉积，获得各种具有不同物理化学性质镀层的一种工艺。化学复合镀起步较晚，直到1966年才在实验室制得Ni-P-A1₂O₃化学复合镀层。最先获得实际应用的化学复合镀层是Ni-P-SiC复合镀层。二十世纪七十年代初，化学复合镀技术在欧美开始发展并逐步得到推广和应用。

复合镀层技术是改善材料表面性能的有效途径之一，而且复合镀层技术具有工艺简单，成本低，可以在常温下操作，不影响主体材料内部性质等优点，因而在材料的研究和开发中占有重要地位。钢铁材料的失效大多发生在材料的表面，如材料的疲劳、腐蚀和磨损对材料的表面结构和性能极其敏感，材料表面的结构和性能直接影响钢铁材料的整体性能。复合镀技术作为材料表面强化的一种手段，因其镀层具有高硬度、耐磨性、自润滑性、耐蚀性、特殊的装饰外观以及电接触、电催化等功能而倍受人们的关注。

纳米粒子复合镀层的研究中，由于复合镀层包括固体微粒与被还原金属的共同沉积，兼具两者的优点，因此复合镀层具有比单一材料更好的耐磨、耐腐蚀及耐高温性能而越来越受到人们的重视。关于添加纳米粒子化学复合镀的研究，现今大部分研究Ni-P镀液中添加纳米粒子制备纳米复合镀层提高金属或合金耐磨损、耐擦损、抗蠕变性能、耐腐蚀性、高温强度和高温抗氧化性等。例如，中国专利申请（申请号CN201510410993）报道了一种非晶态镍磷碳化钨粉末复合镀层的制备方法，获得非晶态高硬度的耐蚀耐磨镍磷碳化钨复合镀层，采用镍磷二氧化硅复合镀层的铝合金表面镀层结构，克服了铝合金电镀镀层容易磨损和脱落的缺陷，并且增加了铝合金硬度，耐腐蚀性能好。目前已经制备出多种具有不同功能的纳米复合镀层，常见的复合镀层有Ni-P-SiC、Ni-P-A1₂0₃、Ni-P-Si₃N₄、Ni-P-SiO₂、Ni-P-CeO₂、Ni-P-PTFE等。这些研究大部分是在传统Ni-P镀层中添加纳米粒子，在Ni-Zn-P合金镀层中添加纳米粒子的研究仅报道了Ni-Zn-P-TiO₂和Ni-Zn-P-SiC纳米复合镀层。没有发现在Ni-Zn-P合金镀层中添加纳米SiO₂粒子的发明报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有较高硬度，较好耐蚀性和耐磨性，纳米SiO₂在镀层中分散均匀，对环境污染小的低碳钢表面化学镀Ni-Zn-P/纳米SiO₂复合镀液及其制备工艺。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种低碳钢表面化学镀Ni-Zn-P/纳米SiO₂复合镀层的制备工艺，包含有基体前处理、基础化学镀液的配置、纳米二氧化硅浓缩液的制备、纳米复合镀液的制备；进行化学复合镀时，直接将处理好的试样放入配置好的复合镀液中施镀，采用机械搅拌，其搅拌速度为400～800rpm，温度为80～90℃，施镀时间为60～90分钟。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，具有如下优点：