专利名称：：化学镀Ni-P阳极复合镀层结构及制备工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及金属防腐镀层，具体涉及一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构及制备工艺。
背景技术：
：化学镀Ni-P合金镀层，具有优异的耐蚀性能，其耐蚀性在某些介质中甚至比不锈钢还高几个数量级。其不足之处在于镀层属于阴极镀层，电极电位明显高于钢的基体材料，如果镀层表面存在孔隙，则会使得Ni-P合金镀层与基体构成原电池；这种原电池是由表层的"大阴极"和基体的"小阳极"组成，在原电池处会加速电化锈蚀，直至穿孔。1998年02期《PlatingandFinishing》中《化学镀镍新技术及其在工业中的应用》一文中作者胡信国报道了镍磷镀层的制备工艺和在工业中的应用，提到了国内与国外镀层存在较大差距，有待进一步开发高效的镀层；2005年01期《电镀与涂饰》中《化学复合镀的研究现状及镀层的应用》一文中作者仵亚婷等人本文就国内外化学复合镀的研究现状和发展趋势进行了综述。指出目前化学镀复合镀层结构主要是镍磷镀层中加入硬质颗粒，如SiC、A1203、Cr203、Si3N4、CaF2、金刚石、WC等形成的复合镀层。张树生在2006年博士论文《镍磷复合镀层换热元件制备工艺研究及凝结试验分析》中指出镍磷镀层存在空隙加速基体的腐蚀。对于化学镀Ni-P合金镀层的要求应该是"完全覆盖"(即镀层应无孔隙)，但是从许多工件和设备自身的状况及化学镀Ni-P合金的工艺过程来看，实现镀层完全无孔隙几乎是不可能的，即使前处理非常的精细，镀层厚度达到50ym以上，进行后处理也相当困难。
发明内容本发明公开一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构及制备工艺，在镀层自身原有化学沉积Ni-P合金镀层的基础上，通过调整成分开发出具有阳极性质的复合镀层，以解决上述问题，实现有效的防腐目的。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+，H2P02_，P043-等的主盐、络合剂、添加剂等组成的镀液对基体表面沉积过程的影响，复合镀层电极电位构成对耐蚀性的影响等。通过上述研究及实验，最终在试件表面获得具有阳极性质的复合镀层新材料厚度为10-100iim、结合力达到55-80N，硬度1500-2800HV以上，复合镀层在3%NaCl溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.021-0.050，在2MHC1溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.72-1.02;电位差(V):0.02-0.10。本发明采取的制备工艺是1、实施方法(1)工艺本工艺对一次施镀的配方比例作了改进，同时增加了二次施镀。工艺流程工件的喷砂_清洗_除油_清洗_活化_一次施镀_清洗_二次施镀_清洗_后处理(2)镀液的配置按工艺配方比例将所需不同的药品溶解，然后混合配置成镀液硫酸镍(g/L)10%-30%，次亚磷酸钠(g/L)26%-36%，苹果酸(g/L)15%，柠檬酸(g/L)2%-10%，氨基乙酸(g/U2-6%，乳酸(mL/L)10-15%，乙二氨(g/L)4-6%，ffl值4.5-8，温度(°c)65-90，调整ra值达到工艺要求。(3)参数控制；主要控制镀液组成(镍盐、鳌合剂、还原剂的含量)、温度和HI值。自动分析各个参数，通过计量泵自动补充药液，保持工艺参数稳定。2、设备镀槽1个(能够控制温度不大于IO(TC，聚丙稀衬里或不锈钢槽)，清洗槽2个，活化槽1个，后处理槽1个，自动控制装置包括计量泵、光电比色剂、单片机等。本发明由于采用化学沉积的方法，改变了表层"大阴极"和基体的"小阳极"的这种原电池组合，在原有Ni-P合金基础上制备出表面具有阳极性质的复合镀层。由于控制镀液的ra值和螯合剂的类型，达到了控制镀层成分结构的目的，进而改变镀层的电极电位分布。由于进行温度、ra值、铬合剂等工艺条件对镀层成分、结合力、电极电位和耐蚀性影响的实验研究，提出了优化的工艺配方体系。复合镀层在3%NaCl溶液中的腐蚀速度与内层高电位镀层相比降低了6.1905倍，在2MHC1溶液中的腐蚀速度与内层高电位镀层相比降低了1S.889倍。同时该技术工艺稳定、操作简便、投资少、易于实现自动化控制和批量生产。具体实施方式实施例1(1)工艺规范镀液的组成—次施镀硫酸镍30g/L、次亚磷酸钠36g/L、柠檬酸10g/L、乳酸15ml/L、ffl约为4.5-5.5、温度85。C_90°C;二次施镀硫酸镍(g/L)10X，次亚磷酸钠(g/L)26%，乙二氨(g/L)4%，ffl值6-7，温度(°C)50-80。(2)工艺流程喷砂(消除表面锈斑、毛剌等)_水洗_除油(金属清洗剂)_水洗_活化_水洗-一次施镀(内层)-清洗-二次施镀(外层)-水洗-自然干燥-后处理。(3)镀层厚度10iim;结合力50N;硬度HV1500;复合镀层在3%NaCl溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.050，在2MHC1溶液中的腐蚀速度(mg/h):1.02;电位差0.02V。实施例2(1)工艺规范镀液的组成—次施镀硫酸镍10g/L、次亚磷酸钠26g/L、氨基乙酸2g/L、ffl6_7、温度70°C;二次施镀硫酸镍(g/L)10X，次亚磷酸钠(g/L)20X，氨基乙酸(g/L)4%，ffl值6-7，温度(°C)50-80。[OO32](2)工艺流程喷砂(消除表面锈斑、毛剌等)_水洗_除油(金属清洗剂)_水洗_活化_水洗-一次施镀(内层)-清洗-二次施镀(外层)-水洗-自然干燥-后处理。(3)镀层厚度50iim;结合力60N;硬度HV2300;复合镀层在3%NaCl溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.040，在2MHC1溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.90;电位差0.05V。实施例3(1)工艺规范镀液的组成—次施镀硫酸镍10g/L、次亚磷酸钠26g/L、乙二氨4g/L、ffl6_7、温度70°C;二次施镀硫酸镍(g/L)10X，次亚磷酸钠(g/L)20%，乙二氨(g/L)6%，ffl值6-7，温度(°C)50-80。(2)工艺流程喷砂(消除表面锈斑、毛剌等)_水洗_除油(金属清洗剂)_水洗_活化_水洗-一次施镀(内层)-清洗-二次施镀(外层)-水洗-自然干燥-后处理。镀层厚度80iim;结合力80N;硬度HV2800;复合镀层在3%NaCl溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.021，在2MHC1溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.72;电位差0.IOV。实施例4(1)工艺规范镀液的组成—次施镀硫酸镍20g/L、次亚磷酸钠20g/L、乳酸10mL/L、ffl7_8、温度65°C;二次施镀硫酸镍(g/L)10%，次亚磷酸钠(g/L)26%，氨基乙酸(g/L)6%，ffl值6-7，温度(。C)50-80。(2)工艺流程喷砂(消除表面锈斑、毛剌等)_水洗_除油(金属清洗剂)_水洗_活化_水洗-一次施镀(内层)-清洗-二次施镀(外层)-水洗-自然干燥-后处理。镀层厚度30iim;结合力70N;硬度HV2000;复合镀层在3%NaCl溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.030，在2MHC1溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.80;电位差0.07V。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。具体实施例材料性能见表1具体实施例工艺参数见表2表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>续表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>续表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构，其特征在于所述阳极复合镀层结构，厚度为10-100μm、结合力达到55-80N，硬度1500-2800HV以上，复合镀层在3％NaCl溶液中的腐蚀速度(mg/h)0.021-0.050，在2MHCl溶液中的腐蚀速度(mg/h)0.72-1.02；电位差(V)0.02-0.10。2.—种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构的制备工艺，工艺流程为工件的喷砂-清洗-除油_清洗_活化_施镀_清洗_清洗_后处理，其特征在于所述工艺流程在施镀基础上增加了二次施镀，工艺流程为工件的喷砂-清洗-除油-清洗-活化-一次施镀-清洗-二次施镀-清洗-后处理。3.根据权利要求2所述一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构的制备工艺，其特征在于所述一次施镀和二次施镀的镀液配置硫酸镍(g/L)10%_30%，次亚磷酸钠(g/026%-36%，苹果酸(g/L)15X，拧檬酸(8/1)2%-10%，氨基乙酸(g/L)2-6^，乳酸(mL/L)10-15%，乙二氨(g/L)4-6%，PH值4.5-8，温度(。C)65-90，将所需不同的药品溶解，然后混合配置成镀液，并调整ra值达到工艺要求。4.根据权利要求2或3所述一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构的制备工艺，其特征在于所述一次施镀为内层施镀，二次施镀为外层施镀。5.根据权利要求3所述一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构的制备工艺，其特征在于所述镀液配置一次施镀硫酸镍30g/L、次亚磷酸钠36g/L、柠檬酸10g/L、乳酸15ml/L、PH约为4.5-5.5、温度85°C_90";二次施镀硫酸镍(g/L)10%，次亚磷酸钠(g/L)26%，乙二氨(g/L)4X，ra值6-7，温度(。C)50-80。6.根据权利要求3所述一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构的制备工艺，其特征在于所述镀液配置一次施镀硫酸镍10g/L、次亚磷酸钠26g/L、氨基乙酸2g/L、ra6-7、温度70°C;二次施镀硫酸镍(g/L)10X，次亚磷酸钠(g/L)20X，氨基乙酸(g/L)4%，PH值6-7，温度(。C)50-80。7.根据权利要求3所述一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构的制备工艺，其特征在于所述镀液配置一次施镀硫酸镍10g/L、次亚磷酸钠26g/L、乙二氨4g/L、PH6-7、温度70°C;二次施镀硫酸镍(g/L)10X，次亚磷酸钠(g/L)20X，乙二氨(g/L)6%，PH值6-7，温度(°C)50-80。8.根据权利要求3所述一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构的制备工艺，其特征在于所述镀液配置一次施镀硫酸镍20g/L、次亚磷酸钠20g/L、乳酸10mL/L、PH7_8、温度65°C;二次施镀硫酸镍(g/L)10X，次亚磷酸钠(g/L)26X，氨基乙酸(g/L)6%，PH值6-7，温度(。C)50-80。9.根据权利要求5所述一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构制备工艺制备的复合镀层结构，其特征在于所述镀层厚度10iim;结合力50N;硬度HV1500;复合镀层在3%NaCl溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.050，在2MHC1溶液中的腐蚀速度(mg/h):1.02;电位差0.02V。10.根据权利要求6所述一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构制备工艺制备的复合镀层结构，其特征在于所述镀层厚度50iim;结合力60N;硬度HV2300;复合镀层在3%NaCl溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.040，在2MHC1溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.90;电位差0.05V。11.根据权利要求7所述一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构制备工艺制备的复合镀层结构，其特征在于镀层厚度80iim;结合力80N;硬度HV2800;复合镀层在3%NaCl溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.021，在2MHC1溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.72;电位差0.IOV。12.根据权利要求8所述一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构制备工艺制备的复合镀层结构，其特征在于镀层厚度30iim;结合力70N;硬度HV2000;复合镀层在3%NaCl溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.030，在2MHC1溶液中的腐蚀速度(mg/h):0.80;电位差0.07V。全文摘要本发明公开一种化学镀Ni-P阳极复合镀层结构及制备工艺，开发出具有阳极性质的复合镀层，解决现有问题；本复合镀层的工艺改进是(1)对施镀的配方比例作了改进，增加二次施镀。(2)镀液的配置硫酸镍(g/l)10％-30％，次亚磷酸钠(g/l)26％-36％，苹果酸(g/l)15％，柠檬酸(g/l)2％-10％，氨基乙酸(g/l)2-6％，乳酸(ml/l)10-15％，乙二氨(g/l)4-6％，pH值4.5-8，温度(℃)65-90。在3％NaCl溶液中和在2MHCl溶液中的腐蚀速度，复合镀层与内层高电位镀层相比分别降低了6.1905倍和18.889倍；由于控制镀液的PH值和螯合剂的类型，有效控制了镀层成分结构；工艺稳定、操作简便、投资少、易于自动化控制和批量生产。文档编号C23C18/18GK101709460SQ20091022025公开日2010年5月19日申请日期2009年11月30日优先权日2009年11月30日发明者于媛,付传起,王宙申请人:大连大学表面工程中心