一种带Ni-P-Ce-B4C@Cu复合镀层的耐磨耐蚀材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种带Ni‑P‑Ce‑B4C(Cu)复合镀层的耐磨耐蚀材料及其制备工艺，本发明专利技术的制备工艺简单，所制备产品性能优越，适于工业化生产。所得材料的硬度以及耐磨耐蚀性大大提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐磨抗腐蚀镀层及其制备方法，具体涉及一种带Ni-P-Ce-B4C(Cu)复合镀层的耐磨耐蚀材料及其制备工艺。
技术介绍
上世纪八十年代开始，人们采用电刷镀技术获得复合镀层，针对镀层硬度、耐磨和耐腐蚀性能的提高，目前主要通过向Ni-P镀层掺入第二相微粒或金属，利用电镀或化学镀方法使金属或固溶微粒共沉积来制备三元复合镀层。第二相微粒主要有SiC，WC，立方B4C，Al2O3，Si3N4等以提高硬度和耐磨性为目的复合微粒，以及CuF2，(CF)n，PTFE，MoS2等为提高镀层自润滑性的复合微粒。传统复合电刷镀镀层中，第二相不溶性颗粒与合金的键结合差异，界面润湿性能差，会容易产生第二相不溶性颗粒，易脱落，导致镀层表面孔隙率增加，最终造成耐蚀性能的降低。纳米B4C粉末是一种不导电材料，在传统的电刷镀沉积过程中，其主要是靠基质金属生长过程中的机械捕获作用进入镀层，得到的复合镀层中纳米粉的含量低，且纳米粉在镀层中分布不均匀。且现有的制备电刷镀Ni-Cu-P镀层中，配制的刷镀镀液很复杂，为获得好的刷镀效果，镀液中各成分比例很难把握，而且操作工艺也很难控制。现有的含复合镀层的耐磨耐蚀材料总体存在硬度不够高、耐磨耐蚀性能不佳的缺陷，不能满足越来越高的耐磨耐蚀等要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高硬度、耐磨抗腐蚀大大改善的带Ni-P-Ce-B4C(Cu)复合镀层的耐磨耐蚀材料。本专利技术的另一目的在于提供一种制备方法简单、得到的材料硬度和耐磨抗蚀性得到很
大程度改善的带Ni-P-Ce-B4C(Cu)复合镀层的耐磨耐蚀材料的制备工艺。本专利技术提供了一种带Ni-P-Ce-B4C(Cu)复合镀层的耐磨耐蚀材料，所述耐磨耐蚀材料从里到外依次包括基材、第一Ni镀层、Ni-P-Ce镀层、第二Ni镀层、Ni-P-Ce-B4C(Cu)镀层。本专利技术进一步包括以下优选的方案：优选的方案中，所述第一Ni镀层、第二Ni镀层的厚度均为0.5-1.5μm。优选为0.5-1.0μm，进一步优选0.5μm。优选的方案中，所述Ni-P-Ce镀层的厚度为5.0-7.0μm，优选为5.0-6.0μm，进一步优选为5.0μm。优选的方案中，所述Ni-P-Ce-B4C(Cu)镀层的厚度为6.0-8.0μm，优选为6.0-7.0μm，进一步优选为7.0μm。本专利技术进一步涉及一种带Ni-P-Ce-B4C(Cu)耐磨耐蚀复合镀层的制备工艺，基材表面预处理后依次刷镀第一Ni镀层、Ni-P-Ce镀层、第二Ni镀层、Ni-P-Ce-B4C(Cu)镀层。优选的方案中，所述制备工艺包括以下工艺步骤：步骤一：在40-50℃条件下，将活化处理后表面干净的基材使用含镍镀液进行镍的刷镀，得到基材/第一Ni镀层；步骤二：将基材/第一Ni镀层试样用水清洗，进行镀液A-1的刷镀，得到基材/第一Ni镀层/Ni-P-Ce镀层试样，用水清洗后再次使用含镍镀液进行镍的刷镀，得到基材/第一Ni镀层/Ni-P-Ce镀层/第二Ni镀层和镀余液B；将Cu包覆B4C颗粒加入镀余液B中，控制Cu包覆B4C在镀余液B中浓度为35-75g/L，进行超声分散，搅拌，得到镀液A-2，随后使用镀液A-2实施刷镀，得到基材/第一Ni镀层/Ni-P-Ce镀层/第二Ni镀层/Ni-P-Ce-B4C(Cu)镀层试样；所述含镍镀液包括以下组分：六水合硫酸镍320-350g/L，柠檬酸60-80g/L，硼酸15-30g/L，羧酸，施镀时，含镍镀液pH为1-3；所述刷镀液A-1包括以下组分：硫酸镍240g/L-280g/L，次亚磷酸钠15-25g/L，柠檬酸20-30g/L，柠檬酸三钠15-25g/L，硫酸钠15-20g/L，冰乙酸20-30ml/L，十二烷基硫酸钠0.1-0.3g/L，硝酸铈25-45g/L；施镀时，镀液A-1的pH值控制在：3.0-5.0。优选的方案中，所述Cu包覆B4C颗粒的粒度为100-350nm。优选的方案中，所述Cu包覆B4C颗粒通过将纳米B4C粉末浸入浓度为8-12wt％的NH4F溶液中粗化处理后，固液分离再加入10-11g/L SnCl2和4-5g/L HCl溶液中敏化，固液分离，加入0.4-0.6g/L PdCl2和20-22ml/L HCl活化液中活化，固液分离，并烘干后加入次亚磷酸钠水溶液中搅拌形成悬浮液，加入改性液中，搅拌反应后，固液分离得到；其中，改性液组成：硫酸铜7.5g/L-15g/L，甲醛15ml/L-25ml/L，酒石酸钾钠20-30g/L，A,a`一联吡啶10mg-20mg/L，镍氰化钾50mg/L-100mg/L，氢氧化钠6-9/L；改性液的pH为11.5-12.5，装载量为2-4dm2/L，温度为45-60℃。所述装载量是指电刷镀一平方分米表面面积需要电镀溶液的容量。通过以上包覆不仅解决了粉粒在镀层中共沉积并均匀分布的问题，而且Cu的包覆也可改善镀层由于纳米颗粒的加入而导致的腐蚀性能下降的问题。改善了纳米B4C颗粒在溶液中的团聚问题，Cu在镀层中的沉积不仅可以在结构上细化镀层胞状组织，Cu在盐溶液体系中还表现出优先腐蚀机制，从而对Ni合金提供了阴极保护作用，整个镀层表现为由大量Ni-Cu微观腐蚀单元均匀的二维分布所构成的电化学系统，弥补了由于粒子的加入导致增多界面及孔隙，使得镀层出现更多的微观缺陷，最终造成局部腐蚀原电池数量增加而导致的腐蚀性能下降。优选的方案中，制备镍层时，控制刷镀时间为50s-90s。优选的方案中，制备Ni-P-Ce镀层时，控制刷镀时间为3-4min。优选的方案中，制备Ni-P-Ce-B4C(Cu)镀层时，控制刷镀时间为4-5min。优选的方案中，将刷镀完成后的镀件在400-430℃，恒温处理0.5h-1.5h后，取出样品空冷，得到成品。优选的方案中，进行镀液A-1的刷镀时控制电压为11V，采用正接法，刷镀速度为50-80mm/s。优选的方案中，刷镀镍时控制电压为12V，采用正接法，刷镀速度为40-80mm/s。优选的方案中，刷镀镍时控制刷镀时间为50s-90s。优选的方案中，将Cu包覆B4C加入镀余液B中的搅拌过程中，控制转速为200-300r/min。优选的方案中，刷镀Ni-P-Ce-B4C(Cu)镀层时，控制电压为11V，采用正接法，刷镀速度为40-80mm/s。优选的方案中，基材活化处理的过程为：1)对基材擦拭有机溶剂丙酮进行手动除油，时间为20-60s。2)电净除油，采用正接法，调节电压为12V，用镀笔浸蘸电净液对基材进行刷镀，刷镀速度为60-100mm/s，时间为15s-30s。刷镀完后，用去离子水清洗。3)活化液活化：一号活化液活化调节电压为12V，采用反接法，刷镀速度为90-130mm/s，时间为20s-30s。三号活化液活化时需调节电压12V，采用反接法，刷镀速度为90-130mm/s，时间为50s-90s。一号活化液组成为：98％浓硫酸44.6ml/L，硫酸铵110.9g/l，pH＝0.4；三号活化液组成为柠檬酸94.2g/L，柠檬酸三钠141.2g/L，氯化镍3g/L，pH＝4。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带Ni‑P‑Ce‑B4C(Cu)复合镀层的耐磨耐蚀材料，其特征在于，所述耐磨耐蚀材料从里到外依次包括基材、第一Ni镀层、Ni‑P‑Ce镀层、第二Ni镀层、Ni‑P‑Ce‑B4C(Cu)镀层。

【技术特征摘要】
1.一种带Ni-P-Ce-B4C(Cu)复合镀层的耐磨耐蚀材料，其特征在于，所述耐磨耐蚀材料从里到外依次包括基材、第一Ni镀层、Ni-P-Ce镀层、第二Ni镀层、Ni-P-Ce-B4C(Cu)镀层。2.根据权利要求1所述的耐磨耐蚀材料，其特征在于，所述第一Ni镀层、第二Ni镀层的厚度均为0.5-1.5μm。3.根据权利要求1或2所述的耐磨耐蚀材料，其特征在于，所述Ni-P-Ce镀层的厚度5.0-7.0μm。4.根据权利要求3所述的耐磨耐蚀材料，其特征在于，所述Ni-P-Ce-B4C(Cu)镀层的厚度为6.0-8.0μm。5.一种带Ni-P-Ce-B4C(Cu)耐磨耐蚀复合镀层的耐磨耐蚀材料的制备工艺，其特征在于，基材表面经预处理后依次刷镀第一Ni镀层、Ni-P-Ce镀层、第二Ni镀层、Ni-P-Ce-B4C(Cu)镀层。6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：步骤一：在40-50℃条件下，将活化处理后表面干净的基材使用含镍镀液进行镍的刷镀，得到基材/第一Ni镀层；步骤二：将基材/第一Ni镀层试样用水清洗，进行镀液A-1的刷镀，得到基材/第一Ni镀层/Ni-P-Ce镀层试样，用水清洗后再次使用含镍镀液进行镍的刷镀，得到基材/第一Ni镀层/Ni-P-Ce镀层/第二Ni镀层和镀余液B；将Cu包覆B4C颗粒加入镀余液B中，控制Cu包覆B4C在镀余液B中浓度为35-75g/L，进行超声分散，搅拌，得到镀液A-2，随后使用镀液A-2实施刷镀，得到基材/第一Ni镀层/Ni-P-Ce镀层/第二Ni镀层/Ni-P-Ce-B4C(Cu)镀层试样；所述含镍镀液包括以下组分：六水合硫酸镍320-350g/L，柠檬酸60-80g/L，硼酸15-30g/L，羧酸，施镀时...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏明，胡建红，胡雪仪，刘亚雄，简帅，
申请(专利权)人：中南大学，长沙冠瑞机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43