单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺。具体步骤是：电镀前先将电镀液经活性炭吸附除杂和电解除杂，然后在霍尔槽装置中进行预镀试验确定光亮双相双峰镍钴合金镀层的条件。在PH值稳定在2～5之间，浓度为硫酸镍50～70g/L、氯化镍40～60g/L、硫酸钴40～50g/L为主盐的镀液中进行电镀，以可溶性镍板经表面处理后作为阳极，不锈钢经表面处理后作为阴极，采用单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的镀层，其中电沉积时间为2h～4h，脉冲电流密度为2.5～3A/dm

Preparation of bright dual phase nanocrystalline Shuangfeng nanocrystalline cobalt nickel alloy by single pulse electrodeposition

The invention relates to a preparation process of a single pulse electrodeposition bright dual phase Shuangfeng nanocrystalline cobalt nickel alloy. The concrete steps are as follows: firstly, the electroplating liquid is removed by the activated carbon and removed by electrolysis; then the pre plating test is carried out in the Holzer trough device to determine the condition of the bright dual phase nickel cobalt alloy coating in Shuangfeng. In the stable pH value between 2 ~ 5, for electroplating nickel sulfate concentration was 50 ~ 70g/L, 40 ~ 60g/L of nickel chloride and cobalt sulfate as main salt in 40 ~ 50g/L, the soluble nickel plate after surface treatment as anode and stainless steel as cathode after surface treatment, using single pulse electrodeposition double light Shuangfeng nanocrystalline nickel cobalt alloy coating, the deposition time is 2H ~ 4h, pulse current density is 2.5 ~ 3A/dm

【技术实现步骤摘要】
单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺
本专利技术涉及单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺,属于电镀合金领域。技术背景镍是一种银白色金属，密度8.9，熔点1455℃，沸点2915℃。镍具有良好的机械强度、延展性和耐腐蚀性，被广泛用于军工制造业、民用工业、机械制造业、石油行业等；镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域。电化学沉积法俗称电镀，是一种在含有金属镀层化合物的镀液中，以被镀的导电零件为阴极，通过电解作用，在零件表面以期获得结合力牢固的、镀层均匀的、表面细致的金属膜的电化学加工方法，同时也是目前应用相当广泛的表面处理技术之一。根据其电源提供电压电流的方式不同可分为普通直流电镀、交直流叠加电镀、脉冲电镀等种类，其中脉冲电镀又分为单脉冲电镀和双脉冲电镀。根据电镀金属元素的种类又分为单金属电镀和合金电镀。随着科学技术和现代工业的发展对功能材料和结构材料的性能提出了各种各样的新要求，对防护性镀层的质量要求也越来越高，传统的电镀单一金属镍镀层由于:(1)镀层结合强度差(2)镀层分散能力差(3)镀层光亮度差(4)电流效率低、沉积速率慢等因(5)耐酸、耐碱、耐磨性不够高等因素已不能完全满足某些特殊要求。因而，以一种金属镍为基体，通过电沉积方法使金属镍与金属钴共沉积获得的，以其具有较高的硬度、耐温、耐酸、耐碱、耐磨性、自润滑性、耐蚀性、特殊的装饰外观以及电接触功能、电催化等功能的镍钴合金镀层倍受人们关注。合金电镀除必须具备单金属沉积的一些基本条件外，还应该具备以下两个要素：(1)合金电镀的两种金属中，必须至少要有一种金属能从其盐的水溶液中沉积出来。特别要强调的是，有些特殊金属如钨、钼虽不能从其盐的水溶液中沉积出来，但它能与铁族元素进行共沉积，所以金属共沉积的必要条件，并不一定要求各组分都能单独从水中沉积。(2)两种金属共沉积必须满足它们的沉积电位要相近方可，如果两种金属电位相差很大的话，金属电位较正的会抢先沉积，甚至会排斥后面另一金属的沉积析出。脉冲电镀镍钴合金与直流电镀镍钴合金相比，脉冲电镀镍钴合金具有以下几个方面的效能：(1)能得到致密的、导电率高的沉积层；(2)降低浓差极化，提高阴极电流密度；(3)减小或消除氧脆，改善镀层的物理和机械性能；(4)减少添加剂用量，提高镀层的纯度；(5)减少孔隙率，提高镀层的防护性能。(6)脉冲电键能显著改善镀层的性能，为电镀技术的发展开辟了新的途径。总之，单脉冲电镀光亮双相纳米晶镍钴合金镀层的耐温、耐酸、耐碱、耐磨、焊接、韧性、塑性、强度、防腐、导电率、抗变色、光洁度等性能指标大幅度提高。同时利用单脉冲电沉积镍钴合金能避免许多传统工艺的缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足而提供一种单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的方法，该方法制得的镍钴合金镀层表面光亮，结构致密，平整性好，无裂纹，且具有很好的耐腐蚀性能和较高的强度和塑性。在钴含量为66.7％(质量分数)时呈现出含有面心立方和密排六方晶体结构的双相结构，同时晶粒还呈现特殊的双峰分布即晶粒呈现大小晶粒分布，即在同一个视野范围内可以观察到大晶粒和小晶粒(大晶粒的尺寸能达到100nm以上，小晶粒尺寸能达到几十纳米)。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤:电镀之前先将电镀液经活性炭吸附除杂和电解除杂，然后再在霍尔槽装置中进行预镀试验确定光亮双相镍钴合金镀层的添加剂的添加范围，然后在以PH值稳定在2～5之间，浓度为硫酸镍50～70g/L、氯化镍40～60g/L、硫酸钴40～50g/L为主盐的镀液中进行电镀，以可溶性镍板经表面处理后作为阳极,经表面处理后不锈钢作为阴极，采用单脉冲电沉积工艺电镀光亮双相双峰纳米晶镍钴合金镀层，其中电沉积时间为2h～4h，脉冲电流密度为2.5～3A/dm2，占空比为20％～40％，周期为1～2ms,搅拌速度为100～500r/min。按照上述方案，所述的镀液中还包括20～30g/L的硫酸钠作为支持电解质，0.1～0.5g/L的糖精，0.01～0.05g/L的1,4-丁炔二醇，0.5g/L的十二烷基硫酸钠。按上述方案，所述的镀液中各组分及其含量为：所述电镀液配制步骤如下：(1)用分析天平称取定量的硫酸镍，加入到事先准备好的装有去离子水的烧杯中，加热溶解；(2)再用分析天平分别称取定量的氯化镍和硫酸钴分别加入到步骤(1)中的溶液中，加热使其溶解。所述的电镀液中用于调节PH的缓释酸为硼酸，其配制过程如下：(1)将洗净的烧杯加入定量的去离子水；(2)将步骤(1)中的去离子水放到垫有石棉网的加热炉上煮沸，然后将称好的定量的硼酸加入煮沸的去离子水中使硼酸完全溶解；(3)将步骤(2)中全部溶解的硼酸迅速倒入所配置的镀液中。所述的镀液中还包括0.5-0.6g/L的阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠作为润湿剂，所用的润湿剂的配制过程如下：(1)先用分析天平称取一定量的十二烷基硫酸钠置于干净的烧杯中；(2)然后加很少量的去离子水将步骤(1)中的十二烷基硫酸钠调成浆糊状；(3)最后将用电热炉煮沸的去离子水倒入装有浆糊状的十二烷基硫酸钠的烧杯中，煮30min使其充分溶解，最后在倒入所配置的镀液中。所述镀液在电镀之前要进行吸附除杂，用分析天平称取3g/L的粒状活性炭加入到所述配制的镀液中，在磁子搅拌作用下搅拌吸附1h，然后将粒状的活性炭取出，最后通过真空抽滤去除残留在镀液中的粉末状的活性炭；所述镀液在经活性炭吸附除杂之后还要进行电解除杂，电解除杂的条件为低电流即通常为0.1A，电解时间为6h，阳极还是纯度为99.99％以上的可溶性镍板，阴极为折成波纹状的薄的钢板。通过霍尔槽进行预镀试验确定电镀光亮镍钴合金的条件，霍尔槽预镀试验包含以下步骤：步骤一：用量筒量取250ml的试镀液，不加糖精和1,4-丁炔二醇，调节好PH值稳定在2～5之间；步骤二：通过霍尔槽中的加热棒将其中的镀液加热到45～65℃；步骤三：将表面经过处理洗净的特定的用于霍尔槽试验的铜片放到霍尔槽中；步骤四：开始试镀，试镀电流为直流且恒定为1A，试镀过程中通过用玻璃棒手动进行搅拌，随时调节PH的大小使其稳定在步骤一所要求的范围内，试镀时间10min；步骤五：将试镀完的铜片洗净后吹干，肉眼观察其表面是否有较大面积的光亮区域；然后将其放在表面平整且放平的桌面上观察铜片四周翘起的情况，从而判断镀层中应力的大小；步骤六：假如试镀完的铜片表面光亮区域不大且四个角有翘起的情况，需重新量取250ml的镀液，再在上一个试镀件的基础上不断地改变糖精和1,4-丁炔二醇的用量，从而确定光亮镀层添加剂的添加的条件。镀液过程通过电动搅拌桨进行搅拌，从而使得镀液各个部位的成分均匀一致。所述的阳极用可溶性镍板的纯度为99.99％以上，所述阳极和阴极的电极间距为15～20cm，规格均为10㎝×10㎝×0.2㎝，且阳极与阴极的面积比大于等于4:1。阴极不锈钢依次经过120目，220目，400目，600目，800目，1000目，1500目，2000目，3000目的金相砂纸打磨至镜面效果，将其放入到80℃碱洗液中超声8～10min进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：电镀之前先将电镀液经活性炭吸附除杂和电解除杂，然后再在霍尔槽装置中进行预镀试验确定光亮双相纳米晶镍钴合金镀层的条件，然后在以PH值稳定在2～5之间，浓度为硫酸镍50～70g/L、氯化镍40～60g/L、硫酸钴40～50g/L为主盐的镀液中进行电镀，以可溶性镍板经表面处理后作为阳极，不锈钢经表面处理后作为阴极，采用单脉冲电沉积工艺电镀光亮纳米晶双相双峰镍钴合金镀层，其中电沉积时间为2h～4h，脉冲电流密度为2.5～3A/dm

【技术特征摘要】
1.单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：电镀之前先将电镀液经活性炭吸附除杂和电解除杂，然后再在霍尔槽装置中进行预镀试验确定光亮双相纳米晶镍钴合金镀层的条件，然后在以PH值稳定在2～5之间，浓度为硫酸镍50～70g/L、氯化镍40～60g/L、硫酸钴40～50g/L为主盐的镀液中进行电镀，以可溶性镍板经表面处理后作为阳极，不锈钢经表面处理后作为阴极，采用单脉冲电沉积工艺电镀光亮纳米晶双相双峰镍钴合金镀层，其中电沉积时间为2h～4h，脉冲电流密度为2.5～3A/dm2，占空比为20％～40％，周期为1～2ms，电沉积温度为45～65℃，搅拌速度为100～500r/min。2.根据权利要求1所述的单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺，其特征在于：所述镀液中还包括20～30g/L的硫酸钠作为支持电解质，0.1～0.5g/L的糖精作为初级光亮剂，0.01～0.05g/L的1,4-丁炔二醇作为次级光亮剂。3.根据权利要求1或2所述的单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺，其特征在于：所述电镀液配制步骤如下：(1)用分析天平称取定量的硫酸镍，加入到事先准备好的装有去离子水的烧杯中，加热溶解；(2)再用分析天平分别称取定量的氯化镍和硫酸钴分别加入到步骤(1)中的溶液中，加热使其溶解。4.根据权利要求3所述的单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺，其特征在于：所述的电镀液中用于调节PH的缓释酸为硼酸，其配制过程如下：(1)将洗净的烧杯加入定量的去离子水；(2)将步骤(1)中的去离子水放到垫有石棉网的加热炉上煮沸，然后将称好的定量的硼酸加入煮沸的去离子水中使硼酸完全溶解；(3)将步骤(2)中全部溶解的硼酸迅速倒入所配置的镀液中。5.根据权利要求3所述的单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺，其特征在于：所述的镀液中还包括0.5-0.6g/L的阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠作为润湿剂，所用的润湿剂的配制过程如下：(1)先用分析天平称取一定量的十二烷基硫酸钠置于干净的烧杯中；(2)然后加很少量的去离子水将步骤(1)中的十二烷基硫酸钠调成浆糊状；(3)最后将用电热炉煮沸的去离子水倒入装有浆糊状的十二烷基硫酸钠的烧杯中，煮30min使其充分溶解，最后在倒入所配置的镀液中。6.根据权利要求3所述的单脉冲电沉积光亮双相双峰纳米晶镍钴合金的制备工艺，其特征在于：所述镀液在电镀之前要进行吸附除杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：连建设，李松，韩双，李恒，石文辉，周文婷，陈岩，刘方刚，郝晋，孙朔，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22