专利名称：Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法
Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法(一)技术领域
本发明属于工业生产中的金属表面改性，特别涉及一种Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法。背景技术：
化学沉积Ni-P基合金退火晶化是制备纳米晶材料的一种方法，所形成的纳米晶镀层，其良好的耐磨性和耐蚀性大都出现在较高的温度下。其中退火后的Ni-W-P合金镀层表现出优于Ni-P合金镀层的耐磨和耐蚀性能，但Ni-P镀层与金属基体的结合力则高于Ni-W-P镀层。要有效地改善金属表面性能，单一镀层不够理想。然而，制备Ni-P和Ni-W-P双合金镀层，进行高温退火晶化时，则可能因原子的扩散而失去双镀层的意义。此外，对热敏感的基材高温退火也可能因其组织结构的改变，导致其机械性能大大降低。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，该方法既能提高镀层与金属基体的结合力，又不致于牺牲其基体的性能，且能最大限度的发挥不同镀层各自的优势。本发明是通过如下技术方案实现的
一种Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，其特殊之处在于包括以下步骤
(1)化学沉积将清洁的基材置于装有Ni-P镀液的镀槽内施镀，Ni-P镀液温度为80-900C，pH值为4-5，取出，去离子水清洗得到Ni-P镀层；然后将Ni-P镀层转入另一盛有Ni-W-P镀液的镀槽施镀，Ni-W-P镀液温度为90-98°C，pH值9_10，取出，用流动的水冲洗干净得到Ni-W-P、Ni-P双合金镀层；
(2)激光诱导采用半导体激光器扫描Ni-W-P、Ni-P双合金镀层，扫描速度为7-14mm/s，得到Ni-W-P、Ni-P纳米化的双合金镀层。本发明的Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，步骤(I)中镀液配方
每升Ni-P镀液中含有
硫酸镍20-25 g 次亚磷酸钠20-24 g 朽1檬酸钠6-10 g 硫酸镉 0. 002-0. 004 g 乳酸 ll_15ml 三氯化铈 0. 003-0. 008g ；
每升Ni-W-P镀液中含有
硫酸镍19-23 g 次亚磷酸钠19-22 g 朽1檬酸钠15-18 g 朽1檬酸7-9 g 氯化铵13-15 g钨酸钠4-10 g 三氯化铈 0. 003-0. 008g。本发明的Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，步骤(I)中的基材清洗过程为
将基材置于除油、除锈药剂中，通过化工涡旋泵、旋流器产生的压力旋转液流进行清洗，之后用富O3水剪切紊流清洗；置于酸性活化液中，进行磁场酸性活化，之后用富O3水剪切紊流清洗；置于70-90°C的去离子水中浸泡，最后转入预浸液中浸泡。其中每升除油、除锈药剂中含有烯丙醇聚氧烷基醚l-10ml、焦磷酸钠12-25g、三乙醇胺l_6ml、烷基磷酸酯l-10g、偏硅酸钠10-20g、丁基溶纤剂0. 5-2ml、苯甲酸钠0. 05_2g ;每升酸性活化液中含有草酸10-20g、磷酸5-15ml、氟化氢铵l-10g、双氧水10_20ml、苯甲酸钠0. 5_2g、润湿剂 0. 5-2g ;每升预浸液中含有氨水0. 1-1. 0 ml，氯化钯0. 0001-0. 0002g、乙二胺四乙酸二钠
0.0001-0. 0002g。本发明的Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，步骤(2)中半导体激光器功率为I. 5kW，束斑尺寸为2. 5mm X 3. 5mm的矩形，激光功率为150W，扫描速度8-10mm/s。本发明的Ni-W-P、Ni_P双合金镀层激光纳米化方法，步骤(I)中Ni-P和Ni-W-P镀层的厚度分别为16 -18 iim及14-16 iim，Ni-P和Ni-W-P双合金镀层的总厚度为30 -34 Um0本发明的有益效果是本发明设计了以化学沉积非晶态Ni-P合金作为与金属基体的过渡层，混晶态的Ni-W-P合金作为表层的Ni-W-P、Ni-P双合金镀层，并采用无需氩气保护，直接在空气中进行激光诱导双镀层晶化(不熔化)制备纳米晶材料的新途径，这一金属表面涂层激光纳米化技术直接在空气中进行不仅对于实际生产提供了可操作性，更重要的是纳米化的双镀层既能提高镀层与金属基体的结合力，又不致于牺牲其基体的性能，且能最大限度的发挥不同镀层各自的优势，极大地改善材料的表面性能。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。附图I为激光扫描重叠区域示意图。
具体实施方式
实施例I :
I.化学沉积Ni-W-P、Ni-P双合金镀层的制备 (I)镀液组成
每升Ni-P镀液中含有硫酸镍20 g、次亚磷酸钠24 g、柠檬酸钠10 g、硫酸镉0.002g、乳酸13ml、三氯化铈0. 003g ；
每升Ni-W-P镀液中含有硫酸镍23 g、次亚磷酸钠19 g、柠檬酸钠17 g、柠檬酸7g、氯化铵15 g、钨酸钠10 g、三氯化铈0. 003g。(2)基材施镀工艺
镀前清洗处理采用涡旋流化学联合一次性除油、除锈，即将基材置于除油、除锈药剂中(配制I升除油、除锈药剂需要烯丙醇聚氧烷基醚10ml、焦磷酸钠25g、三乙醇胺5ml、烷基磷酸酯10g、偏娃酸钠15g、丁基溶纤剂0. 5ml、苯甲酸钠2g加水制成),通过化工润旋泵、旋流器产生压力旋转液流，高效去除基材表面的油污及锈蚀，然后用富O3水剪切紊流清洗，利用富O3水经旋流器形成Re (雷诺数)>5000的剪切紊流，快速除掉基材表面残留污物；使用酸性活化液(配制I升酸性活化液需要草酸log、磷酸15ml、氟化氢铵5g、双氧水10ml、苯甲酸钠2g、润湿剂2g加水制成)，在梯度磁场作用下，高效活化基材表面，再用富O3水剪切紊流清洗，除掉基材表面酸性残留物；最后进行预浸处理，在80°C的去离子水中浸泡2min，转入预浸液浸泡3min (配制I升预浸液需要氨水I. 0ml，氯化钯0. 0002g、乙二胺四乙酸二钠
0.OOOlg)。化学沉积操作清洗后的基材入镀槽(Ni-P镀液温度为85°C，pH值5)，施镀Ih后取出，用去离子水清洗；然后转入另一镀槽(Ni-W-P镀液温度为98°C，pH值9)，施镀Ih后取出，用流动的水冲洗干净，验收(热风吹干，检测表面质量，入库)。通过上述沉积操作，Ni-P和Ni-W-P镀层的厚度分别为16 -18iim及14-16iim，两镀层的化学成分通过能谱分析确定如表I。表I镀层的化学成分
权利要求
1.一种Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，其特征在于包括以下步骤 化学沉积将清洁的基材置于装有Ni-P镀液的镀槽内施镀，Ni-P镀液温度为80-90°C，pH值为4-5，取出，去离子水清洗得到Ni-P镀层；然后将Ni-P镀层转入另一盛有Ni-W-P镀液的镀槽施镀，Ni-W-P镀液温度为90-98°C，pH值9_10，取出，用流动的水冲洗干净得到Ni-W-P、Ni-P双合金镀层； 激光诱导采用半导体激光器扫描Ni-W-P、Ni-P双合金镀层，扫描速度为7-14mm/s，得到Ni-W-P、Ni-P纳米化的双合金镀层。
2.根据权利要求I所述的Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，其特征在于步骤(I)中镀液配方 每升Ni-P镀液中含有 硫酸镍20-25 g 次亚磷酸钠20-24 g 朽1檬酸钠6-10 g 硫酸镉 O. 002-0. 004 g 乳酸 ll_15ml 三氯化铈 O. 003-0. 008g ； 每升Ni-W-P镀液中含有 硫酸镍19-23 g 次亚磷酸钠19-22 g 朽1檬酸钠15-18 g 朽1檬酸7-9 g 氯化铵13-15 g 钨酸钠4-10 g 三氯化铈 O. 003-0. 008g。
3.根据权利要求I所述的Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，其特征在于步骤(I)中基材清洗过程为将基材置于除油、除锈药剂中，通过化工涡旋泵、旋流器产生的压力旋转液流进行清洗，之后用富O3水剪切紊流清洗，再置于酸性活化液中，进行磁场酸性活化，之后用富O3水剪切紊流清洗，最后，置于70-90°C的去离子水中浸泡后，转入预浸液中浸泡。
4.根据权利要求3所述的Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，其特征在于每升除油、除锈药剂中含有 烯丙醇聚氧烷基醚I-IOml 焦磷酸钠12_25g 三乙醇胺l_6ml 烷基磷酸酯I-IOg 偏硅酸钠10-20g 丁基溶纤剂O. 5-2ml 苯甲酸钠O. 05-2g ； 每升酸性活化液中含有草酸10_20g 憐酸5_15ml 氟化氢铵I-IOg 双氧水10-20ml 苯甲酸钠O. 5-2g 润湿剂O. 5-2g ； 每升预浸液中含有氨水 O. 1-1. O ml 氯化钯(λ 0001-0. 0002g 乙二胺四乙酸二钠O. 0001-0. 0002g。
5.根据权利要求I所述的Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，其特征在于步骤(2)中半导体激光器功率为I. 5kW，束斑尺寸为2. 5mm X3. 5mm的矩形，激光功率为150W，扫描速度8-10mm/s。
6.根据权利要求I所述的Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，其特征在于步骤(I)中Ni-P和Ni-W-P镀层的厚度分别为16 -18 μ m、14-16 μ m。
全文摘要
本发明属于工业生产中的金属表面改性，特别涉及一种Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法。该Ni-W-P、Ni-P双合金镀层激光纳米化方法，其特殊之处在于包括以下步骤(1)化学沉积，得到Ni-W-P、Ni-P双合金镀层；(2)激光诱导，得到Ni-W-P、Ni-P纳米化的双合金镀层。本发明直接在空气中进行激光诱导双镀层晶化制备纳米晶材料，不仅对于实际生产提供了可操作性，更重要的是获得的纳米化双镀层具有特定的晶粒尺寸、晶化程度等组织特征，既能提高镀层与金属基体的结合力，又不致于牺牲其基体的性能，从而最大限度的发挥不同镀层各自的优势，极大地改善材料的表面性能。
文档编号C23C18/50GK102965647SQ20121049055
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者刘宏, 郭荣新 申请人:山东轻工业学院