一种获得高硬度、减摩耐磨纳米复合镀层的复合镀液和电镀方法技术

本发明专利技术公开了一种获得高硬度、减摩耐磨纳米复合镀层的复合镀液和电镀方法，通过在镀液中添加纳米氧化钇（Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］）和纳米氧化锆（ＺｒＯ↓［２］）两种颗粒，制成复合镀液，再使之与基质金属共沉积而制得复合镀层。纳米Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］颗粒为稀土纳米颗粒，具有优异的耐腐蚀性、高温稳定性以及高透光性，纳米ＺｒＯ↓［２］颗粒为硬质陶瓷纳米颗粒，具有高硬度、优良的热稳定性和抗氧化性能。本发明专利技术综合了纳米氧化钇（Ｙ↓［２］Ｏ↓［３］）和纳米氧化锆（ＺｒＯ↓［２］）两种纳米颗粒的优点，制备出了一种性能优异的复合镀层。本发明专利技术制得的复合镀层显微硬度高，减摩耐磨性良好，而且制备方法工艺简单，成本低廉，方便推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属表面防护
，具体涉及一种获得高硬度、减摩耐 磨纳米复合镀层的复合镀液和电镀方法。
技术介绍
复合电镀又称分散电镀，是将固体微粒均匀分散在电镀液中，制成悬 浮液进行电镀，使固体微粒与电镀基质金属共沉积，从而获得具有耐磨、 自润滑、耐腐蚀、装饰、电接触等功能的复合镀层。近年来，复合电镀技 术发展极为迅速，已经成为现代电镀技术中最为活跃的部分。纳米复合电镀是在普通复合电镀的基础上，使纳米尺度在1 100nm之间 的不溶性固体微粒与金属离子在阴极表面实现共沉积，以获得具有特殊功能 的复合镀层的一种新型复合电镀技术。由于纳米微粒具有表面效应、体积效 应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特殊性质，使得采用纳米复合电镀 技术制备的复合镀层具有许多特殊的性能。目前，国内外许多学者已经以Ni、 Cr、 Co、 Ni-Fe、 Ni-Co、 Ni-P、 Ni-B等为基体金属或合金，添加A1203、 SiC、 WC、 TiC、 Zr02、 MoS2、 Ti02、 Si02和金刚石等纳米颗粒，制备出了具有高显微硬度、耐腐蚀、抗高温氧化和减摩耐磨等性能优良的复合镀层。例如，添加 具有高化学稳定性的Al203纳米颗粒获得的Zn-Ni-A1A复合镀层具有良好耐腐 蚀性；添加高硬度的Zr02纳米颗粒得到的Ni-Zr02复合镀层具有比纯镍层高得 多的显微硬度；添加1^203纳米颗粒制备的Ni-1^203复合镀层的耐磨损性能优 良。因此，纳米复合电镀技术有着广阔的工程应用前景。目前纳米复合电镀 技术大多数是采用在电镀液中添加一种纳米颗粒来制备复合镀层。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种获得高硬度、减摩耐磨纳米复合镀层的复 合镀液。本专利技术的目的之二是提供一种由该复合镀液制备复合镀层的电镀方法。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是 复合镀液的主要组分为4纳米氧化钇 5 60 g/L纳米氧化锆 10 70 g/LNi(NH2S03)2 4H20 200 500 g/LNH4C1 5 30 g/LH3B03 10 80g/LC12H25S04Na 0.05 5g/L 。其中纳米氧化钇颗粒的粒径范围是40 70nm，纳米氧化锆颗粒的粒径范围是45 75nm。由该复合镀液制备复合镀层的方法，包括下列步骤a. 配制复合镀液；b. 选择阴极基体和阳极基体；c. 确定复合电镀工艺参数；d. 打开电源，进行复合电镀。步骤a中所述的复合镀液主要组分为纳米氧化钇 5 60g/L纳米氧化锆 10 70g/LNi(NH2S03)2 4H20 200 500 g/LNH4CI 5 30 g/LH3B03 10 80 g/LC12H25S04Na 0.05 5 g/L。其中阴极基体为不锈钢片或铜片，阳极基体为电解镍板。电镀之前，要对阴极进行物理除锈和化学除油处理。复合电镀的工艺参数为pH值 3 5温度 30 50°C阴极电流密度 2 8A/dm2 。本专利技术采用的氧化钇纳米颗粒为稀土纳米颗粒，具有优异的耐腐蚀性、高温稳定性以及高透光性，氧化锆纳米颗粒为硬质陶瓷纳米颗粒，具有高硬度、优良的热稳定性和抗氧化性能。稀土纳米颗粒集稀土特性和纳米颗粒的特性于一体，将其应用于复合电镀中，可以得到性能优异的镀层，硬质陶瓷纳米颗粒化学性质稳定，本专利技术综合了两种纳米颗粒的优点，制备出了一种新型复合镀层。本专利技术通过氧化钇和氧化锆两种纳米颗粒的合理配比促进两种纳米颗粒与基质金属的共沉积，大量的纳米颗粒进入复合镀层中充当了新的成核点，不仅打断了基质金属本身的晶体生长，并且增加了成核速度，致使基质金属的晶粒不断被打断而又在新的晶核生长点重新生长，从而细化了复合镀层的组织结构。此外，大量纳米颗粒的嵌入，使复合镀层中纳米颗粒有效地阻碍了复合镀层内部位错的移动和微裂纹的扩展，对电结晶晶界之间的滑移产生了阻碍作用，提高了复合镀层显微硬度和耐磨性。本专利技术的优点是(1) 该制备方法工艺简单，成本低廉，方便推广应用；(2) 本专利技术制得的复合镀层显微硬度高，减摩耐磨性良好。具体实施例方式下面通过实施例，对本专利技术的技术方案作进一步说明。其中选取的纳米氧化钇颗粒的粒径范围是40 70rnn，纳米氧化锆颗粒的粒径范围是45 75nm。实施例1按计算好的量称取Ni(NH2S03)2'4H20、 NH4Cl、 H3BO^n C12H25S04Na，加入一定量的水，配制成Ni(NH2S03)2 4H20 200g/L， NH4CI 15g/L， H3B0325g/L， d2H2sSO4Na0.1g/L的基础镀液；再将称量好的纳米氧化钇和纳米氧化锆均匀混合，添加到基础镀液中，充分搅拌，配制成含纳米氧化钇25g/L，纳米氧化锆30g/L，Ni(NH2SO3)2*4H2O200g/L，NH4C115g/L，H3BO3 25g/L，C12H25S04Na 0. lg/L的复合电镀液。由该复合镀液制备复合镀层的方法，包括下列步骤a. 配制复合镀液；b. 选择阴极基体和阳极基体；阴极基体选择不锈钢片(150rnrnX 20 mmX 2 mm)，其中施镀面积为50 mmX 20mm,其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9%，阴阳两级的面积之比为2:3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除锈和化学除油处理；c. 确定复合电镀工艺参数；工艺参数为pH值为3，温度为4(TC，阴极电流密度为2A/dm2;d. 打开电源，进行复合电镀。 实施例2按计算好的量称取Ni(NH2S03)2'4H20、 NH4C1、 H3B03和C12H25S04Na， 加入一定量的水，配制成Ni(NH2S03)2 4H20 300g/L， NH4C1 5g/L， H3B03 10g/L， d2H^SO4Na0.5g/L的基础镀液；再将称量好的纳米氧化钇和纳米氧 化锆均匀混合，添加到基础镀液中，充分搅拌，配制成含纳米氧化钇40g/L， 纳米氧化锆10g/L， Ni(NH2S03)2 4H20 300g/L， NH4C1 5g/L， H3B0310g/L， C12H25S04Na 0. 5g/L的复合电镀液。由该复合镀液制备复合镀层的方法，包括下列步骤a. 配制复合镀液；b. 选择阴极基体和阳极基体；阴极基体选择铜片(150 rnmX20 mmX2 mm),其中施镀面积为50 mmX20 腿，其余部分做绝缘处理，阳极基体为电解镍板，镍板纯度大于99.9%，阴 阳两级的面积之比为2:3，两极间距为30mm，电镀之前，对阴极进行物理除 锈和化学除油处理；c. 确定复合电镀工艺参数；工艺参数为pH值为3，温度为30'C，阴极电流密度为4A/dm2;d. 打开电源，进行复合电镀。 实施例3按计算好的量称取Ni(NH2S03)2 *4H20、 NH4C1、 H3B03和C12H25S04Na， 加入一定量的水，配制成Ni(NH2S03)2 4H2O400g/L， NH4CI 25g/L， H3B03 65g/L， C12H25S04Na 0. 05g/L的基础镀液；再将称量好的纳米氧化钇和纳米 氧化锆均匀混合，添加到基础镀液中，充分搅拌，配制成含纳米氧化钇10g/L， 纳米氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获得高硬度、减摩耐磨纳米复合镀层的复合镀液，其特征在于，主要组分为：　纳米氧化钇　５～６０ｇ／Ｌ　纳米氧化锆　１０～７０ｇ／Ｌ　Ｎｉ（ＮＨ↓［２］ＳＯ↓［３］）↓［２］.４Ｈ↓［２］Ｏ　２００～５００ｇ／Ｌ　ＮＨ↓［４］Ｃｌ　５ ～３０ｇ／Ｌ　Ｈ↓［３］ＢＯ↓［３］　１０～８０ｇ／Ｌ　Ｃ↓［１２］Ｈ↓［２５］ＳＯ↓［４］Ｎａ　０．０５～５ｇ／Ｌ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛玉君，刘红彬，司东宏，申晨，李航，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：41[]