高耐蚀的钢基表面复合镀层材料制造技术

本实用新型专利技术涉及复合镀层材料，具体地说是一种高耐蚀的钢基表面复合镀层材料。包括碳钢基体和碳钢基体表面的化学镀复合镀层，碳钢基体表面的化学镀复合镀层结构由内到外依次为：Ni-P镀层、Ni-P-纳米SiO2镀层、Ni-Zn-P镀层和Ni-P镀层。其中Ni-P镀层具有优良的防腐蚀性；由于纳米SiO2的加入，Ni-P-纳米SiO2镀层可以显著提高Ni-P镀层的硬度；三元合金镀层Ni-Zn-P镀层中Zn的加入可以明显提高耐蚀性，发生腐蚀时Zn优先于Ni和碳钢基体腐蚀，保护了基体材料。因此，本实用新型专利技术提高了碳钢的耐蚀耐磨性能，扩大了碳钢的应用范围，尤其在工业、海洋等苛刻腐蚀环境中的应用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及复合镀层材料，具体地说是一种高耐蚀的钢基表面复合镀层材料。
技术介绍
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，因其镀层具有的高硬度、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。化学镀Ni-P二元合金镀层具有良好的均匀性、硬度、耐磨、耐蚀等综合物理化学性能，已经在材料、机械、化工等工业领域得到广泛的应用。但是，随着科技的发展及现代工业的飞速前进，Ni-P二元合金镀层的性能已不能够满足各行业对材料日益增长的需要，故在二元合金镀层的基础上添加第三种金属成分，即得到了以Ni-P为基的三元合金，其导电、耐蚀、耐热、耐磨等多种性能比较其二元合金均有更大的增强。在化学镀Ni–P的合金镀液中加入适量的锌盐(硫酸锌、氯化锌)，可得到Ni-Zn-P三元合金镀层，可以用于耐蚀性能要求高和形状复杂的各种工件上，其导电、磁性、耐磨、耐热、耐蚀等性能较之二元合金均有了很大的提高。纳米材料科学的发展为复合镀层的发展带来了新的机遇。通过在化学镀液中加入纳米粒子来制备纳米复合镀层，其用途更加多样化，具有良好的应用前景。纳米颗粒作为第二相粒子对镀层有强化作用，颗粒越细，强化作用越强。通过化学沉积方法将纳米级固体颗粒包覆于Ni-P合金镀层中，由于纳米颗粒对位错和晶界的钉扎作用，可以抑制晶粒的高温长大，有望所获得的纳米复合镀层在热稳定性、耐磨性和硬度等方面可以进一步提高。因此，提高钢铁材料的表面性能，得到高耐蚀性、高耐磨性和高硬度的钢基表面复合镀层材料，扩大其应用范围，尤其在工业、海洋等苛刻腐蚀环境中的应用尤为重要。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种高耐蚀性、高耐磨性和高硬度的钢基表面复合镀层材料，扩大了碳钢的应用范围，尤其在工业、海洋等苛刻腐蚀环境中的应用。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种高耐蚀的钢基表面复合镀层材料，包括碳钢基体和碳钢基体表面的化学镀复合镀层，碳钢基体表面的化学镀复合镀层结构由内到外依次为：Ni-P镀层、Ni-P-纳米SiO2镀层、Ni-Zn-P镀层和Ni-P镀层。采用上述技术方案的本技术，与现有技术相比，其优点和有益效果是：Ni-P镀层是具有优良防腐蚀性能镀层；紧邻Ni-P镀层的Ni-P-纳米SiO2镀层，由于纳米SiO2的加入，显著提高Ni-P镀层的硬度，增加耐磨性；三元合金镀层Ni-Zn-P镀层中Zn的加入起到牺牲阳极的作用，发生腐蚀时Zn优先于Ni和碳钢基体腐蚀，保护了Ni-P镀层和基体材料。复合镀层采用Ni-P镀层、Ni-P-纳米SiO2镀层、Ni-Zn-P镀层和Ni-P镀层的顺序，外层Ni-P镀层和Ni-Zn-P镀层具有高耐蚀性，中间层Ni-P-纳米SiO2镀层具备高硬度、耐磨性和耐蚀性好的优点，内层Ni-P镀层起到与钢基结合强度高和耐蚀性的作用。因此，本技术提供了一种高耐蚀性、高耐磨性和高硬度的钢基表面复合镀层材料，扩大了碳钢的应用范围，尤其在工业、海洋等苛刻腐蚀环境中的应用。作为优选，本技术更进一步的技术方案是：所述的Ni-P镀层有两层，一层位于碳钢基体表面，一层位于最外层，紧邻Ni-Zn-P镀层。所述的内层和最外层Ni-P镀层厚度为5～10μm。所述的Ni-P-纳米SiO2镀层厚度为10～20μm。所述的Ni-Zn-P镀层厚度为10～20μm。附图说明图1是本技术实施例的结构示意图；图中：1-碳钢基体；2-内层Ni-P镀层；3-Ni-P-纳米SiO2镀层；4-Ni-Zn-P镀层，5-外层Ni-P镀层。具体实施方式下面结合附图给出的实施例对本技术作进一步阐述，但实施例不对本技术构成任何限制。参见图1，一种高耐蚀的钢基表面复合镀层材料，由碳钢基体1和碳钢基体1表面的复合镀层构成，碳钢基体1选取Q235低碳钢，大小为20×25×0.9mm3；复合镀层结构由内到外依次为：内层Ni-P镀层2、Ni-P-纳米SiO2镀层3、Ni-Zn-P镀层4，外层Ni-P镀层5；内外Ni-P镀层2位于碳钢基体1表面，外层Ni-P镀层5紧邻Ni-Zn-P镀层4。本实施例中，内层Ni-P镀层2为5～10μm，Ni-P-纳米SiO2镀层3为10～20μm，Ni-Zn-P镀层4为10～20μm，外层Ni-P镀层5为5～10μm；复合镀层总厚度为30～50μm；镀层硬度为600～800HV，耐盐雾试验时间超过180小时。以上所述仅为本技术较佳可行的实施例而已，并非因此局限本技术的权利范围，凡运用本技术说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本技术的权利范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耐蚀的钢基表面复合镀层材料，包括碳钢基体和碳钢基体表面的化学镀复合镀层，其特征在于：碳钢基体表面的化学镀复合镀层结构由内到外依次为：Ni‑P镀层、Ni‑P‑纳米SiO2镀层、Ni‑Zn‑P镀层和Ni‑P镀层。

【技术特征摘要】
1.一种高耐蚀的钢基表面复合镀层材料，包括碳钢基体和碳钢基体表面的化学镀复合镀层，其特征在于：碳钢基体表面的化学镀复合镀层结构由内到外依次为：Ni-P镀层、Ni-P-纳米SiO2镀层、Ni-Zn-P镀层和Ni-P镀层。
2.按照权利要求1所述的高耐蚀的钢基表面复合镀层材料，其特征在于：Ni...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹，徐旭仲，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：新型
国别省市：河北;13