一种Ni-P化学镀液及Ni-P纳米立方氮化硼复合镀层的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学镀覆领域，具体涉及一种Ni-P化学镀液，本发明还涉及一种Ni-P 纳米立方氮化硼复合镀层的制备方法。
【背景技术】
[0002] 化学镀Ni-P合金因其有优良的耐蚀性能、较高的耐磨性能以及某些特殊功能，在 工业生产中获得了广泛应用。在化学镀液中加入硬粒子，使之与化学镀合金共沉积，可以获 得各种具有不同物理化学性质复合镀层。
[0003] Ni-P纳米材料复合镀层能够显著改善材料的组织结构，赋予材料新的性能。例如 纳米SiC、Si 3N4、A1203、立方氮化硼复合的高硬度和耐磨镀层；纳米石墨、聚四氟乙烯、M0S 2、 (CF)n复合的自润滑镀层；纳米Zr02复合的高温抗氧化、耐磨镀层；纳米Ti0 2复合的催化功 能镀层以及抗菌镀层等。在纳米粒子复合镀层的研究中，由于纳米粒子具有很高的表面活 性，极易团聚，且纳米微粒在化学镀过程中容易形成自催化活性中心，使镀液发生自催化反 应，产生大量的Ni-P黑色粉末，造成镀液分解。上述原因导致Ni-P纳米材料复合镀过程中， 镀液的稳定性差，制备的复合镀层往往具有气孔率高、表面粗糙等弊病。
[0004] 化学镀液是一个热力学不稳定体系，工业化的Ni-P镀液中常有不可避免的胶粒 和固体微粒存在，这些微粒可能是外来杂质或镀液中发生还原反应产生的亚磷酸镍沉淀。 这些微粒由于表面活性大，催化反应容易发生，导致镍离子大量消耗，当微粒很多时，引起 镀液分解。添加稳定剂是解决镀液分散的途径之一。当镀液中加入微量的稳定剂时，稳定 剂优先与微粒吸附，抑制了微粒上的Ni-P共沉积反应，从而使镍磷共沉积反应只在被镀基 体表面上发生。现有技术中，碘化钾常用作Ni-P化学镀液的稳定剂，但单一碘化钾的稳定 作用有限，在加入细微粉体（如纳米粒子）时，往往会导致镀液失稳分解，影响化学镀生产 的稳定进行。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种Ni-P化学镀液，从而解决常规Ni-P化学镀液稳定性差 的技术问题。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种Ni-P纳米立方氮化硼复合镀层的制备方法，从 而解决常规化学镀方法中存在的制备工艺繁琐，复合镀层表面粗糙，孔隙率高的问题。
[0007] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
[0008] -种Ni-P化学镀液，1L化学镀液中包括以下重量份的组分：
[0009] :硫酸镍 22-30 g, 次亚磷酸钠 15~20g， 柠檬三酸钠 8~12 g， 乙機钠 8-12 g. 碘化钾 0 05~0.3 g， 甲烷磺酸锡 0.:045~0.055: g。
[0010] 本发明提供的Ni-P化学镀液，硫酸镍为镍盐，次亚磷酸钠为还原剂，柠檬三酸钠 为络合剂，无水乙酸钠为缓冲剂，碘化钾和甲烷磺酸锡复合作为稳定剂。镍盐提供用于涂布 沉积物的材料，还原剂将镍离子还原。镍盐与还原剂相互作用的结果，得到Ni-P覆层。甲 烷磺酸锡具有较高的抗氧化变质能力，镀液中的甲基磺酸根离子与KI具有配合作用，能够 细化晶粒，维护镀液的稳定性，故加入微量有助于镀液更加稳定。本发明通过碘化钾（KI) 和甲烷磺酸锡作为复合稳定剂，可以极大程度的避免化学镀过程中活性微粒的产生，从而 抑制镀液因自催化作用而分解。
[0011] 本发明的Ni-P化学镀液可用于Ni-P纳米材料的复合镀工艺中，复合稳定剂与镀 液中活性纳米微粒形成稳定吸附，可降低微粒的表面活性，抑制以微粒为核心的自催化反 应发生，保持化学镀过程镀液稳定。
[0012] 在上述Ni-P化学镀液的基本组分中，可以根据需要加入光亮剂和表面活性剂，两 者在镀液中的浓度可根据需要确定，优选情况下光亮剂为〇. 0015~0. 0025g/L，表面活性 剂为8~12g/L。可使用的光亮剂和表面活性剂种类很多，优选情况下，光亮剂为硫酸铜，表 面活性剂为十^烷基硫酸纳。
[0013] -种使用上述镀液的Ni-P纳米立方氮化硼复合镀层的制备方法，由以下步骤制 备而成：
[0014]1)将镀液pH值调整为4. 5~5. 5,加热至80°C~90°C，在该温度下向镀液中加入 基体和纳米立方氮化硼，搅拌1~1. 5h ;
[0015] 2)取出基体，干燥，热处理。
[0016] 步骤1)中，所述基体为金属基体。优选的，所述基体为错合金基体。
[0017] 步骤1)中，纳米立方氮化硼的粒度为3~60nm。
[0018] 步骤1)中，纳米立方氮化硼的加入量为每升镀液4~10ml。搅拌的速度为300~ 400r/min。搅拌速度过高或立方氮化硼的浓度过高会导致纳米立方氮化硼团聚在基体表 面，搅拌速度过低或纳米立方氮化硼的浓度过低则会导致纳米立方氮化硼在基体表面镀覆 太少，从而影响镀层质量。
[0019] 由于镀态时呈非晶态的镀层经热处理后发生晶化，镀层晶化后析出硬质相Ni 3P， 热处理温度升高，晶化相不断析出，硬度随之提高。但镀层经高于450°C的热处理后，晶化过 程由以晶相析出为主转为以晶相长大为主，故当热处理温度达到450°C以上时，镀层硬度值 反而下降；镀层的热处理温度低于350°C，硬质相的析出不充分，同样影响硬度值的提高。 步骤2)热处理温度优选为350°C~450°C。热处理的时间为lh~2h。热处理过程可以加 强镀层与基体的结合力，并使得纳米立方氮化硼在镀层中的分散更加细化均匀。
[0020] 本发明提供的Ni-P纳米立方氮化硼复合镀层的制备方法通过先放置基体，后加 入纳米立方氮化硼，其浓度逐渐升高，纳米立方氮化硼微粒首先在基体表面发生吸附，然后 被还原析出的合金（或金属）埋没在镀层中，逐步形成复合镀层。化学镀工艺稳定进行，可 以降低镀层的孔隙率；镀件经过热处理后，进一步减少了镀层缺陷，纳米粒子的分散趋于细 化均匀。
[0021] 通过上述方法制备的纳米立方氮化硼的复合镀层表面均匀致密，结合力好，硬度 耐磨性高，且具有优异的耐腐蚀性，拓宽了超硬材料的应用领域。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例4未进行热处理的复合镀层和基体的结构图；
[0023] 图2为本发明实施例4经过热处理后的复合镀层和基体的结构图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0025] 实施例1
[0026] 1. Ni-P化学镀液
[0027] 本实施例的Ni-P化学镀液，1L化学镀液中包括以下重量份的组分：
[0028] 疏酸镍. 22g, 次亚磷酸钠 15:g:, 衧檬三酸钠 8:g， 无水乙酸钠 8:g， 碘化钾 0.05g, 甲烷磺酸锡 0.055g，
[0029] 水 余量。
[0030] 2. Ni-P纳米立方氮化硼复合镀层的制备方法
[0031] 本实施例Ni-p纳米立方氮化硼复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
[0032] 1)铝合金基体经过除油、清洗、酸洗除锈、清洗、弱酸活化等预处理工序后备用。 将盛有本实施例镀液的容器放入水浴锅中加热到80°C，用H 2S04和氨水调节镀液的pH值为 4. 5；
[0033] 2)将待镀基体悬挂在镀液中，加入纳米立方氮化硼，每升镀液加入量为4ml，化学 镀期间搅拌速度保持300r/min;
[0034]3) lh后取出基体，晾干，对镀层进行热处理，热处理温度为350°C，热处理时间为 lh〇
[0035] 实施例2
[0036] 1. Ni-P化学镀液
[0037] 本实施例的Ni-P化学镀液，1L化学镀液中包括以下重量份的组分：
[0038] 硫酸镍 25g, 次亚磷酸钠 .l._8.g， 梓檬三酸钠 10:g.， 无水乙酸钠 1%， 碘化钾 O.lg， 甲烷磺酸锡 0.05g， 硫酸铜 0.002g， 水 余量。
[0039] 2. Ni-p纳米立方氮化硼复合镀层的制备方法
[0040] 本实施例Ni-p纳米立方氮化硼复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
[0041] 1)铝合金基体经过除油、清洗、酸洗除锈、清洗、弱酸活化等预处理工序后备用。 将盛有本实施例镀液的容器放入水浴锅中加热到85°C，用H 2S04和氨水调节镀液的pH值为 4. 5 ；
[0042] 2)将待镀基体悬挂在镀液中，加入纳米立方氮化硼，每升镀液加入量为4ml，化学 镀期间搅拌速度保持350r/min ;
[0043]3) lh后取出基体，晾干，对镀层进行热处理，热处理温度为350°C，热处理时间为 lh〇
[0044] 实施例3
[0045] 1. Ni-P化学镀液
[0046] 本实施例的Ni-P化学镀液，1L化学镀液中包括以下重量份的组分：
[0047] 硫酸镍 28g， 次亚磷酸钠 1%， 柠檬三酸钠 llg， 无水乙酸钠 llg， 碘化钾 0.1%:， 甲焼磺酸锡 0.05g, 十-^烷基硫酸納 _9g 水 余.莖。
[0048] 2. Ni-P纳米立方氮化硼复合镀层的制备方法