一种纳米碳化硅增强镍钨合金镀层和制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及镍钨合金镀层技术领域，且公开了一种纳米碳化硅增强镍钨合金镀层和制备工艺，稀土元素三氯化钕和硫酸铈具有独特的

【技术实现步骤摘要】
一种纳米碳化硅增强镍钨合金镀层和制备工艺


[0001]本专利技术涉及镍钨合金镀层
，具体为一种纳米碳化硅增强镍钨合金镀层和制备工艺
。

技术介绍

[0002]镍钨合金镀层具有高硬度
、
高耐磨性和抗高温氧化性而备受青睐，广泛应用于各种机械零部件中，其中钨含量对合金组织结构和性能的影响较大，一般钨含量越高，镀层的耐磨性越好
、
硬度越高，但是同时存在镀层表面会产生较多网状裂纹的问题，导致镀层耐腐蚀性和抗剥落性较差，影响其实际应用，因此国内外学者对镍钨合金的工艺和性能进行了广泛的研究
。
[0003]电沉积镍钨合金镀层是目前制备优质镍钨合金的热点，一般采用的是将硬度较高的固体颗粒与金属或合金共沉积形成复合镀层，从而减小镀层内应力，减少或消除裂纹；例如专利
CN115976606A
公开了一种碳化硅颗粒增强梯度镍钨合金镀层及其制备方法，将硫酸镍
、
钨酸钠
、
焦磷酸钠等溶于去离子水，制成镍钨合金镀液基础液，然后将三种不同浓度的碳化硅颗粒加入到镍钨合金镀液中，采用机械搅拌，持续搅动镀液，使碳化硅颗粒悬浮均匀，进行电镀，得到三层结构的碳化硅增强梯度镍钨合金镀层，利用碳化硅颗粒的硬度和耐高温特性，以及镍钨合金的高致密和韧性较好的特点，优势互补，显著提升了镀层的高温磨损性能
。
但是碳化硅颗粒粒径过小在电镀液中容易团聚，导致在镀液中分散不均匀，沉积到镀层中使镀层均匀性变差；碳化硅粒径过大会堆积在样品表面，阻碍了电极表面的离子扩散和合金镀层的沉积，导致镀层致密性变差，影响镀层质量
。
[0004]本专利技术通过优化电镀液成分组成，在电镀液中添加具有特殊结构的稀土元素，提高电镀液的分散能力，利用液相沉积方法在镍钨合金镀层表面原位合成了均匀的纳米
SiO2，利用甲烷为碳源，经过碳热还原，得到均匀完整的纳米碳化硅增强镍钨合金镀层，提高了镀层的综合性能
。

技术实现思路

[0005]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种纳米碳化硅增强镍钨合金镀层和制备工艺，解决了镍钨合金使用过程中易产生裂纹的问题
。
[0006]（二）技术方案一种纳米碳化硅增强镍钨合金镀层的制备工艺，所述制备工艺按以下步骤进行：步骤
S1、
向异丙醇中加入质量分数为
30%
的氨水，加入镍钨合金镀层，在
35
‑
50℃
的水浴锅中浸泡
30
‑
60min
，加入
20
‑
80g/L
的正硅酸乙酯溶液，继续搅拌3‑
5h
，依次用乙醇和去离子水洗涤，干燥后得到纳米
SiO2包覆镍钨合金镀层
。
[0007]步骤
S2、
向平管式炉中加入
SiO2包覆镍钨合金镀层，通入一定体积流量的氩气，升温至
750
‑
850℃
，排除管内残留空气，接着升温至
1200
‑
1300℃
，通入一定体积流量的甲烷，
碳热反应1‑
2h
后，停止通入甲烷，冷却，得到纳米碳化硅增强镍钨合金镀层
。
[0008]进一步的，所述步骤
S1
中通入氩气的体积流量为
200
‑
300sccm
，甲烷的体积流量为
500
‑
800sccm。
[0009]进一步的，所述步骤
S1
中纳米镍钨合金镀层的制备方法按以下步骤进行：步骤
S3、
以直径
10mm
的
45
钢为电沉积基体，使用
800
‑
1500#
的砂纸打磨，打磨后依次用去离子水
、
乙醇和丙酮洗涤，以
304
钢基体和镍板作为电镀阴极和阳极，在电流密度为5‑
9A/dm2下，利用碱液电解除油5‑
15min
，用质量分数为
10%
的硫酸溶液活化
20
‑
40s
，去离子水洗涤后得到活化基体
。
[0010]步骤
S4、
向活化基体中加入一定浓度的硫酸镍，钨酸钠和次亚磷酸钠，加入去离子水，搅拌溶解，加入络合剂
、
缓冲剂和稳定剂，混合均匀后，加入三氯化钕和硫酸铈，配置成电镀液，在
20
‑
35℃
下搅拌
12
‑
24h
，用氨水调节
pH
至6‑8，定容至
200
‑
300mL
，电镀液在一定电流密度和磁力搅拌速度下搅拌1‑
3h
，保持温度为
60
‑
80℃
，电镀完成后，去离子水洗涤，得到纳米镍钨合金镀层
。
[0011]进一步的，所述步骤
S3
中碱液的组成成分为
50
‑
70g/L
的氢氧化钠和
20
‑
40g/L
的磷酸钠
。
[0012]进一步的，所述步骤
S4
中各成分的质量浓度分别为，硫酸镍
40
‑
70g/L
，钨酸钠
15
‑
35g/L、
次亚磷酸钠
15
‑
25g/L、
络合剂2‑
5g/L、
缓冲剂5‑
20g/L、
稳定剂5‑
9g/L、
三氯化钕2‑
5g/L、
硫酸铈
1.5
‑
4.5g/L。
[0013]进一步的，所述步骤
S4
中络合剂为乳酸
、
柠檬酸
、
琥珀酸
、
苹果酸或冰醋酸中的任意一种
。
[0014]进一步的，所述步骤
S4
中缓冲剂为柠檬酸钠
、
碳酸钠或乙酸钠中的任意一种
。
[0015]进一步的，所述步骤
S4
中稳定剂为琥珀酸
、
马来酸
、
丙酸或硫脲中的任意一种
。
[0016]进一步的，所述步骤
S4
中电流密度为2‑
10A/dm2，搅拌速度为
400
‑
600r/min。
[0017]（三）有益的技术效果本专利技术首先通过优化电镀液成分组成，对钨酸钠和硫酸镍等组分在电流密度为2‑
10A/dm2，搅拌速度为
400
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纳米碳化硅增强镍钨合金镀层的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺按以下步骤进行：步骤
S1、
向异丙醇中加入质量分数为
30%
的氨水，加入镍钨合金镀层，在
35
‑
50℃
的水浴锅中浸泡
30
‑
60min
，加入
20
‑
80g/L
的正硅酸乙酯溶液，继续搅拌3‑
5h
，依次用乙醇和去离子水洗涤，干燥后得到纳米
SiO2包覆镍钨合金镀层；步骤
S2、
向平管式炉中加入
SiO2包覆镍钨合金镀层，通入一定体积流量的氩气，升温至
750
‑
850℃
，排除管内残留空气，接着升温至
1200
‑
1300℃
，通入一定体积流量的甲烷，碳热反应1‑
2h
后，停止通入甲烷，冷却，得到纳米碳化硅增强镍钨合金镀层
。2.
根据权利要求1所述的纳米碳化硅增强镍钨合金镀层的制备工艺，其特征在于，所述步骤
S1
中通入氩气的体积流量为
200
‑
300sccm
，甲烷的体积流量为
500
‑
800sccm。3.
根据权利要求1所述的纳米碳化硅增强镍钨合金镀层的制备工艺，其特征在于，所述步骤
S1
中纳米镍钨合金镀层的制备工艺按以下步骤进行：步骤
S3、
以直径
10mm
的
45
钢为电沉积基体，使用
800
‑
1500#
的砂纸打磨，打磨后依次用去离子水
、
乙醇和丙酮洗涤，以
304
钢基体和镍板作为电镀阴极和阳极，在电流密度为5‑
9A/dm2下，利用碱液电解除油5‑
15min
，用质量分数为
10%
的硫酸溶液活化
20
‑
40s
，去离子水洗涤后得到活化基体；步骤
S4、
向活化基体中加入一定浓度的硫酸镍，钨酸钠和次亚磷酸钠，加入去离子水，搅拌溶解，加入络合剂
、
缓冲剂和稳定剂，混合均匀后，加入三氯化钕和硫酸铈，配置成电镀液，在
20
‑
35℃
下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，付作义，康顺江，赵小军，柳彦龙，
申请(专利权)人：濮阳市顺康石油工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：