普碳钢表面覆盖Ni-Zn-Mn-P化学镀复合镀层及镀液
阅读：1003发布：2020-08-10
专利汇可以提供普碳钢表面覆盖Ni-Zn-Mn-P化学镀复合镀层及镀液专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种涉及普 碳 钢 表面化学 镀 的镀层及镀液，普 碳钢 表面 覆盖 Ni-Zn-Mn-P 化学镀 复合镀层，镀层厚度为8-15μm、硬度190-350HV，与纯镀镍磷 合金 相比电位负0.1-0.3V。镀液的配置： 硫酸 镍20-30g/L、硫酸锌10-30g/L、硫酸锰10-40g/L、次 亚 磷酸 钠30-60g/L、乙酸钠5g/L和 柠檬酸 钠15g/L，在 温度 90℃用 氨 水 或氢 氧 化钠调节pH为9-10。本发明采用改变镀层成分和结构的方法，增加了镀层耐 腐蚀 性，在工业生产中投入使用应用前景广阔。所得镀层结晶细致，光亮平滑，综合性能指标优于化学镀 二元合金 和相应的 三元合金 镀层。该技术工艺稳定、操作简便、成本低等优点。本发明镀液配置方便，可重复多次使用，经济成本低，易于操作。，下面是普碳钢表面覆盖Ni-Zn-Mn-P化学镀复合镀层及镀液专利的具体信息内容。
普碳钢表面覆盖Ni-Zn-Mn-P化学镀复合镀层及镀液
技术领域
背景技术
[0002] 化学镀Ni-P合金镀层以其优良的耐磨、耐蚀、磁屏蔽性以及适用于各种材料(包括非金属材料)复杂零件的施镀，已广泛应用于航空、航天、电子、石油和化工等工业，近年来由于化学镀工艺本身的优越性以及化学镀镍技术的日趋成熟，其在我国的应用范围越来越广。伴随着工业生产的迅猛发展，对材料性能提出了更高的要求，化学镀镍磷二元合金远不能满足现代工业防腐蚀的要求，因此在化学镀镍磷合金镀液基础上又开发出了化学镀Ni-Cu-P，Ni-Cr-P，Ni-Co-P，Ni-Mo-P，Ni-Fe-P，Ni-W-P，Ni-Zn-P等三元合金镀层，它们的综合性能(尤其是耐蚀性)比Ni-P合金更优异，因而倍受关注。
[0003] 但一般的化学镀镀层是阴极型镀层，应用于容器内的表面防腐，一般不允许出现空隙，否则会加速容器局部腐蚀，造成穿孔，而化学镀本身难以彻底消除空隙的产生。本专利在总结化学镀三元合金成功经验的基础上，在化学镀Ni-Zn-P合金镀液中加入硫酸锰，成功开发了一种用于普碳钢表面化学镀Ni-Zn-Mn-P复合镀层，所得镀层结晶细致，光亮平滑，耐蚀性和延展性好，而且氢脆低、内应力小，综合性能指标优于化学镀二元合金和相应的三元合金镀层。关键是本专利所得镀层相对于镀镍磷合金电位负移，提高了普碳钢的耐蚀性和耐磨性，(即本镀层相对于基体的电位差小于二元镀镍磷合金与基体的电位差，当表面存在缺陷时，对镀层整体防腐性能产生的影响较小)。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于普碳钢表面化学镀Ni-Zn-Mn-P复合镀覆盖层，该方法制备过程简单，生产操作安全，生产成本低，所制得的镀层不仅具备良好的耐蚀性实现有效的防腐目的，而且满足装饰性要求。
[0005] 本发明主要研究了工艺参数对镀层成分结构、电极电位的影响规律，含有Ni2+，2+ 2+ 2-
Mn ，Zn ，H2PO 等的主盐、络合剂、添加剂等组成以及PH和温度等因素的镀液对基体表面沉积过程的影响，复合镀层自腐蚀电位的变化的影响等。通过上述研究和实验，最终在试样表面获得具有优异耐蚀性的复合镀层。
Mn ，Zn ，H2PO 等的主盐、络合剂、添加剂等组成以及PH和温度等因素的镀液对基体表面沉积过程的影响，复合镀层自腐蚀电位的变化的影响等。通过上述研究和实验，最终在试样表面获得具有优异耐蚀性的复合镀层。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] 本发明的一种普碳钢表面覆盖Ni-Zn-Mn-P化学镀复合镀层，镀层厚度为8-15μm、硬度190-350HV，与纯镀镍磷合金相比电位负0.1-0.3V。
[0008] 本发明的普碳钢表面覆盖Ni-Zn-Mn-P化学镀复合镀层制备方法，主要在于镀液的配置：硫酸镍20-30g/L、硫酸锌10-30g/L、硫酸锰10-40g/L、次亚磷酸钠30-60g/L、乙酸钠5g/L和柠檬酸钠15g/L，在温度90℃用氨水或氢氧化钠调节pH为9-10。
[0010] 采用本发明的用于普碳钢(如Q235)表面化学镀Ni-Zn-Mn-P复合镀覆盖层制备方法，复合镀层在3.5％NaCl溶液中的耐腐蚀性用图3表征，与纯镀镍磷合金相比电位负0.1-0.3V。其能谱和微观形貌如图1和图2所示。
[0011] 图1说明：谱图处理：没有被忽略的峰；处理选项：所有经过分析的元素(已归一化)；重复次数＝4；标准样品：
[0012] C CaCO3 1-Jun-1999 12:00 AM
[0013] O SiO2 1-Jun-1999 12:00 AM
[0014] P GaP 1-Jun-1999 12:00 AM
[0015] Mn Mn 1-Jun-1999 12:00 AM
[0016] Fe Fe 1-Jun-1999 12:00 AM
[0017] Ni Ni 1-Jun-1999 12:00 AM
[0018] Zn Zn 1-Jun-1999 12:00 AM
[0019] W W 1-Jun-1999 12:00 AM
[0020] 本发明的有益效果是：
[0021] 本发明采用改变镀层成分和结构的方法，增加了镀层耐腐蚀性，在工业生产中投入使用应用前景广阔。所得镀层结晶细致，光亮平滑，综合性能指标优于化学镀二元合金和相应的三元合金镀层。由于进行温度、PH值、主盐等工艺条件对镀层成分、硬度、自腐蚀电位和耐蚀性的实验研究，提出了优化的工艺配方体系。得出经过本发明化学镀的普碳钢表面形成的镀层改变了材料的表面状态，使得材料的自腐蚀电位相对于镀镍锌磷合金向负方向移动，在发生腐蚀时，与基体电位差较小，可有效保护基体，特别应对空隙的作用比以前的阴极性镀层好。同时该技术工艺稳定、操作简便、成本低等优点。本发明镀液配置方便，可重复多次使用，经济成本低，易于操作。附图说明
[0022] 图1能谱： 对镀层做能谱分析，得到镀层的成分，含有锌、锰等我们施加的元素。
[0023] 图2镀层金相照片：在光镜下观察镀层的表面，看到镀层缺陷较少。
[0024] 图3 Nyquist图：对基体和镀层分别做电化学阻抗测量，得到两者的容抗弧，基体的Rp：233.7欧姆，镀层的Rp：1058欧姆。极化电阻越大耐蚀性越好。图中，1是镀层，2是基体。
具体实施方式
[0025] 下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述：
[0026] 以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0027] 实施例1
[0028] 镀液的组成：硫酸镍(20g/L)、硫酸锌(30g/L)、硫酸锰(20g/L)、次亚磷酸钠(60g/L)、乙酸钠(5g/L)、柠檬酸钠(15g/L)、温度90℃，用氨水调节pH为9。经过通常的打磨抛光-清洗-除油-除锈-清洗-活化-施镀-清洗-清洗-后处理，得到厚度为8μm、硬度196HV以上，电位差-0.216V的镀层。
[0029] 实施例2
[0030] 镀液的组成：硫酸镍(30g/L)、硫酸锌(30g/L)、硫酸锰(30g/L)、次亚磷酸钠(60g/L)、乙酸钠(5g/L)、柠檬酸钠(15g/L)、pH 9-10、温度90℃，温度90℃，用氨水调节pH为10。经过通常的打磨抛光-清洗-除油-除锈-清洗-活化-施镀-清洗-清洗-后处理，得到厚度为10μm、硬度211HV以上，电位差为-0.232V的镀层。
[0031] 实施例3
[0032] 镀液的组成：硫酸镍(30g/L)、硫酸锌(25g/L)、硫酸锰(40g/L)、次亚磷酸钠(60g/L)、乙酸钠(5g/L)、柠檬酸钠(15g/L)、pH 9-10、温度90℃，氢氧化钠调整pH值为9达到工艺要求。经过打磨抛光-清洗-除油-除锈-清洗-活化-施镀-清洗-清洗-后处理，得到厚度为(15μm)、硬度(350HV)以上，电位差(-0.3V)的镀层
[0033] 实施例4
[0034] 镀液的组成：硫酸镍(24g/L)、硫酸锌(10g/L)、硫酸锰(10g/L)、次亚磷酸钠(60g/L)、乙酸钠(5g/L)、柠檬酸钠(15g/L)、pH 9-10、温度90℃，氢氧化钠调整pH值为10达到工艺要求。经过打磨抛光-清洗-除油-除锈-清洗-活化-施镀-清洗-清洗-后处理，得到厚度为(8μm)、硬度(190HV)以上，电位差(-0.1V)的镀层
[0035] 实施例5
[0036] 镀液的组成：硫酸镍(25g/L)、硫酸锌(25g/L)、硫酸锰(30g/L)、次亚磷酸钠(50g/L)、乙酸钠(5g/L)、柠檬酸钠(15g/L)、pH 9-10、温度90℃，氨水调整PH为9.5到工艺要求。经过打磨抛光-清洗-除油-除锈-清洗-活化-施镀-清洗-清洗-后处理，得到厚度为(10μm)、硬度(223HV)以上，电位差(-0.242V的镀层。
[0037] 实施例6
[0038] 镀液的组成：硫酸镍(25g/L)、硫酸锌(25g/L)、硫酸锰(30g/L)、次亚磷酸钠(30g/L)、乙酸钠(5g/L)、柠檬酸钠(15g/L)、pH 9-10、温度90℃，用氢氧化钠调整pH值为10达到工艺要求。经过打磨抛光-清洗-除油-除锈-清洗-活化-施镀-清洗-清洗-后处理，得到厚度为(8μm)、硬度(204HV)以上，电位差(-0.135V)镀层。
[0039] 尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
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