一种Ni-P-Al2O3-PTFE纳米复合电镀液与纳米复合涂层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种Ni

【技术实现步骤摘要】
一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液与纳米复合涂层及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及电镀
，更具体的说是涉及一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液及其制备方法与应用、以及纳米复合涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]Ni
‑
P基复合涂层因其具有优异的力学性能和广泛的工业用途而备受关注。然而，随着科技的不断创新和工业领域的快速发展，传统的单一甚至是复合涂层已经难以满足工件在特定环境中的使用要求。纳米颗粒因其具有极小的晶粒尺寸和较大的表面曲率，从而表现出功能各异的特殊性能。当多种纳米颗粒作为增强相沉积到复合涂层中，能够提高纳米复合涂层的综合性能。
[0003]目前，复合涂层的制备方法主要有物理方法、化学方法和电化学方法等。物理方法和化学方法由于其制备工艺复杂、设备昂贵、工作条件苛刻等因素，限制了其在工业领域的应用。相较于其他复合涂层的制备方法，电沉积工艺因其具有颗粒可控、能耗低、成本低和涂层质量优异等特点而具备广阔的发展前景。由电沉积技术制备的减摩耐磨、耐腐蚀、抗氧化、光催化和其他功能性复合涂层表现出良好的综合性能。但是，传统的电沉积工艺在复合涂层的制备过程中存在晶粒粗大和表面形貌较差等缺点。伴随着各种辅助手段在电沉积技术中的应用，复合涂层表面质量得到不断改善，晶粒尺寸趋于超精细化，并由单金属颗粒沉积向多元纳米复合功能性涂层方向发展。
[0004]因此，如何提供一种利用电沉积技术制备Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合涂层及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液及其制备方法与应用、以及纳米复合涂层的制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液，每1L所述纳米复合电镀液中包括以下原料：硼酸20
‑
40g、硫酸镍200
‑
240g、氯化镍25
‑
35g、柠檬酸钠30
‑
40g、糖精钠1
‑
2g、十二烷基硫酸钠0.1
‑
0.2g、次亚磷酸钠15
‑
25g、Al2O3溶胶70
‑
90ml、 PTFE乳液15
‑
25ml；
[0008]所述纳米复合电镀液溶剂为去离子水。
[0009]优选的，所述Al2O3溶胶浓度为15％，且其中的纳米Al2O3颗粒粒径为 50nm；
[0010]所述PTFE乳液浓度为60％。
[0011]有益效果：本专利技术中使用的硬质纳米Al2O3颗粒具有优异的力学性能和尺寸稳定性，在显微硬度、耐磨减摩和耐腐蚀等方面具有突出优势。固体自润滑PTFE颗粒由于其具有极低的表面自由能和摩擦系数，能明显增强复合涂层的摩擦性能。此外，本专利技术采用脉冲电沉积技术将纳米Al2O3和PTFE颗粒沉积在复合涂层中，能为多元纳米复合涂层的制备提供理
论和技术支撑。
[0012]一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013]向去离子水中依次加入硼酸、硫酸镍、氯化镍、柠檬酸钠、糖精钠、十二烷基硫酸钠、次亚磷酸钠、Al2O3溶胶和PTFE乳液，然后利用稀盐酸调节溶液pH至4.0
‑
4.5，再恒温搅拌1
‑
2h，得到所述纳米复合电镀液。
[0014]优选的，所述稀盐酸浓度为36％；所述恒温温度为60℃，所述搅拌转速为800r/min。
[0015]一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液在Q235低碳钢片上电沉积纳米复合涂层中的应用。
[0016]有益效果：本专利技术中提供的复合电镀液具有制备简单、稳定性高和成本较低等优点，利用该复合电解液制备得到的纳米复合涂层具有较高的显微硬度和极低的摩擦系数，表现出优异的耐磨性能、弹塑性能和其他力学性能，具备良好的微观结构和表面形貌。
[0017]优选的，包括以下步骤：
[0018]将基体依次经过砂纸打磨、除油液除油、去离子水洗、烘干称重、除锈液酸洗至基体表面有均匀气泡附着、去离子水洗、活化液活化、去离子水洗，然后置于权利要求1或2所述的一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液中作为阴极板，并以纯度为99％的镍板作为阳极板，再将所述阴极板和阳极板连接脉冲电源进行脉冲电沉积，结束后利用去离子水清洗阴极板，即得到纳米复合涂层。
[0019]优选的，所述基体包括低碳钢片，且所述砂纸打磨为依次经过200目、 400目、800目、1500目的砂纸进行打磨。
[0020]优选的，所述除油具体包括以下步骤：
[0021]将所述基体置于除油液中，在80℃下40kHz超声震荡30min；
[0022]所述除油液包括以下重量份数的原料：氢氧化钠20
‑
40份、碳酸钠20
‑
30 份、磷酸钠5
‑
10份、硅酸钠5
‑
15份、OP
‑
101
‑
3份和去离子水1000份。
[0023]优选的，所述除锈液包括以下重量份数的原料：盐酸1
‑
3份、硫酸1
‑
3份、氢氟酸1
‑
3份和去离子水7
‑
9份；
[0024]所述活化液为浓度为5％的稀盐酸，所述活化时间为10min。
[0025]优选的，所述的脉冲电沉积工艺参数包括：脉冲电流密度为2
‑
5A/dm2，电镀液工作温度为60℃，脉冲频率设为1000Hz，磁力搅拌速度为400r/min，脉冲电沉积时间为30min。
[0026]有益效果：本专利技术提供的纳米复合涂层的制备方法利用脉冲电沉积技术能将纳米颗粒均匀的分散到复合涂层中，促使晶粒充分细化，减少涂层缺陷，并能提高纳米颗粒在复合中的含量。本专利技术中的纳米复合涂层制备方法具有操作简单、条件可控、能耗较低和沉积均匀等特点，通过对脉冲占空比参数的调整，可制备出表面形貌均匀致密和性能良好的Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合涂层。
[0027]具体的，本专利技术通过在电沉积工艺中引入单相脉冲电流，将硬质Al2O3纳米颗粒和固体自润滑PTF本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液，其特征在于，每1L所述纳米复合电镀液中包括以下原料：硼酸20
‑
40g、硫酸镍200
‑
240g、氯化镍25
‑
35g、柠檬酸钠30
‑
40g、糖精钠1
‑
2g、十二烷基硫酸钠0.1
‑
0.2g、次亚磷酸钠15
‑
25g、Al2O3溶胶70
‑
90ml、PTFE乳液15
‑
25ml；所述纳米复合电镀液溶剂为去离子水。2.根据权利要求1所述纳米复合电镀液，其特征在于，所述Al2O3溶胶浓度为15％，且其中的纳米Al2O3颗粒粒径为50nm；所述PTFE乳液浓度为60％。3.如权利要求1或2所述的一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向去离子水中依次加入硼酸、硫酸镍、氯化镍、柠檬酸钠、糖精钠、十二烷基硫酸钠、次亚磷酸钠、Al2O3溶胶和PTFE乳液，然后利用稀盐酸调节溶液pH至4.0
‑
4.5，再恒温搅拌1
‑
2h，得到所述纳米复合电镀液。4.根据权利要求3所述的一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液的制备方法，其特征在于，所述稀盐酸浓度为36％；所述恒温温度为60℃，所述搅拌转速为800r/min。5.如权利要求1或2所述的一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合电镀液在Q235低碳钢片上电沉积纳米复合涂层中的应用。6.一种Ni
‑
P
‑
Al2O3‑
PTFE纳米复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将基体依次经过砂纸打磨、除油液除油、去离子水洗、烘干称重、除锈液酸洗至基体表面有均匀气泡附着、去离子水洗、活...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇峰，郑龙，张亚奇，吴婷婷，徐晓厂，屈志朋，孙彬，刘孟宇，张明明，赵红远，
申请(专利权)人：河南科技学院，
类型：发明
国别省市：