专利名称：Ni－P－W－α－Al的制作方法
技术领域：
本发明涉及复合电沉积研究领域，以多元合金为共沉积材料的复合镀层制备配方及工艺，特别涉及Ni-P-W-α-Al2O3复合电镀配方及工艺。
背景技术：
复合镀层是利用金属电沉积方法将一种或数种不溶性的固体微粒均匀地夹杂在金属镀层当中而形成的特殊镀层。自1920年德国科学家得到第一个复合镀层以来，至今，复合电镀工艺及其应用已经取得了巨大发展。电沉积制备复合镀层最初主要用于提高材料的硬度，耐磨，耐蚀性能，而目前则正进一步用于制备电催化和光活性材料，以及在储能等领域方面的开发利用，并从早期的主要以镍、铜、钴等单金属为基质金属，以SiC、SiO2、Al2O3、Cr3C2等耐高温陶瓷粉末作为夹杂物的复合电镀，发展到能满足特殊功能需要的各种合金，多种颗粒的复合镀工艺；近年来又出现了以金属氧化物，导电聚合物作为基质的复合镀层。同时，除在水溶液中沉积复合镀层外，还可以从非水溶液中沉积复合镀层。另外，通过采用周期换向电流，脉冲电流等获得的复合镀层，特别是由纳米技术得到的夹杂有纳米颗粒的复合镀层具有比直流电流下获得的复合镀层更为优异的性能，从而进一步拓宽了复合镀层的应用范围。Ni-P-W合金镀层具有较高的硬度，较好的耐磨、耐蚀性能，国内外学者对电沉积Ni-P-W合金的工艺及性能进行了广泛的研究，但是，该合金镀层的内应力较高，若镀层太厚会产生裂纹，从而影响了它的实际应用。Ni-P-W-α-Al2O3复合镀层工艺及配方未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供了一种在碳钢表面，利用α-Al2O3与Ni-P-W合金共沉积形成复合镀层的配方与工艺。
在碳钢表面上进行复合电沉积，首先要对基体碳钢进行打磨、除油、化学抛光、5％盐酸浸渍后，再进行复合电镀。Ni-P-W-α-Al2O3复合电镀主要配方主要由以下物质组成硫酸镍、氯化镍、次亚磷酸钠、钨酸钠、硼酸、α-Al2O3。配制复合镀液时按下述方式进行1)把μmAl2O3和0.08-0.12g/L表面活性剂十二烷基苯磺酸钠C12H25NaO3S一起研磨后移入镀液中，快速机械搅拌0.5-1小时，将μmAl2O3充分悬浮于镀液中。经过研磨后的μmAl2O3微粒平均粒径，经激光粒度仪测定为小于2μm。若用nmAl2O3则可直接加入镀液中，利用超声波将nmAl2O3分散在镀液中。2)复合镀液各组分加入方式为将NiSO4、NiCl2溶于蒸馏水，再加入H3BO3溶液和NaH2PO2溶液，最后转移到Na2WO4溶液中。
碳钢上复合电沉积Ni-P-W-α-Al2O3配方及工艺NiSO4·6H2O 235-245g/LNiCl2·6H2O 35-45g/LNaH2PO2·H2O 10-20g/LNa2WO4·2H2O 3-9g/LH3BO325-35g/LμmAl2O3或nmAl2O345-55g/L糖精 少量电流密度 1.5-2.5A/cm2温度 55-65℃pH 4.5-5.5电镀时间 1-1.5h利用上述配方和工艺，可以获得外观光亮、平整、Al2O3含量为11.93％的复合镀层。用扫描电镜、X-射线衍射仪、能谱仪、测定Ni-P-W、Ni-P-W-nmAl2O3、Ni-P-W-μmAl2O33种镀层表面形貌、相结构、组成和含量，结果如下1)SEM照片表明Ni-P-W合金以层状结晶，在其表面分布着无数个大小不一的包状物；加入Al2O3后，由于Al2O3微粒的嵌入，SEM照片显示包状物已有所细化，Ni-P-W-nmAl2O3复合镀层的表现更为明显。
2)XRD图谱表明在镀态下，3种镀层以非晶态为主，部分已经晶化。经在450℃保温1小时处理，3种镀层的晶态趋势增强。
3)EDS图谱表明在镀态下，Ni-P-W镀层主要含Ni、P、W、C、O元素；Ni-P-W-nmAl2O3镀层主要含Ni、P、W、Al、C、O元素；Ni-P-W-μmAl2O3镀层主要含Ni、P、W、Al、C、O元素。
4)经硬度仪测试表明，3种镀层的硬度大小顺序为Ni-P-W-nmAl2O3镀层＞Ni-P-W-μmAl2O3镀层＞Ni-P-W镀层，经450℃保温1小时处理后，3种镀层的硬度均有提高，但加入Al2O3颗粒，特别是纳米Al2O3硬度提高更为显著。
5)复合镀层的抗高温氧化性优于Ni-P-W合金镀层。3种镀层的硬度大小顺序为Ni-P-W-nmAl2O3镀层＝Ni-P-W-μmAl2O3镀层＞Ni-P-W镀层。
本发明将硬度较高的α-Al2O3与Ni-P-W合金共沉积形成复合镀层，减少了其内应力和裂纹，与Ni-P-W镀层比较，其获得的Ni-P-W-α-Al2O3复合镀层具有较高的硬度和耐磨性及高温抗氧化性能。
具体实施例方式
实施例Ni-P-W-nmAl2O3复合电沉积镀配方及工艺1、基体预处理工艺及配方(1)除油镀件表面沾有油污，因此需要在60-80℃下对镀件进行除油。除油液配方如下NaOH70g/LNa2CO340g/LNa3PO4·12H2O 20g/LNa2SiO36g/LOP-10乳化剂少量(2)化学抛光和5％盐酸浸渍由于镀件表面不平整，需要在60℃左右，对镀件表面进行化学抛光处理，抛光完毕后，再在常温下用5％盐酸浸渍。抛光液配方如下H2SO4230ml/LHCl 70ml/LHNO340ml/LH2O 660ml/L2、复合电沉积镀基础液的配方和工艺条件NiSO4·6H2O 240g/LNiCl2·6H2O 40g/LNaH2PO2·H2O 15g/LNa2WO4·2H2O 6g/LH3BO330g/LμmAl2O350g/L糖精 少量电流密度 2A/cm2温度 60℃pH 5.0电镀时间 1h配制复合镀液时按下述方式进行1)把μmAl2O3和0.1g/L表面活性剂十二烷基苯磺酸钠C12H25NaO3S一起研磨后移入镀液中，快速机械搅拌1小时，将μmAl2O3充分悬浮于镀液中。经过研磨后的μmAl2O3微粒平均粒径，经激光粒度仪测定为1.6μm。2)复合镀液各组分加入方式为将NiSO4、NiCl2溶于蒸馏水，再加入H3BO3溶液和NaH2PO2溶液，最后转移到Na2WO4溶液中。
复合电镀的具体操作方法如下电镀在赫尔槽或电镀槽中进行。首先向槽中加入200-250mL的基础液(含已分散或充分悬浮的Al2O3)，在镀槽中安装好机械搅拌器，控制好搅拌速度，并将赫尔槽或电镀槽置于恒温水温中，保证在电镀过程中，镀液温度恒定。以镍板为阳极，阴极采用经前处理后低碳钢，进行恒电流电镀，单面镀覆。
权利要求
1.一种Ni-P-W-α-Al2O3复合电镀配方及工艺，包括除油、化学抛光、盐酸浸渍等预处理，其特征在于Ni-P-W-α-Al2O3复合电镀液配方及工艺如下NiSO4·6H2O 235-245g/LNiCl2·6H2O 35-45g/LNaH2PO2·H2O 10-20g/LNa2WO4·2H2O 3-9g/LH3BO325-35g/LμmAl2O3或nmAl2O345-55g/L糖精 少量电流密度 1.5-2.5A/cm2温度 55-65℃pH 4.5-5.5电镀时间 1-1.5h。
2.根据权利要求1所述的Ni-P-W-α-Al2O3复合电镀工艺，其特征在于配制复合镀液时按下述方式进行1)把μmAl2O3和0.08-0.12g/L表面活性剂十二烷基苯磺酸钠C12H25NaO3S一起研磨后移入镀液中，快速机械搅拌，将μmAl2O3充分悬浮于镀液中；经过研磨后的μmAl2O3微粒平均粒径，经激光粒度仪测定为小于2μm；若用nmAl2O3则可直接加入镀液中，利用超声波将nmAl2O3分散在镀液中；2)复合镀液各组分加入方式为将NiSO4、NiCl2溶于蒸馏水，再加入H3BO3溶液和NaH2PO2溶液，最后转移到Na2WO4溶液中。
全文摘要
本发明公开了一种Ni－P－W－α－Al
文档编号C25D3/56GK1786293SQ20051011839
公开日2006年6月14日 申请日期2005年11月1日 优先权日2005年11月1日
发明者刘峥, 范峰 申请人:桂林工学院