一种非晶铁磷合金复合镀层及其电镀工艺制造技术

一种非晶铁磷合金复合镀层及其电镀工艺，所述复合镀层的基体材质为非晶态Fe-P合金，Fe含量为复合镀层的70-85wt%，P含量为复合镀层的8-25wt%，所述复合镀层中含有固体微粒V8C7和MoS2，V8C7含量为复合镀层的1-10wt%，MoS2含量为复合镀层的1-5wt%。本发明专利技术还包括所述非晶铁磷合金复合镀层的电镀工艺。本发明专利技术复合镀层在宏观塑性、冲击韧性方面具有良好性能且具有自润滑特性，适用范围更广。

【技术实现步骤摘要】
—种非晶铁磷合金复合镀层及其电镀工艺
本专利技术涉及一种复合镀层及其电镀工艺，尤其是涉及一种非晶铁磷合金复合镀层及其电镀工艺。
技术介绍
复合电镀是采用电化学方法使金属(或合金)与固体微粒(或纤维)共沉积。复合镀层中基体金属和添加的固体微粒之间几乎不发生扩散现象，因此兼有基体金属和固体微粒的综合性能。复合电镀的技术适用性和实用性宽广，具有较强的可变性和可操作性，应用日益广泛。而非晶结构上的特殊性(短程有序)，使得非晶材料与传统金属相比，具有优良的力学性能、抗腐蚀能力、化学活性等优点。但是，非晶材料在室温变形时易诱发局域绝热剪切带形成单重剪切裂纹而突然断裂失效，几乎不展现宏观的塑性变形特征，这极大地限制了非晶材料作为结构材料的应用。另一方面，非晶的结构特点决定其处于热力学的亚稳状态，这也限制了非晶材料在较高温度场合下的使用。因此，利用第二相强韧化原理，采用复合技术，在非晶材料中添加高硬度粒子(或纤维)，使宏观塑性、冲击韧性得以提高，已在一些非晶材料中取得一定的成果。CN103436944A于2013年12月11日公开了一种非晶铁磷合金/V8C7复合镀层及其电镀工艺，所述复合镀层的基体材质为非晶态Fe-P合金，Fe含量为复合镀层的60_89wt%，P含量为复合镀层的10-30wt%，所述复合镀层中含有固体微粒V8C7,含量为复合镀层的l-10wt%o其镀层添加的固体微粒单一，调整镀层性能的范围小，应用领域偏小。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种在宏观塑性、冲击韧性方面具有良好性能，及具有自润滑特性的非晶铁磷合金复合镀层及其电镀工艺。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是: 本专利技术之非晶铁磷合金复合镀层，所述复合镀层的基体材质为非晶态Fe-P合金，Fe含量为复合镀层的70-85wt%，P含量为复合镀层的8-25wt% (优选10_20wt%)，所述复合镀层中含有固体微粒V8C7和MoS2, V8C7含量为复合镀层的l_10wt% (优选3-7wt%)，MoS2含量为复合镀层的l-5wt% (优选2-3wt%)。本专利技术之非晶铁磷合金复合镀层的电镀工艺，包括以下步骤: (O金属被镀表面的预处理:金属被镀表面预先采用机械(或电解)抛光，然后用15-25wt%氢氧化钠溶液进行超声波脱脂，最后采用8-15wt%盐酸溶液活化处理0.2—2.0min ； (2)固体微粒的活化处理:将微粒V8C7与MoS2按质量比为5-25:5-15的比例一起加到15-25wt%的盐酸溶液中，加热至60-80°C处理10_30min，过滤后用蒸馏水清洗2_4次，备用；(3)复合电镀液的配制；将亚铁盐(硫酸亚铁、氯化亚铁或两者的混合物)、硼酸、十二烷基苯磺酸钠、V8C7和MoS2、氯化钾、抗坏血酸、次磷酸钠溶入蒸馏水或去离子水中，加热至50-700C，然后滴定磷酸溶液至pH值1-3，机械搅拌0.5-2.0h,得复合电镀液； 所述蒸懼水或去离子水中:亚铁盐0.5-1.5mol/L,硼酸20_50g/L,十二烷基苯磺酸钠0.5-2g/L, V8C7 5-25g/L (优选 10_15g/L)，MoS2 5_15g/L，氯化钾 10_40g/L (优选 20_30g/L)，抗坏血酸l-4g/L (优选2-3g/L)，次磷酸钠20-50g/L ； (4)复合镀层的制备:预处理后的镀件接入电镀槽阴极，阳极采用石墨或不锈钢，电镀时搅拌复合电镀液或平移镀件(保证两电极的距离不变)，电极的电流密度控制为50-500mA/mm2,电解液温度为50_70°C，电镀10_30min后，水洗、吹干； (5)复合镀层的后处理:将被镀产品在温度150-300°C下保温0.5-3.0h,以降低镀层内应力及除氢。研究表明，Fe-P非晶合金具有高强、良好的耐磨和耐蚀等优异性能，且原材料成本低廉，是复合镀层理想的基体材料；V8C7作为一种非化学计量化合物，具有很高的强度、硬度等特点，并是一种高效的晶粒长大抑制剂，可在提高非晶合金镀层的耐磨性及组织稳定性方面发挥作用；而MoS2具有分散性好、不粘结的优点，可增加油脂的润滑性和极压性，适用于高温、高压、高转速高负荷的机械工作状态。由于MoS2与V8C7在硬度和弹性模量等方面性能差异较大，本专利技术复合镀层可通过MoS2的变形以降低镀层的内应力，还可使干摩擦状态下的摩擦系数减小8~15%，以提高复合镀层的耐磨性能。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点: 1、与液态急冷法等方法制备非晶材料相比，电镀法在常温下进行，可解决高温下MoS2这类易分解粒子复合的问题，且具有设备`投资少、镀液成分简单，稳定性高，寿命较长，原材料利用率高等特点；而与内生复合法制备非晶复合材料相比，能源消耗更少、组织更均匀。2、该电镀液配方不含氰化物、六价铬、镉等有毒物质，可降低电镀液回收处理的成本和难度，可实现绿色生产。3、利用V8C7的高硬度以抑制非晶变形时单一剪切带的滑移，促使多重剪切带的产生和滑移，提高非晶复合镀层的宏观塑性和冲击韧性，同时也增强复合镀层的耐磨性；利用V8C7对晶粒长大的高效抑制作用，提高组织的稳定性；利用MoS2的润滑和减摩作用，特别可使复合镀层在干摩擦状态摩擦系数减小8~15%，提高复合镀层的耐磨性。4、兼有V8C7、MoS2和非晶合金的性能，复合镀层具有高强、高塑、自润滑、高耐磨等优点。5、可通过调整电镀液主要成分(亚铁盐、次磷酸钠、V8C7, MoS2)的浓度配比及两种微粒的大小配比，获得不同成分的复合镀层，满足不同场合的性能要求。【具体实施方式】以下结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1 本实施例之非晶铁磷合金复合镀层，所述复合镀层的基体材质为非晶态Fe-P合金，Fe含量为复合镀层的82.lwt%，P含量为复合镀层的11.5wt%，所述复合镀层中含有固体微粒V8C7和MoS2, V8C7含量为复合镀层的3.7wt%, MoS2含量为复合镀层的2.7wt%。其电镀工艺，包括以下步骤: (1)被镀金属表面的预处理:镀材选用45号钢板，被镀表面先后经铣削、磨削、研磨加工，然后在超声波清洗机采用20wt%氢氧化钠溶液清洗以去油脂，超声波清洗机工作频率为40KHz，最后采用10wt%盐酸溶液去除被镀表面的氧化膜，活化金属表面0.5min ； (2)固体微粒的活化处理:将微粒V8C7与MoS2按质量比为10:6的比例一起加到20wt%的盐酸溶液中，加热至70°C处理30min，过滤后用蒸馏水清洗3次，备用； (3)复合电镀液的配制；将氯化亚铁、硼酸、十二烷基苯磺酸钠、V8C7和MoS2、氯化钾、抗坏血酸、次磷酸钠加入去离子水中，加热至60°C，再滴定磷酸溶液至pH值2，采用搅拌器搅拌1.5h，得复合电镀液； 所述去离子水中:氯化亚铁1.0mol/L,硼酸30g/L,十二烷基苯磺酸钠0.5g/L, V8C710g/L，MoS2 6g/L，氯化钾25g/L，抗坏血酸2g/L，次磷酸钠35g/L ； (4)复合镀层的制备:预处理后的镀件接入电镀槽阴极，阳极采用石墨，搅拌器搅拌复合电镀液，电流密度为120mA/mm2，温度为60°C，电镀20min后，水洗、吹干； (5)复合镀层的后处理:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非晶铁磷合金复合镀层，其特征在于：所述复合镀层的基体材质为非晶态Fe‑P合金，Fe含量为复合镀层的70‑85wt%，P含量为复合镀层的8‑25wt%，所述复合镀层中含有固体微粒V8C7和MoS2，V8C7含量为复合镀层的1‑10wt%，MoS2含量为复合镀层的1‑5wt%。

【技术特征摘要】
1.一种非晶铁磷合金复合镀层，其特征在于:所述复合镀层的基体材质为非晶态Fe-P合金，Fe含量为复合镀层的70_85wt%，P含量为复合镀层的8_25wt%，所述复合镀层中含有固体微粒V8C7和MoS2, V8C7含量为复合镀层的l_10wt%，MoS2含量为复合镀层的l_5wt%。2.一种如权利要求1所述的非晶铁磷合金复合镀层的电镀工艺，其特征在于，包括以下步骤: (O金属被镀表面的预处理:金属被镀表面预先米用机械抛光，然后用15-25wt%氢氧化钠溶液进行超声波脱脂，最后采用8-15wt%盐酸溶液活化处理0.2-2.0min ； (2)固体微粒的活化处理:将微粒V8C7与MoS2按质量比为5-25:5-15的比例一起加到15-25wt%的盐酸溶液中，加热至60-80°C处理10_30min，过滤后用蒸馏水清洗2_4次，备用； (3)复合电镀液的配制；将亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗奕兵，吴渊，刘新华，戴晓元，张健，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11