一种化学镀Ni-P-PTFE-SiC复合镀层的制备工艺制造技术

本发明专利技术提供一种化学镀Ni‑P‑PTFE‑SiC复合镀层的制备工艺，包括如下步骤：(1)碳钢试样前处理包括喷砂、清洗、除油、除锈、清洗和盐酸活化；(2)PTFE乳液预处理；(3)SiC微粒除油处理；(4)SiC微粒活化处理；(5)SiC微粒分散处理；(6)配置800ml镀液C，将PTFE分散液和SiC分散液加入镀液C中，(7)把试片放入混合镀液C中施镀2h后取出，(8)将镀后试片热水中超声清洗后取出风干，(9)测试试片的厚度、结合力、硬度、摩擦系数和磨损率。该镀层相比Ni‑P镀层、Ni‑P‑PTFE镀层和Ni‑P‑SiC镀层具有更优异的耐磨性能。镀层致密无孔，具有自润滑和耐磨作用，可以有效实现碳钢表面耐磨的目的。

Preparation of Electroless Ni-P-PTFE-SiC Composite Coating

The invention provides a preparation process of electroless Ni P P PTFE SiC composite coating, which comprises the following steps: (1) the pretreatment of carbon steel samples includes sand blasting, cleaning, deoiling, cleaning, and hydrochloric acid activation; (2) PTFE emulsion pretreatment; (3) removing oil from SiC particles; (4) activating SiC particles; (5) dispersing SiC particles; (6) configuring 800ml solution C, dispersing the PTFE dispersions and dispersing the PTFE. The plating solution is added to the plating solution C, (7) the specimens are put into the mixed plating solution C and plated for 2 hours before being taken out, (8) the specimens are cleaned in hot water and then air-dried, (9) the thickness, bonding force, hardness, friction coefficient and wear rate of the specimens are tested. Compared with Ni P coating, Ni P PTFE coating and Ni P SiC coating, the coating has better wear resistance. The coating is compact and porous, and has self-lubrication and wear resistance. It can effectively achieve the purpose of wear resistance on the surface of carbon steel.

【技术实现步骤摘要】
一种化学镀Ni-P-PTFE-SiC复合镀层的制备工艺
本专利技术涉及金属材料表面功能镀层的制备工艺，具体涉及一种碳钢表面化学镀Ni-P-PTFE-SiC复合镀层的制备工艺。
技术介绍
材料磨损是材料失效的主要形式之一，材料磨损通常是材料表面质量的流失，从而造成材料厚度降低及强度等性能不满足工程要求。如何提高材料表面耐磨性和减少材料表面质量的损失是防止材料磨损失效的关键因素。材料表面改性可以在不更换材料基体的基础上提高材料的耐磨性能。化学镀是一种重要的材料表面改性的方法。其中化学镀Ni-P合金镀层，具有高耐蚀性在工艺生产中得到广泛应用。但是Ni-P合金镀层具有孔隙、硬度低、低润滑性和低耐磨性的缺点。在Ni-P镀层基体中添加润滑组元PTFE和耐磨组元SiC制备复合镀层，可有效提高其润滑性和耐磨性，从而达到耐磨的目的。本专利技术涉及到一种\化学镀Ni-P-PTFE-SiC复合镀层的制备工艺。可制备出无孔、厚度大的自润滑耐磨镀层，实现有效的减少材料表面磨损，延长使用寿命的目的。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术提供了一种化学镀Ni-P-PTFE-SiC复合镀层的制备工艺。镀层做到完全无孔，实现有效的耐磨的目的。复合镀层结构由基体组元Ni-P、自润滑组元PTFE和耐磨组元SiC构成。由于复合结构镀层中含有润滑组元PTFE和摩擦组元SiC，复合镀层具有高自润滑性、低摩擦系数和低磨损率的特点。本专利技术采用如下技术方案：一种碳钢表面化学镀Ni-P-PTFE-SiC复合镀层的制备工艺，包括如下步骤：(1)碳钢试样前处理包括喷砂、清洗、除油、除锈、清洗和盐酸活化；(2)PTFE乳液预处理；(3)SiC微粒除油处理；(4)SiC微粒活化处理；(5)SiC微粒分散处理；(6)配置800ml镀液C，将PTFE分散液和SiC分散液加入镀液C中；(7)把试片放入混合镀液C中施镀2h后取出；(8)将镀后试片热水中超声清洗后取出风干；(9)测试试片的厚度、结合力、硬度(HV)、摩擦系数和磨损率。进一步的，上述工艺具体步骤为：(1)尺寸30mm×30mm×1mm碳钢试片前处理；包括喷砂、清洗、除油、除锈、清洗和盐酸活化；(2)PTFE乳液预处理：将0.1-0.6ml的PTFE乳液倒入100ml混合活性剂A(混合活性剂A为1-5ml/L的氟代脂肪族聚合物脂(FC-4430非离子活性剂)和20-30g/L十二烷基三甲基氯化铵(1231阳离子活性剂)的混合液)中，常温机械搅拌分散12小时后备用；本专利技术综合使用非离子活性剂和阳离子活性剂，使其达到最佳分散效果，更好地分散PTFE，防止其团聚，同时使其带上电荷，提高PTFE活性，有利于沉积。(3)SiC微粒除油处理：90℃蒸馏水洗超声清洗10分钟后滤出烘干，丙酮超声清洗10分钟后滤出烘干，蒸馏水超声洗10分钟后滤出烘干，放入70℃的1mol/L氢氧化钠溶液超声清洗20分钟滤出烘干，再放入蒸馏水洗10分钟后滤出,在150℃干燥炉干燥2h后取出备用；(4)SiC微粒活化处理：除油处理后的SiC粒子放入王水中活化，同时机械搅拌2h后滤出，蒸馏水超声清洗后滤出，在150℃干燥炉干燥2h后取出备用；(5)SiC微粒分散处理：将0.1-1.5g的活化后SiC放入100ml的分散液B(分散液B浓度为5-10g/L的氯化十六烷基吡啶液)中，机械搅拌分散12h后备用；本专利技术所选择的分散液B为SiC分散剂，防止SiC团聚，同时具有润湿作用，可将SiC颗粒分散于镀液中，有利于沉积。(6)施镀：配置800ml镀液C，镀液成分为主盐硫酸镍15-30g/L，还原剂次亚硫酸钠15-35g/L，缓冲剂乙酸钠8-15g/L，络合剂柠檬酸3-6g/L，络合剂氨基乙酸4-6g/L；稳定剂硫脲0.5-1g/L；(7)将800ml镀液C放入恒温水浴锅中加热至85℃后，将100ml分散液A和100ml分散液B倒入800ml镀液C中，机械搅拌均匀后，把活化后试片放入混合镀液中，调整PH至为5.0-6.0，机械搅拌施镀2h后取出；(8)将镀后试片放入70-85℃热水中超声清洗后取出风干。还包括步骤(9)，测试试片的厚度、结合力、硬度(HV)、摩擦系数和磨损率。经上述方法，本专利技术可以获得厚度20-50μm，结合力80-100N，硬度1000-1500HV；摩擦系数：0.20-0.40；磨损率：1.0×10-7g·N-1·m-1-5.0×10-7g·N-1·m-1复合镀层。本专利技术在原有Ni-P合金镀层基础上，添加润滑组元PTFE和摩擦组元SiC制备出自润滑耐磨复合镀层，相比Ni-P镀层、Ni-P-PTFE镀层和Ni-P-SiC镀层具有更优异的耐磨性能。该镀层致密无孔，具有自润滑和耐磨作用，可以有效实现碳钢表面耐磨的目的。附图说明图1为碳钢表面化学镀Ni-P-PTFE-SiC复合镀层结构示意图，其中1为Ni-P-PTFE-SiC复合镀层；2为基体。具体实施方式下面通过具体实施例详述本专利技术，但不限制本专利技术的保护范围。如无特殊说明，本专利技术所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从化学公司购买。实施例1具体步骤为：(1)尺寸30mm×30mm×1mm碳钢试片前处理；包括喷砂、清洗、除油、除锈、清洗和盐酸活化；(2)PTFE乳液预处理：将0.1ml的PTFE乳液倒入100ml混合活性剂A，混合活性剂A为1ml/L的氟代脂肪族聚合物脂(FC-4430非离子活性剂)和20g/L十二烷基三甲基氯化铵(1231阳离子活性剂)的混合液)中，常温机械搅拌分散12小时后备用；(3)SiC微粒除油处理：90℃蒸馏水洗超声清洗10分钟后滤出烘干，丙酮超声清洗10分钟后滤出烘干，蒸馏水超声洗10分钟后滤出烘干，放入70℃的1mol/L氢氧化钠溶液超声清洗20分钟滤出烘干，再放入蒸馏水洗10分钟后滤出,在150℃干燥炉干燥2h后取出备用；(4)SiC微粒活化处理：除油处理后的SiC粒子放入王水中活化，同时机械搅拌2h后滤出，蒸馏水超声清洗后滤出，在150℃干燥炉干燥2h后取出备用；(5)SiC微粒分散处理：将0.1g的活化后SiC放入100ml的分散液B(分散液B浓度为5g/L的氯化十六烷基吡啶液)中，机械搅拌分散12h后备用；(6)施镀：配置800ml镀液C，镀液成分为主盐硫酸镍15g/L,还原剂次亚硫酸钠15g/L，缓冲剂乙酸钠8g/L,络合剂柠檬酸3g/L，络合剂氨基乙酸4g/L；稳定剂硫脲0.5g/L；(7)将800ml镀液C放入恒温水浴锅中加热至85℃后，将100ml分散液A和100ml分散液B倒入800ml镀液C中，机械搅拌均匀后，把活化后试片放入混合镀液中，调整PH至为5.0-6.0，机械搅拌施镀2h后取出；(8)将镀后试片放入70-85℃热水中超声清洗后取出风干；(9)测试试片的厚度为20μm、结合力为82N、硬度(HV)为1025、摩擦系数为0.25和磨损率为4.95×10-7g·N-1·m-1。实施例2具体步骤为：(1)尺寸30mm×30mm×1mm碳钢试片前处理；包括喷砂、清洗、除油、除锈、清洗和盐酸活化；(2)PTFE乳液预处理：将0.6ml的PTFE乳液倒入100ml混合活性剂A，混合活性剂A为1ml/L的氟代脂肪族聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学镀Ni‑P‑PTFE‑SiC复合镀层的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)碳钢试样前处理包括喷砂、清洗、除油、除锈、清洗和盐酸活化；(2)PTFE乳液预处理；(3)SiC微粒除油处理；(4)SiC微粒活化处理；(5)SiC微粒分散处理；(6)配置800ml镀液C，将PTFE分散液和SiC分散液加入镀液C中；(7)把试片放入混合镀液C中施镀2h后取出；(8)将镀后试片热水中超声清洗后取出风干；(9)测试试片的厚度、结合力、硬度(HV)、摩擦系数和磨损率。

【技术特征摘要】
1.一种化学镀Ni-P-PTFE-SiC复合镀层的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)碳钢试样前处理包括喷砂、清洗、除油、除锈、清洗和盐酸活化；(2)PTFE乳液预处理；(3)SiC微粒除油处理；(4)SiC微粒活化处理；(5)SiC微粒分散处理；(6)配置800ml镀液C，将PTFE分散液和SiC分散液加入镀液C中；(7)把试片放入混合镀液C中施镀2h后取出；(8)将镀后试片热水中超声清洗后取出风干；(9)测试试片的厚度、结合力、硬度(HV)、摩擦系数和磨损率。2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，上述工艺具体步骤为：(1)尺寸30mm×30mm×1mm碳钢试片前处理；包括喷砂、清洗、除油、除锈、清洗和盐酸活化；(2)PTFE乳液预处理：将0.1-0.6ml的PTFE乳液倒入100ml混合活性剂A中，常温机械搅拌分散12小时后备用；所述混合活性剂A为1-5ml/L的氟代脂肪族聚合物脂和20-30g/L十二烷基三甲基氯化铵的混合液；(3)SiC微粒除油处理：90℃蒸馏水洗超声清洗10分钟后滤出烘干，丙酮超声清洗10分钟后滤出烘干，蒸馏水超声洗10分钟后滤出烘干，放入70℃的1mol/...

【专利技术属性】
技术研发人员：付传起，王宙，杨梓健，高越，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21