一种镍磷复合涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种镍磷复合涂层及其制备方法和应用，其特征在于，包括有以下原料：镍盐15～25g/L、还原剂20～30g/L、络合剂20～60g/L、表面活性剂50～90g/L、稳定剂0.005～0.02g/L、光亮剂0.005～0.05g/L、复合增强相2～5g/L；所述的镍盐一般为NiSO4·

【技术实现步骤摘要】
一种镍磷复合涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及机械传动零件表面防护
，具体指一种粉末冶金零件表面润滑耐磨镍磷复合涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车产业的迅猛发展，增程式、插电混动等混合动力汽车对发动机、变速箱等领域的技术要求不断向低噪音、高转速和高载等工况方向发展，同时对高精度、高可靠性和长寿命等方面的要求也不断提升。齿轮箱是新能源汽车驱动系统关键部件之一，随着输入转速的不断提高，齿轮之间的啮合冲击、偏载和振动问题将愈发凸显，进而影响齿轮箱的使用性能与寿命，传统水平的粉末冶金齿轮的接触疲劳与抗拉强度较差，无法满足新能源汽车高扭矩、高冲击的使用场景。
[0003]粉末冶金零件的表面密度、应力状态是影响其硬度、疲劳强度与耐磨性的关键因素，表面涂层能够在保持粉末冶金工艺优势的前提下提升粉末冶金零件的疲劳强度与耐磨性。其中，镍磷涂层具有操作简单、膜厚均匀、高硬度且耐磨的特点。
[0004]目前绝大多数的镍磷涂层以非晶相组成，摩擦系数较高，且受限于表面多孔特性，并不适宜直接应用于常规粉末冶金零件。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种具有耐磨、耐腐蚀、抗疲劳的镍磷复合涂层。
[0006]本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种上述镍磷复合涂层的制备方法。
[0007]本专利技术所要解决的第三个技术问题是提供一种上述镍磷复合涂层的应用。
[0008]本专利技术解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种镍磷复合涂层，其特征在于包括有以下原料：
[0009]镍盐15～25g/L、还原剂20～30g/L、络合剂20～60g/L、表面活性剂50～90g/L、稳定剂0.005～0.02g/L、光亮剂0.005～0.05g/L、复合增强相2～5g/L；
[0010]作为优选，所述的镍盐一般为NiSO4·
6H2O、NiCl2·
6H2O中的至少一种；
[0011]作为优选，所述的还原剂一般为次亚磷酸钠、硼氢化钠、肼中的至少一种；
[0012]作为优选，所述的络合剂一般为乙酸钠、丁二酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸、水杨酸、酒石酸中的至少一种；
[0013]作为优选，所述的表面活性剂一般为OP
‑
10、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；
[0014]作为优选，所述的稳定剂一般为硫代硫酸钠、硫脲、碘酸钾、碘化钾中的至少一种；
[0015]作为优选，所述的光亮剂一般为硫酸铜、2,2
’‑
联吡啶、糖精钠、邻菲罗啉中的至少一种；
[0016]作为优选，所述的复合增强相为Al2O3、MoS2、石墨、SiC中的至少一种；
[0017]优选地，所述复合增强相的尺寸为1～10μm，更优为3～5μm。
[0018]本专利技术解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述镍磷复合涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0019](1)称取一定量的镍盐、还原剂、络合剂、表面活性剂、稳定剂、光亮剂并溶于去离子水中，充分搅拌溶解后加入复合增强相，并置于超声波中完全分散；
[0020](2)调节化学液的pH至4.0～6.0之间，并将镀镍化学液升温至80～95℃；
[0021](3)提供零件基体，对零件基体进行预处理；
[0022](4)用夹具固定零件并浸入镀镍化学液中，反应过程中持续搅拌，根据需要设定反应时间。
[0023](5)将零件置于400～500℃的氮气氛围中热处理1～3小时。
[0024]优选地，增加所述复合增强相的水分散性有利于其在镍磷涂层中的均匀分布。
[0025]优选地，步骤(3)中，所述的预处理包括有除油、除垢、表面封孔、敏化。其中，表面封孔处理包括：滚压致密、喷丸、真空浸渗、渗铜或/和蒸汽处理。
[0026]本专利技术解决第三个技术问题所采用的技术方案为：一种上述镍磷复合涂层在粉末冶金零件上的应用。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0028](1)本专利技术提供的镍磷复合涂层，在保持粉末冶金工艺高原料利用率、低能源损耗以及制品轻量化优势的同时，大幅度提升此类零件的耐磨、耐腐蚀和抗疲劳性，具有新能源汽车齿轮箱领域的应用前景；
[0029](2)粉末冶金零件的预处理和化学液的制备过程简单高效，可形成执行性强的标准化流程；
[0030](3)配制涂料的化学液所用到的药品安全无毒，且废液处理简单，无污染；
[0031](4)本专利技术提供的镍磷复合涂层厚度控制简便，成品表面光滑无毛刺，无需后续加工。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例1制得的镍磷复合涂层的截面金相图；
[0033]图2为本专利技术实施例1制得的镍磷复合涂层的XRD图谱；
[0034]图3为本专利技术实施例1制得的镍磷复合涂层在贫油工况下的摩擦系数曲线图；
[0035]图4为本专利技术实施例2制得的镍磷复合涂层的XRD图谱；
[0036]图5为本专利技术实施例2制得的镍磷复合涂层在贫油工况下的摩擦系数曲线图；
[0037]图6为本专利技术比较例1制得的镍磷复合涂层在贫油工况下的摩擦系数曲线图。
具体实施方式
[0038]以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0039]实施例1：
[0040](1)称取能形成20g/L NiSO4·
6H2O、20g/L NaH2PO2·
H2O、20g/L乙酸钠、70ml/LOP
‑
10、4g/L丁二酸、7g/L柠檬酸、20ml/L乳酸、0.02g/L KIO3、0.03g/L CuSO4、0.01g/L糖精钠、0.02g/L聚乙二醇、0.005g/L 2,2
’‑
联吡啶的对应原料溶于去离子水中，搅拌后充分溶解；
[0041](2)向溶液中加入粒径约3微米2g/L MoS2、1g/L Al2O3粉末，置于超声设备中充分震荡分散；
[0042](3)采用氨水或稀硫酸调控化学液pH至5.5～6；
[0043](4)提供零件基体，通过滚压致密化技术对零件进行表面封孔，采用70℃的25g/L的Na2CO3碱液进行化学除油5分钟，放入2％的稀盐酸溶液中浸泡30秒进行敏化处理，并置于80℃的去离子水中超声清洗2分钟；
[0044](5)将零件基体置于上述化学液中，设置温度为85～90℃，处理时间为2小时，取出零件后再次置于80℃的去离子水中超声清洗2分钟；
[0045](6)将零件置于450℃的氮气氛围中热处理2小时，得到由镍磷涂层覆盖的粉末冶金零件。
[0046]上述镍磷复合涂层的截面金相如图1所示，涂层的XRD分析结果如图2所示，在贫油工况下(5N载荷，50mm/s速度)的摩擦系数曲线图如图3所示，约为0.13，磨损率为10
‑7mm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍磷复合涂层，其特征在于包括有以下原料：镍盐15～25g/L；还原剂20～30g/L；络合剂20～60g/L；表面活性剂50～90g/L；稳定剂0.005～0.02g/L；光亮剂0.005～0.05g/L；复合增强相2～5g/L。2.根据权利要求1所述镍磷复合涂层，其特征在于所述的镍盐为NiSO4·
6H2O、NiCl2·
6H2O中的至少一种。3.根据权利要求1所述镍磷复合涂层，其特征在于所述的还原剂为次亚磷酸钠、硼氢化钠、肼中的至少一种。4.根据权利要求1所述镍磷复合涂层，其特征在于所述的络合剂为乙酸钠、丁二酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸、水杨酸、酒石酸中的至少一种。5.根据权利要求1所述镍磷复合涂层，其特征在于所述的表面活性剂为OP
‑
10、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。6.根据权利要求1所述镍磷复合涂层，其特征在于所述的稳定剂为硫代硫酸钠、硫脲、碘酸钾、碘化钾中的至少一种。7.根据权利要求1所述镍磷复合涂层，其特征在于所述的光亮剂为硫酸铜、2,2
’‑
联吡啶、糖精钠、邻菲罗啉中...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱烨彪，包崇玺，洪润东，
申请(专利权)人：东睦新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：