粉末冶金材料超声化学镀镍磷方法技术

本发明专利技术涉及材料的表面化学处理领域，具体地说是粉末冶金材料超声化学镀镍磷方法。本发明专利技术是镀液以次亚磷酸钠作为还原剂，硫酸镍作为主盐，附加络合剂、加速剂、稳定剂，采用超声波化学镀，利用超声波震荡的机械能，使镀液在金属表面的催化作用下，经控制化学还原法进行的镍磷沉积过程，包括除油、除锈、活化、超声化学镀以及后处理步骤。本发明专利技术采用多重络合剂以及加速剂、稳定剂，提高了镀液稳定性，施镀速度可以调节，可以在粉末冶金材料基体表面镀覆一层均匀致密的、无孔隙的镍磷镀层，从而提高粉末冶金材料的使用寿命，应用领域广。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及材料的表面化学处理领域，具体地说是。
技术介绍
近年来粉末冶金材料的应用与发展十分迅速，而该材料大多是由多种粉末进行合成，由于工艺原因使材料表面存在许多微孔。例如钕铁硼(NdFeB)永磁材料采用粉末冶金方法制备，NdFeB永磁体是继SmCo5和Sm2Co17之后的第三代稀土永磁材料，由于其具有较高的饱和磁化强度、矫顽力和磁能积而成为现代高
中的重要功能材料，但由于NdFeB永磁体易氧化生锈，耐蚀性差而使其广泛应用受到限制。在现有技术中，对材料表面处理相近的技术多采用化学镀和电镀的方法，在化学镀技术中，中性化学镀、酸性化学镀和碱性化学镀，这些化学镀方法已经发展了几十年，据不完全统计，目前世界上至少有两百种以上的成熟化学镀镍配方(《化学镀理论及实践》第6页，国防工业出版社)，而对于粉末冶金材料采用超声化学镀方法尚未见报道。对于钕铁硼粉末冶金材料目前国际上普遍采用化学镀镍镀层或电镀铜镍复合镀层作为防护层，2001年2月《磁性材料及器件》第32卷第一期介绍了烧结NdFeB磁体镀层缺陷分析，经电镀处理后，磁体的Ni镀层或者Zn镀层某些部位常常出现形状不规则的麻点或洼坑，影响镀层质量和磁体的使用；另外，目前国际上普遍采用化学镀镍镀层或电镀铜镍复合镀层作为防护层，其中化学镀镍镀层孔隙率大，耐腐蚀效果差，而电镀存在厚度不均匀镀层质量不稳定等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种使材料镀层无孔隙、厚度均匀且耐蚀性强的。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是镀液以次亚磷酸钠作为还原剂，硫酸镍作为主盐，附加络合剂、加速剂、稳定剂，采用超声波化学镀，利用超声波震荡的机械能，使镀液在金属表面的催化作用下，经控制化学还原法进行镍磷沉积过程，包括除油、除锈、活化、超声化学镀以及后处理步骤，具体如下 (1)除油a.真空除油采用120～200℃、0.5～3小时真空热处理；b.碱液除油在真空除油后，进行碱液除油，碱液pH值为8～10.5，碱液配方如下Na2CO35～20g/l；Na3PO4·12H2O10～30g/l；Na2SiO35～20g/l；OP-10乳化剂1～5g/l；碱液温度为60～80℃，同时采用超声波，超声波频率为19～80kHz、功率为50～500w，处理时间为5～10分钟；(2)除锈采用浓度为5～40％的HNO3进行酸洗，时间为5～100秒；(3)活化采用浓度为1～10％的H2SO4作为活化液，在室温下活化时间为5～50秒；(4)超声化学镀镀液以次亚磷酸钠作为还原剂，硫酸镍作为主盐，附加络合剂、加速剂、稳定剂，同时采用超声波震荡，镀液的配方如下主盐 硫酸镍NiSO4·6H2O20～30g/l；还原剂次亚磷酸钠NaH2PO2·H2O20～40g/l；络合剂乙酸钠NaAC·3H2O10～25g/l；丙酸C2H5COOH5～30g/l；DL—苹果酸CHOHCH2(COOH)25～30g/l；甘氨酸NH2CH2COOH1～10g/l；EDTAC10H16N2O81～10g/l；柠檬酸钠Na3C6H5O7·2H2O5～40g/l；加速剂丁二酸(CH2COOH)25～30g/l；稳定剂乙酸铅(Pb2+)1～5ppm；硫脲H2NCSNH20.5～5ppm；超声化学镀工艺参数如下频率19～80kHz，功率50～500W，pH6.5～7.5，温度70～85℃，镀速为10～60μm/小时；(5)后处理采用CrO3进行封孔处理，工艺参数CrO31～10g/l、温度70～85℃、时间10～20分钟。所述步骤4之后还可以根据要求进行二次化学镀，其镀液配方如下主盐硫酸镍NiSO4·6H2O20～30g/l； 还原剂次亚磷酸钠NaH2PO2·H2O20～40g/l；络合剂乙酸钠NaAC·3H2O20～25g/l；DL—苹果酸CHOHCH2(COOH)25～25g/l；甘氨酸NH2CH2COOH1～10g/l；柠檬酸钠Na3C6H5O7·2H2O2～10g/l；乳酸CH3CHOHCOOH5～25g/l；丙酸C2H5COOH5～25g/l；加速剂丁二酸(CH2COOH)25～25g/l；稳定剂乙酸铅(Pb2+)1～5ppm；硫脲H2NCSNH20.5～5ppm；化学镀工艺参数如下温度86～90℃，pH4.4～4.8，装载比0.4～2，循环周期5～6个，镀速12～16μm/小时；本专利技术原理利用超声波震荡的机械能使镀液在基体表产生许多空穴，这些空穴持续振荡对基体表面产生强大的冲击作用，即超声空化，超声空化可导致大量的活性自由产生，使基体表面活化，加速化学反应；另一方面增强分子碰撞，使附着在基体表面和孔隙中的气泡能够及时排放，从而把镀液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的表面上，使基体表面镀覆一层均匀致密的、无孔隙的镍磷镀层，对基体起到防护作用。本专利技术的有益效果如下1.镀层无孔隙且厚度均匀，从而提高了粉末冶金材料的耐蚀性能。通过使用本专利技术研制的镍磷化学镀配方，采用超声化学镀，利用超声波震荡的机械能使镀液在基体表面产生许多空穴，这些空穴对基体表面产生强大的冲击作用，使基体表面活化，加速化学反应，从而在基体表面镀覆一层均匀致密的、无孔隙的镍磷镀层。2.提高粉末冶金材料的使用寿命，拓宽其应领域。采用本专利技术在基体表面形成的镍磷镀层厚度达到30～40微米时，湿热、高压实验寿命为500小时以上，盐雾实验寿命为300小时以上，从而使粉末冶金材料应用范围更广泛，可以应用于电子、计算机、汽车、医疗等领域。3.本专利技术采用多重络合剂以及加速剂、稳定剂，提高了镀液稳定性，施镀速度可以调节，镀层厚度均匀；本专利技术化学镀方法同电镀相比，易于控制，而电镀由于边缘效应，电流密度不均匀，造成镀层厚度不均匀。4.本专利技术通过采用真空除油及超声波碱液除油，可以缩短除油时间，强化除油效果，提高工艺质量。5.本专利技术采用浓度为1～10％的H2SO4作为活化液，可以除去试样表面上的极薄气化膜，并在其上形成均匀的形核活性中心，提高镀镍磷效果。具体实施例方式下面通过实施例进一步详述本专利技术。实施例1在粉末冶金TiC刀具材料表面采用本专利技术方法进行施镀，具体如下(1)除油a.真空除油采用200℃、1小时真空热处理，去除TiC刀具材料表层的油污，由于TiC刀具材料为粉末冶金材料，表面粗糙，孔隙多，对油污有较强的吸附力，因此采用真空除油；另外，还可防止TiC刀具在空气中的氧化；b.碱液除油在真空除油后，进行碱液除油，碱液pH值为10，碱液配方如下Na2CO315g/l；Na3PO4·12H2O20g/l；Na2SiO35g/l；OP-10乳化剂1g/l；(OP-10乳化剂，市售产品，来源沈阳试剂商店)碱液温度为60℃，同时采用超声波，超声波频率为19kHz、功率为200w，处理时间为5分钟；为保证TiC刀具材料表面镀层的结合强度，在真空除油后，还应进行碱液除油，碱溶液的pH值不大于10.5；另外，为了提高除油效果，同时采用超声波，超声波可以强化除油过程，缩短除油时间，提高工艺质量；(2)除锈采用浓度为20％的HNO3进行酸洗，时间为30秒；(3)活化采用浓度为10％的H2SO4作为活化液，在室温下活化时间为15秒，为了除去试样表面上的极薄气化膜，并在其上形均匀的形核活性中心，在进行化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末冶金材料超声化学镀镍磷方法，其特征在于：是以次亚磷酸钠作为还原剂，硫酸镍作为主盐，附加络合剂、加速剂、稳定剂，采用超声波化学镀方法，利用超声波震荡的机械能，使镀液在金属表面的催化作用下，经控制化学还原法进行镍磷沉积过程，包括除油、除锈、活化、超声化学镀以及后处理步骤，具体如下：１）除油ａ．真空除油：采用１２０～２００℃、０．５～３小时真空热处理；ｂ．碱液除油：在真空除油后，进行碱液除油，碱液ｐＨ值为８～１０．５，碱液配方如下：Ｎａ↓［２］ＣＯ↓ ［３］：５～２０ｇ／ｌ； Ｎａ↓［３］ＰＯ↓［４］.１２Ｈ↓［２］Ｏ：１０～３０ｇ／ｌ；Ｎａ↓［２］ＳｉＯ↓［３］：５～２０ｇ／ｌ； ＯＰ－１０乳化剂：１～５ｇ／ｌ；碱液温度为６０～８０℃，同时采用超声波，超声波频率为１９～８０ｋＨ ｚ、功率为５０～５００ｗ，处理时间为５～１０分钟；２）除锈采用浓度为５～４０％的ＨＮＯ↓［３］进行酸洗，时间为５～１００秒；３）活化采用浓度为１～１０％的Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］作为活化液，在室温下活化时间为：５～５０秒； ４）超声化学镀镀液以次亚磷酸钠作为还原剂，硫酸镍作为主盐，附加络合剂、加速剂、稳定剂，同时采用超声波震荡，镀液的配方如下：主盐：硫酸镍：２０～３０ｇ／ｌ； 还原剂：次亚磷酸钠：２０～４０ｇ／ｌ；络合剂：乙酸钠：１０～２５ｇ／ｌ； 丙酸：５～３０ｇ／ｌ；ＤＬ－苹果酸：５～３０ｇ／ｌ；甘氨酸：１～１０ｇ／ｌ； ＥＤＴＡ：１～１０ｇ／ｌ；柠檬酸钠：５～４０ｇ／ｌ；加速剂：丁二酸：５～３０ｇ／ｌ；稳定剂：乙酸铅：１～５ｐｐｍ；硫脲：０．５～５ｐｐｍ；超声化学镀 工艺参数如下：频率１９～８０ｋＨｚ，功率５０～５００Ｗ，ｐＨ６．５～７．５，温度７０～８５℃，镀速为１０～６０μｍ／小时；５）后处理采用ＣｒＯ↓［３］进行封孔处理，工艺参数：ＣｒＯ↓［３］：１～１０ｇ／ｌ、温度：７０～８ ５℃、时间：１０～２０分钟。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴杰，金花子，吴敏杰，崔新宇，熊天英，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]