一种应用于再制造的表面修复纳米复合镀层及工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及再制造金属表面修复【技术领域】，具体是指一种应用于再制造的表面修复纳米复合镀层及工艺，本发明包括以下步骤：（1）镀前处理，（2）酸洗，酸洗液盐酸浓度为15%至20%，酸洗时间在5至30min；（3）水洗活化；（4）化学镀修复，镀液组成为硫酸镍27g/L；次亚磷酸钠30g/L；乙酸钠10g/L；络合剂5ml/L；去应力剂1-2ml/L；纳米添加剂0.1-1%。本发明的优点在于，通过对金属表面化学镀相关产品配方的科学设计及工艺上的突破，所生产的化学镀纳米修复层与基材结合力好，耐蚀性好，硬度高，可加工性好，适合再制造产业的需求及工艺要求。
【专利说明】—种应用于再制造的表面修复纳米复合镀层及工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及再制造金属表面修复【技术领域】，具体是指一种应用于再制造的表面修复纳米复合镀层的配方及工艺。
【背景技术】
[0002]工业革命以来，人类在创造巨大物质财富的同时，也付出了巨大的资源和环境代价。传统的以资源的大量消耗来实现工业化和现代化的经济发展模式极端地消耗了地球资源。目前的现状是资源短缺的问题已经严重制约了经济的可持续发展。另外，我国作为装备使用大国，现有设备总资产达数万亿元，其中每年就有价值数千亿元的机电设备因为关键零部件摩损、过度腐蚀、疲劳失效而报废。据统计，2010年，有200万辆汽车报废，1500万台家电报废……，并且年均报废量正处在高速增长时期。报废设备的回炉熔炼处理方式，在付出大量的能源成本和人力成本的条件下，仅能获取低于产品原材料质量的再生材料；报废设备的集中堆放处理已经成为极大的“社会公害”，严重影响了周边的生态环境，威胁人类健康。因此，基于经济可持续发展的要求，必须大力发展循环经济，坚持循环经济中减量化、再利用、再制造、再循环的4R原则，充分发挥再制造在废旧机电产品资源最大化中的作用，加快建立资源节约型社会和环境友好型社会。
[0003]现代表面工程技术作为再制造工程中失效零部件修复的重要方法，一方面，要实现失效件原设计尺寸恢复与表面性能的要求；另一方面，区别于新品表面制备过程，再制造表面工程技术有其特殊性，在机电产品关键零部件尤其是摩损件再制造修复中，镀层必须具备非常优异的可再加工、抗挤压、耐摩损、耐腐蚀等关键性能。因此，基于再制造的现代表面工程技术的研发迫在眉睫，是实现循环经济发展模式与“两型社会”建设的重要生产力要素之一。
[0004]化学镀是一门近年来发展起来的现代表面工程技术，其工作原理是在不需电源的情况下，利用还原剂对金属离子的还原作用在具有催化活性的工件表面获得合金镀层的方法。化学镀技术以其投入少、成本低、操作简单、镀层均匀致密、孔隙率低、仿形性好等优点被广泛地应用于机械、电子、模具、冶金、石油化工、水力、航空航天等工业部门。美国、日本与欧盟等经济发达国家的化学镀工业产值正以每年15%的高速递增。而基于失效关键零部件修复的再制造应用来说，目前的化学镀体系及工艺具有如下不足之处:1、镀件的再加工性差，在再加工过程中镀层存在起泡、脱落的风险；2、镀层厚度上不去，理论上，化学镀是一个自催化的过程，镀层的厚度不受限制，但是由于镀层与基体金属之间存在应力大(内应力、外应力)及结合力不好的问题，因此镀层增厚过程中，容易导致镀层性能恶化而没有使用价值；3、防腐蚀性能、耐磨性能等有待进一步提高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供的一种应用于再制造的表面修复纳米复合镀层及工艺，是基于再制造的表面工程关键共性技术的研究与应用。具有非常广阔的应用前景，是当前我国发展循环经济与建立资源节约型与环境友好型社会需要迫切解决的关键共性技术，事关经济的可持续发展。通过对金属表面化学镀相关产品配方的科学设计及工艺上的突破，构建了满足再制造应用的化学镀修复关键技术产品及配套工艺，满足了再制造产业的需求，必将大力推动再制造工程的发展。
[0006]本发明包括以下步骤:
(1)镀前处理，除油至工件表面干净，除油可采用市场上通用的碱性除油脱脂粉；
(2)酸洗，酸洗液盐酸浓度为15%至20%，酸洗时间在5至30min，酸洗温度为常温，所述酸洗专用添加剂在酸洗液中的添加量为0.5%至2% ；
(3)水洗活化，水洗活化液中添加剂用量为水洗液质量百分比的0.1%至0.2% ；
(4)化学镀修复，镀液的pH值为4.4-4.9，装载量为1-2 dm2/L,施镀温度为88_92°C，沉积速度:15~20 μ m/ h。
[0007]所述化学渡配方包括以下组份:硫酸镍27g/L ;次亚磷酸钠30g/L ;乙酸钠10g/L ；络合剂5ml/L，络合剂为乳酸，柠檬酸，丙酸，DL-苹果酸，丁二酸的混合物；去应力剂1_2 ml/L，去应力剂为糖精，丁炔二醇丙氧基化合物等的混合物；纳米添加剂0.1-1%，纳米添加剂为稀土镧、铈、锆等的可溶性盐及有机金属化合物。
[0008]所述化学镀修复层达到5Mffl厚，无针孔的指标要求。
[0009]所述酸洗专用添加剂主要配方如下:由乌洛托品5%至10%、碘化钾0.1%至0.5%，咪唑啉2%至5%，硫脲1%至2%，表面活性剂2%至5%。
[0010]所述水洗添加剂的主要配方如下:由PEG-200质量百分比2%至5%，柠檬酸钠质量百分比5%至10%，苯甲酸钠5%至10%，其余为水。
[0011]本发明的有益效果在于:
(I)修复镀层与基材结合力非常好，近似于冶金结合，镀层应力小，镀件的再加工性好，在再加工过程中镀层不起泡、脱落；(2)镀层无针孔或针孔极少，镀层耐蚀性好，镀层厚度在20Mm厚的条件下，耐中性盐雾测试480小时；(3)纳米复合修复镀层硬度高，HV硬度在600到800之间；(4)该工艺应用于再制造，修复产品与新品相比可以节约成本50%，节能60%，节材70%，具有良好的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]附图1为本发明技术路线示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0014]实施例1
(I)镀前处理，可采用市场上通用的碱性除油脱脂粉至除油完全干净，判断方法是除油水洗后工件表面全挂水。
[0015](2)酸洗，酸洗液盐酸浓度为20%，酸洗专用添加剂的添加量为1%，酸洗时间15min,常温酸洗，酸洗件 表面无锈，无过腐蚀情况，表面颜色为金属本色。
[0016](3)水洗活化,水洗活化添加剂用量为0.1%,设两道水洗,水洗时间2min。
[0017](4)化学镀修复，镀液组成为:硫酸镍27g/L ;次亚磷酸钠30g/L ;乙酸钠10g/L ;络合剂5ml/L ;去应力剂lml/L ;纳米添加剂0.5% ;镀液的pH值调整为4.5，装载量为1.5 dm2/L，施镀温度为88°C。
[0018](5)水洗后在基材表面得到复合纳米修复镀层，镀层满足工件质量及后加工的要求。
[0019]实施例2
(I)镀前处理，除油至工件表面干净，除油可采用市场上通用的碱性除油脱脂粉。
[0020](2)酸洗，酸洗液盐酸浓度为15% %，酸洗时间30min，酸洗温度为常温，所述酸洗专用添加剂在酸洗液中的添加量为2%。
[0021](3)水洗活化，水洗活化液中添加剂用量为水洗液质量百分比的0.2%，设两道水洗，水洗时间lmin。
[0022](4)化学镀修复，镀液的pH值为4.4，装载量为ldm2/L，施镀温度为90°C，沉积速度:150 μ m/ ho
[0023]所述化学渡配方包括以下组份:硫酸镍27g/L ;次亚磷酸钠30g/L ;乙酸钠10g/L ；络合剂5ml/L ;去应力剂2 ml/L ;纳米添加剂0.1%，施镀温度为90°C。
[0024]所述化学镀修复层达到5Mffl厚，无针孔的指标要求。
[0025]所述酸洗专用添加剂主要配方如下:由乌洛托品5% %、碘化钾0.1% %，咪唑啉2 5%，硫脲1%%，表面活性剂2%。
[0026]所述水洗添加剂的主要配方如下:由PEG-200质量百分比2%，柠檬酸钠质量百分比5%至10%，苯甲酸钠5%，其余为水。
[0027]实施例3
(I)镀前处理，除油至工件表面干净，除油可采用市场上通用的碱性除油脱脂粉。
[0028](2)酸洗，酸洗液盐酸浓度为20%，酸洗时间在30min，酸洗温度为常温，所述酸洗专用添加剂在酸洗液中的添加量为0.5%。
[0029](3)水洗活化,水洗活化液中添加剂用量为水洗液质量百分比的0.1%。
[0030](4)化学镀修复，镀液的pH值为4.9，装载量为2 dm2/L,施镀温度为92°C，沉积速度:20 μ m/ h。
[0031]所述化学渡配方包括以下组份:硫酸镍27g/L ;次亚磷酸钠30g/L ;乙酸钠10g/L ；络合剂5ml/L，络合剂为乳酸，柠檬酸，丙酸，DL-苹果酸，丁二酸的混合物；去应力剂2 ml/L,去应力剂为糖精，丁炔二醇丙氧基化合物等的混合物；纳米添加剂1%，纳米添加剂为稀土镧、铈、锆等的可溶性盐及有机金属化合物。
[0032]所述化学镀修复层达到5Mffl厚，无针孔的指标要求。
[0033]所述酸洗专用添加剂主要配方如下:由乌洛托品10%、碘化钾0.5%，咪唑啉5%，硫脲2%，表面活性剂5%。
[0034]所述水洗添加剂的主要配方如下:由PEG-200质量百分比5%，柠檬酸钠质量百分比10%，苯甲酸钠10%，其余为水。
【权利要求】
1.一种应用于再制造的表面修复纳米复合镀层及其工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)镀前处理，除油至工件表面干净，除油可采用市场上通用的碱性除油脱脂粉； (2)酸洗，酸洗液盐酸浓度为15%至20%，酸洗时间在5至30min，酸洗温度为常温，所述酸洗专用添加剂在酸洗液中的添加量为0.5%至2% ； (3)水洗活化，水洗活化液中添加剂用量为水洗液质量百分比的0.1%至0.2% ； (4)化学镀修复，镀液的pH值为4.4-4.9，装载量为1-2 dm2/L,施镀温度为88_92°C，沉积速度:15~20 μ m/ h。
2.根据权利要求1所述的一种应用于再制造的表面修复纳米复合镀层工艺，其特征在于，所述化学渡配方包括以下组份: 硫酸镍27g/L ；
次亚磷酸钠30g/L ； 乙酸钠10g/L ； 络合剂5ml/L，络合剂为乳酸，柠檬酸，丙酸，DL-苹果酸，丁二酸的混合物； 去应力剂1-2 ml/L，去应力剂为糖精，丁炔二醇丙氧基化合物等的混合物； 纳米添加剂0.1_1%，纳米添加剂为稀土镧、铈、锆等的可溶性盐及有机金属化合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用于再制造的表面修复纳米复合镀层工艺，其特征在于，所述化学镀修复层与基材结合力好，耐蚀性好，硬度高，可加工性好，适合再制造工艺要求。
4.根据权利要求1所述的一种应用于再制造的表面修复纳米复合镀层工艺，其特征在于所述酸洗专用添加剂主要配方如下:由乌洛托品5%至10%、碘化钾0.1%至0.5%，咪唑啉2%至5%，硫脲1%至2%，表面活性剂2%至5%。
5.根据权利要求1所述的一种应用于再制造的表面修复纳米复合镀层工艺，其特征在于,所述水洗添加剂的主要配方如下:由PEG-200质量百分比2%至5%，柠檬酸钠质量百分比5%至10%，苯甲酸钠5%至10%，其余为水。
【文档编号】C23C18/31GK103993298SQ201410176899
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】汤青生 申请人:浏阳市三鹰新材料有限责任公司