[发明专利]一种Fe-P合金基复合镀层的制备工艺

说明书

一种Fe‑P合金基复合镀层，基体材质为非晶/纳米晶Fe‑P合金，Fe含量为复合镀层的80‑90wt%，P含量为复合镀层的8‑20wt%，所述复合镀层中第二相为VC_1‑x、TiC等晶粒长大抑制剂，含量为复合镀层的0‑5wt%。制备工艺为，（1）金属被镀表面的预处理；（2）第二相粒子的活化；（3）电刷镀Fe‑P非晶复合镀层；（4）Fe‑P非晶复合镀层部分晶化转变。

技术领域

本发明涉及一种表面电镀工艺及复合镀层，尤其是涉及一种以非晶/纳米晶Fe-P合金为基体的复合镀层制备工艺。

背景技术

非晶结构上的特殊性(短程有序)，使得非晶材料与传统金属相比，具有优良的力学性能、抗腐蚀能力、化学活性等优点。非晶材料在室温变形时易诱发局域绝热剪切带形成单重剪切裂纹而突然断裂失效，几乎不展现宏观的塑性变形特征，这极大地限制了非晶材料作为结构材料的应用。另一方面，非晶的结构特点决定其处于热力学的亚稳状态，这也限制了非晶材料在较高温度场合下的使用。因此，利用第二相强韧化原理，采用复合技术，在非晶材料中添加高硬度粒子（或纤维），使非晶合金的宏观塑性、冲击韧性得以提高，已在一些非晶材料中取得一定的成果。

复合电镀是采用电化学方法使金属（或合金）与固体微粒（或纤维）共沉积，镀层中基体金属和添加的固体微粒之间几乎不发生扩散现象，因此兼有基体金属和固体微粒的综合性能。复合电镀的技术适用性和实用性宽广，具有较强的可变性和可操作性，应用将日益广泛。电刷镀的基本原理与电镀相同，无须镀槽。刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在被镀表面上移动，并保持一定的压力，从而使金属离子沉积在被镀材料表面。电刷镀具有设备简单、工艺简单、成本低、沉积速度快、适用范围广等特点，已广泛应用于零部件的表面强化和修复。因此，采用电刷镀制备非晶/纳米晶复合镀层，充分发挥非晶基体和纳米粒子的优异性能，提高镀层的耐磨性，节约材料，具有重要的工程实际应用价值。

发明内容

Fe-P非晶合金具有高强、良好的耐磨和耐蚀等优异性能，且原材料成本低廉，是复合镀层理想的基体材料，VC_1-x、TiC等晶粒长大抑制剂，具有很高的强度、硬度等特点，可抑制非晶基体高度局域剪切带的形成，并可抑制晶化转变时晶粒的长大速度，降低加热时间对非晶合金基体晶化转变的敏感性，提高Fe-P非晶/纳米晶基体制备工艺的可操作性。本发明所要解决的技术问题是，提供一种以非晶/纳米晶Fe-P合金为基体，添加晶粒长大抑制剂作为第二相的复合镀层制备工艺。

一种Fe-P合金基复合镀层的制备工艺，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：复合镀层的基体材质为非晶/纳米晶Fe-P合金，Fe含量为复合镀层的80-90wt%，P含量为复合镀层的8-20wt%（优选10-15wt%），所述复合镀层中第二相为VC_1-x、TiC等晶粒长大抑制剂，含量为复合镀层的0-5wt%（优选0.5-2wt%）。

本发明之复合镀层的制备工艺，包括以下步骤：

（1）金属被镀表面的预处理；

（2）第二相粒子的活化；

（3）电刷镀Fe-P非晶复合镀层；

（4）Fe-P非晶复合镀层部分晶化转变。

所述金属被镀表面预处理包括除锈、脱脂、活化过程，可采用化学或电化学方法；

所述的电刷镀工艺参数为：电极的电流密度为0.2-1A/mm²，电极相对运动速度为5-20m/min，施镀温度为30-70℃，镀液Ph值0.5-2；

所述复合电镀液组成为；亚铁盐2-4mol/L，硼酸30-50g/L，第二相粒子5-25g/L，次磷酸钠或亚磷酸0.1-0.5mol/L，还原剂0.5-2g/L，络合剂0.5-5g/L；

所述络合剂包括：酒石酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等；