一种强化镍涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种强化镍涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)将试样进行预处理；(2)在电镀液加热和搅拌条件下，滴加碳溶胶至电镀液中得到镍碳复合电沉积镀液；(3)将预处理的试样作为阴极，镍板作为阳极，浸入镍碳复合电沉积镀液中，脉冲电源正极接阳极，负极接阴极，两电极相互平行相对，进行脉冲电沉积；本方法通过在的电解液中引入碳溶胶，并采用脉冲电沉积的方法，提升了镍涂层的强度、耐磨和耐腐蚀性能。耐磨和耐腐蚀性能。耐磨和耐腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种强化镍涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种镍涂层的制备方法，特别涉及一种强化镍涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]镍涂层由于其本身较好的耐蚀性能和耐磨性能经常被应用于工业生产当中。但是为了降低成本、简化工艺，同时增强涂层的综合性能，镍涂层往往是与硬质颗粒进行共沉积形成高性能的复合涂层。
[0003]镍复合涂层使用微米级的硬质颗粒作为涂层的增强剂，随着工业的进步，该种复合涂层制备工艺已无法满足当代对更高性能涂层的追求。与微米颗粒增强的复合涂层相比，纳米颗粒增强的复合涂层具有更高的硬度、强度和耐摩擦磨损性能，因此纳米复合涂层成为近年来研究的热点。现有的工艺中主要是将SiC、石墨粉等颗粒直接加入电镀液中以实现复合电沉积的目的。该种工艺存在容易出现石墨颗粒团聚的现象，很难达到弥散强化的效果，得到的复合涂层强度、耐磨性能较差。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本发的目的为提供一种提高镍涂层的强度、耐磨和耐腐蚀性能的强化镍涂层的制备方法。
[0005]技术方案：本专利技术所述的强化镍涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将试样进行预处理；
[0007](2)在电镀液加热和搅拌条件下，滴加碳溶胶至电镀液中得到镍碳复合电沉积镀液；
[0008](3)将预处理的试样作为阴极，镍板作为阳极，浸入镍碳复合电沉积镀液中，脉冲电源正极接阳极，负极接阴极，两电极相互平行相对，进行脉冲电沉积。
[0009]优选的，步骤(2)中，所述复合电沉积镀液中的碳溶胶含量为10～40mL/L，其中碳溶胶浓度为0.01～0.03g/L。
[0010]碳溶胶具有良好的分散性能，且具有良好的导电性、自润滑性能，碳纳米颗粒与其他金属形成的复合涂层可以提高涂层的相关力学性能，碳颗粒的加入可以细化晶粒，硬度和强度也可以提升；除此之外，具有高效自润滑作用的纳米碳颗粒可以大幅度提升涂层的耐摩擦磨损性能。
[0011]所述的碳溶胶是在0.1～0.2M HNO3，0.1～0.2M(CH2OH)2和0.1～2g/L的C
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H
25
SO4Na中电解得到。
[0012]优选的，所述脉冲电沉积参数为：电流密度30～50mA/cm2、占空比60～80％，频率500～1500Hz，沉积时间20～40分钟。脉冲电沉积，相比于普通的直流电沉积工艺，脉冲电沉积工艺具有更优异的表面光亮性、耐摩擦磨损、耐腐蚀、高导电等性能，且可以获得质量较高、厚度薄而均匀的贵金属涂层，可大幅节约生产成本。
[0013]优选的，步骤(2)中，所述电镀液包括：140～160g/L NiSO4颗粒、12～18g/L NH4Cl、
15～20g/L H3BO3和0.2～1g/L C
12
H
25
SO4Na，水为溶剂。
[0014]优选的，步骤(1)中，所述试样为黄铜、纯铜、碳钢及铝合金等。将试样使用切割机或剪刀制成规格为15mm
×
20mm的试样，以适用于电镀槽装置。
[0015]优选的，步骤(1)中，所述试样的预处理包括表面平滑处理、碱洗和活化处理
[0016]优选的，所述平滑处理为：在试样表面贴上绝缘胶，并裸露出具有一定面积的暴露面，使用不同目数的砂纸对其暴露面由粗到细进行打磨，最后使用去离子水对试样进行清洗，吹干后待用。
[0017]优选的，所述碱洗步骤二中所述碱洗液的组成为：35～60g/L NaOH和8～13g/L NaH2PO4·
H2O，水为溶剂。碱洗时长10min，碱洗完毕后将试样使用去离子水清洗。
[0018]优选的，所述活化处理为：试样阴极，不锈钢板作为阳极，将阴阳电极浸入活化液中，直流电源正极接阳极，负极接阴极，两电极相互平行相对，以恒流的方式进行活化处理。
[0019]优选的，所述活化液中包括15～25g/LC6H8O7和60～70g/L C6H5O7(NH4)3，水为溶剂。
[0020]优选的，所述活化处理中，电流密度大小为30～40mA/cm2，活化时间为90秒。
[0021]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)本方法通过在的电解液中引入碳溶胶，并采用脉冲电沉积的方法，提升了镍涂层的强度、耐磨和耐腐蚀性能；(2)添加量为15ML/L浓度为0.025g/L的碳溶胶，硬度达到最大值为420HV，腐蚀速率是7.11
×
10
‑3mm/year磨损量相比不加碳溶胶减少44.9％；(3)制备镍磷
‑
碳纳米复合涂层所需的装置简单，制作工艺简易：设备仅需要电镀池、直流电源，以及导线、夹具等，成本低；电镀所需的普通化学试剂市场销售来源广泛，因此适合大批量的工业生产；(4)本方法中使用的电镀液镍磷镀液可以储存较长时间，并且电镀使用的化学试剂对于环境污染小；(5)活化所使用的不锈钢板作为阳极，其具有很大的惰性，反应中不会产生新的物质而污染活化液，从而可以多次重复利用。
附图说明
[0022]图1为实施实例1、对比例1、对比例2中制备的表面形貌扫描图；其中，图(a)为对比例1纯镍涂层；图(b)为实施例1添加15mL/L碳溶胶的镍碳复合涂层；图(c)为对比例2添加50mL/L碳溶胶的镍碳复合涂层；
[0023]图2为实施实例1、对比实例1、对比实例2中制备的纯镍及镍碳复合涂层的截面形貌扫描图；其中，图(a)为对比例1纯镍涂层；图(b)为实施例1添加15mL/L碳溶胶的镍碳复合涂层；图(c)为对比例2添加50mL/L碳溶胶的镍碳复合涂层；
[0024]图3为实施实例1、对比例1、对比例2中制备的纯镍及镍碳复合涂层的XRD图及晶粒尺寸对比图；其中，图(a)为纯镍及镍碳复合涂层的XRD图；图(b)为纯镍及镍碳复合涂层的平均晶粒尺寸对比图；
[0025]图4为实施例1、对比例1、对比例2中制备的纯镍及镍碳复合涂层的摩擦磨损磨痕表面形貌图及磨痕截面扫描图。其中，图(a)为对比例纯镍涂层；图(b)为实施例1添加15mL/L碳溶胶的镍碳复合涂层；图(c)为对比例2添加50mL/L碳溶胶的镍碳复合涂层；
[0026]图5为实施实例1～5、对比实例1、对比实例2中制备的纯镍及镍碳复合涂层的硬度对比图；
[0027]图6为实施实例1、对比实例1、对比实例2中制备的纯镍及镍碳复合涂层的极化曲
线对比图。
具体实施方式
[0028]下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0029]实施例1
[0030]本专利技术的强化镍涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0031](1)试样进行预处理
[0032]打磨：将厚度为1mm的H62黄铜片使用切割机或剪刀制成规格为15mm
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20mm的试样，以适用于电镀槽装置，并在黄铜片试样的一个面上贴上绝缘胶，将裸露的另一个面使用800#砂纸、1000#砂纸、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化镍涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将试样进行预处理；(2)在电镀液加热和搅拌条件下，滴加碳溶胶至电镀液中得到镍碳复合电沉积镀液；(3)将预处理的试样作为阴极，镍板作为阳极，浸入镍碳复合电沉积镀液中，脉冲电源正极接阳极，负极接阴极，两电极相互平行相对，进行脉冲电沉积。2.根据权利要求1所述的强化镍涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述复合电沉积镀液中的碳溶胶含量为10～40mL/L，其中碳溶胶浓度为0.01～0.03g/L。3.根据权利要求1所述的强化镍涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述脉冲电沉积参数为：电流密度30～50mA/cm2、占空比60～80％，频率500～1500Hz，沉积时间20～40分钟。4.根据权利要求1所述的强化镍涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述电镀液包括：140～160g/L NiSO4颗粒、12～18g/L NH4Cl、15～20g/L H3BO3和0.2～1g/LC
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SO4Na，水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子涵，王宇鑫，郑松林，宋云飞，陈璐媛，崔海涛，何震，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：