一种精确控制化学镀镀层厚度的方法及耐磨筛网的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种精确控制化学镀镀层厚度的方法及耐磨筛网的制备方法。本发明专利技术的精确控制化学镀镀层厚度的方法，通过建立数学模型对施镀过程中反应物浓度等参数进行迭代计算来准确测算施镀速度，控制施镀时间。该方法实现了利用计算机程序控制化学镀过程，通过检测影响化学镀过程的反应物浓度、pH值、温度等参数建立施镀速度及施镀剩余时间的数学模型，利用迭代计算原理精确计算施镀速度，精准控制施镀时间，从而达到精准控制镀层厚度的目的。该方法可将化学镀镀层厚度误差控制在±0.0002mm范围内，显著提高了化学镀产品的制造精度。

【技术实现步骤摘要】
一种精确控制化学镀镀层厚度的方法及耐磨筛网的制备方法
本专利技术属于化学镀领域，具体涉及一种精确控制化学镀镀层厚度的方法及耐磨筛网的制备方法。
技术介绍
高目数(≧200目)不锈钢筛网主要应用于粉体的筛分与分级。在硬质耐磨材料(如碳化硅粉、氧化铝粉、金刚石粉等)的筛分过程中，由于筛网的丝径太细(如200目～635目筛网的标准丝径一般仅为0.056mm～0.020mm)，非常容易发生筛网的磨损及破坏，当筛网的磨损及破坏达到一定程度时，就会严重影响筛分的精度及效果。目前，高目数不锈钢筛网的使用寿命普遍较短，这也导致了依赖于物料筛分效果的相关企业的筛分成本居高不下。化学镀镍是依靠镀液中的氧化还原反应在活性金属表面沉积上镍基合金镀层的一种绿色节能表面镀膜技术。化学镀Ni-P合金镀层具有硬度高、镀层均匀、装饰性好等优点，其具有的高的耐磨性和耐蚀性能日益受到重视，在石油化工机械、汽车零部件、食品机械、阀门、污水泵和模具等方面有广泛应用。如公开号为CN101429654A的专利申请，公开了一种利用化学镀工艺在304不锈钢表面制备Ni-P合金镀层的方法，在不锈钢基体表面形成的Ni-P合金镀层具有良好的硬度和耐磨性，优化了不锈钢材料的使用性能。然而，在高目数筛网上应用化学镀工艺却具有极大的难度，这是由于国家标准GB/T5330-2003对筛网网孔的尺寸精度具有明确的要求，如200目和635目筛网的网孔尺寸公差分别为0.071±0.0057mm和0.020±0.002mm，而化学镀过程中，主要反应物Ni2+和H2PO2-的浓度、溶液的pH值、镀液温度、镀液中累积的反应生成物的量等因素均会对镀速造成影响，这些因素错综复杂，综合作用的结果使人们难以对镀速进行精准预测和控制，批次之间镀层的厚度差异极大。目前，现有化学镀工艺只能将镀层厚度的尺寸精度粗略控制在±0.015mm甚至±0.020mm，这虽然能够满足普通金属零件的精度需求，然而对镀层厚度具有更高精度要求的筛网来说，现有的化学镀工艺难以满足要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种精确控制化学镀镀层厚度的方法，从而解决现有化学镀工艺无法精准控制镀层厚度的问题。本专利技术还提供了一种耐磨筛网的制备方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种精确控制化学镀镀层厚度的方法，包括以下步骤：1)使用以下数学模型(1)和(2)评价化学镀开始后，预设时间段Δt内的平均施镀速度：第1个Δt内的平均施镀速度为第i+1个Δt内的平均施镀速度为式(1)和式(2)中，i为正整数；V0为Ni-P化学镀液的初始施镀速度；k1、k2、k3、k4分别为镍离子浓度、次亚磷酸根离子浓度、镀液pH值和镀液温度T的相关系数，k5为镀液中累积的反应生成物和沉积物相关的反应速度修正系数；0pH、0T分别为Ni-P化学镀液的初始镍离子浓度、初始次亚磷酸根离子浓度、初始pH值、初始温度；分别为第i个Δt结束时，Ni-P化学镀液的镍离子浓度、次亚磷酸根离子浓度、pH值及温度；2)使用数学模型(3)计算镀层达到设计厚度δd所需要的剩余时间t；式(3)中，δt为前n个Δt内的已镀厚度，n为自然数；如t≤Δt，则t即为最终施镀时间，达到施镀时间后，取出工件；如t＞Δt，则利用数学模型(2)迭代计算下一个Δt内的平均施镀速度，利用数学模型(3)计算剩余时间；持续迭代计算，直至t≤Δt，得到镀层达到设计厚度时的最终剩余时间，待最终剩余时间用完后停止施镀，取出工件。本专利技术的精确控制化学镀镀层厚度的方法，通过建立数学模型对施镀过程中反应物浓度等参数进行迭代计算来准确测算施镀速度，控制施镀时间。该方法实现了利用计算机程序控制化学镀过程，通过检测影响化学镀过程的反应物浓度、pH值、温度等参数建立施镀速度及施镀剩余时间的数学模型，利用迭代计算原理精确计算施镀速度，精准控制施镀时间，从而达到精准控制镀层厚度的目的。该方法可将化学镀镀层厚度误差控制在±0.0002mm范围内，显著提高了化学镀产品的制造精度。Δt为预先设定的时间段，其可以自由设定，值越小，镀层厚度控制越精确，一般可将Δt设定为5-30s。主要反应物Ni2+和H2PO2-的浓度、镀液温度、pH值由专用传感器适时检测得到。初始施镀速度V0根据镀液的组成，通过人工试验的方式确定其取值，如可由Ni-P镀液在理想施镀条件(如镀液温度85℃、镀液pH4.8)下施镀10-30min后的镀层厚度与施镀时间的比值得到。采用该方式模拟V0可以很好的反映初始施镀速度大小，减小测量误差，所得镀层的厚度精度完全能够满足要求。k1、k2、k3、k4、k5为以上影响参数的相关系数，其可通过尽可能多的试验，利用不完全归纳法测算得到。k1、k2、k3、k4、k5的数值与Ni-P化学镀液的组成有关。优选的Ni-P化学镀液的主要成分组成为：NiSO4·6H2O25-35g/L，NaH2PO2·H2O25-35g/L，乳酸5-15g/L，柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)20-40g/L，无水醋酸钠(CH3COONa)20-40g/L，溶剂为去离子水。可在上述成分的基础上，增加光亮剂等辅剂，优选的，光亮剂的含量为2-8ml/L。化学镀过程中，控制pH值为4.5-5.0，控制温度为82-88℃。Ni-P化学镀液的组成在上述范围内时，对应k1、k2、k3、k4为不大于0.5的正数，k5＝1-0.1×0.999n，n为衡量Δt个数的自然数。在化学镀过程中，反应物的浓度降低至低于下限值时，可选择添加相应主盐，以使k1、k2的取值更符合实际情况，pH值、温度的控制与调整思路相同。在本专利技术给出的数学模型的基础上，可利用传感器检测镍离子浓度、次亚磷酸根离子浓度、pH值及温度，设计计算机程序对镍离子浓度、次亚磷酸根离子浓度、pH值及温度数据进行处理，从而依据设定厚度快速、准确计算出施镀时间，在达到施镀时间后，由计算机程序控制取出工件。该程控化学镀方法可以在达到提高镀层精度、控制工件质量的同时，实现化学镀工序的程序化、自动化生产。本专利技术的耐磨筛网的制备方法所采用的技术方案是：一种耐磨筛网的制备方法，包括采用以下在筛网基体上施镀的步骤：1)使用以下数学模型(1)和(2)评价化学镀开始后，预设时间段Δt内的平均施镀速度：第1个Δt内的平均施镀速度为第i+1个Δt内的平均施镀速度为式(1)和式(2)中，i为正整数；V0为Ni-P化学镀液的初始施镀速度；k1、k2、k3、k4分别为镍离子浓度、次亚磷酸根离子浓度、镀液pH值和镀液温度T的相关系数，k5为镀液中累积的反应生成物和沉积物相关的反应速度修正系数；0pH、0T分别为Ni-P化学镀液的初始镍离子浓度、初始次亚磷酸根离子浓度、初始pH值、初始温度；分别为第i个Δt结束时，Ni-P化学镀液的镍离子浓度、次亚磷酸根离子浓度、pH值及温度；2)使用数学模型(3)计算镀层达到设计厚度δd所需要的剩余时间t；式(3)中，δt为前n个Δt内的已镀厚度，n为自然数；如t≤Δt，则t即为最终施镀时间，达到施镀时间后，取出施镀筛网；如t＞Δt，则利用数学模型(2)迭代计算下一个Δt内的平均施镀速度，利用数学模型(3)计算剩余时间；持续迭代计算，直至t≤Δt，得到镀层达到设计厚度时的最终剩余本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精确控制化学镀镀层厚度的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)使用以下数学模型(1)和(2)评价化学镀开始后，预设时间段Δt内的平均施镀速度：第1个Δt内的平均施镀速度为

【技术特征摘要】
1.一种精确控制化学镀镀层厚度的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)使用以下数学模型(1)和(2)评价化学镀开始后，预设时间段Δt内的平均施镀速度：第1个Δt内的平均施镀速度为第i+1个Δt内的平均施镀速度为式(1)和式(2)中，i为正整数；V0为Ni-P化学镀液的初始施镀速度；k1、k2、k3、k4分别为镍离子浓度、次亚磷酸根离子浓度、镀液pH值和镀液温度T的相关系数，k5为镀液中累积的反应生成物和沉积物相关的反应速度修正系数；0pH、0T分别为Ni-P化学镀液的初始镍离子浓度、初始次亚磷酸根离子浓度、初始pH值、初始温度；分别为第i个Δt结束时，Ni-P化学镀液的镍离子浓度、次亚磷酸根离子浓度、pH值及温度；2)使用数学模型(3)计算镀层达到设计厚度δd所需要的剩余时间t；式(3)中，δt为前n个Δt内的已镀厚度，n为自然数；如t≤Δt，则t即为最终施镀时间，达到施镀时间后，取出工件；如t＞Δt，则利用数学模型(2)迭代计算下一个Δt内的平均施镀速度，利用数学模型(3)计算剩余时间；持续迭代计算，直至t≤Δt，得到镀层达到设计厚度时的最终剩余时间，待最终剩余时间用完后停止施镀，取出工件。2.一种耐磨筛网的制备方法，其特征在于，包括采用以下在筛网基体上施镀的步骤：1)使用以下数学模型(1)和(2)评价化学镀开始后，预设时间段Δt内的平均施镀速度：第1个Δt内的平均施镀速度为第i+1个Δt内的平均施镀速度为式(1)和式(2)中，i为正整数；V0为Ni-P化学镀液的初始施镀速度；k1、k2、k3、k4分别为镍离子浓度、次亚磷酸根离子浓度、镀液pH值和镀液温度T的相关系数，k5为镀液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贯军，牛毅，张亚奇，吴婷婷，付成果，冯宜鹏，胡楠，李海波，马利杰，刘启航，
申请(专利权)人：河南科技学院，
类型：发明
国别省市：河南,41