专利名称：在冷轧钢板上脉冲电镀钴镍合金镀层并热处理的方法
技术领域：
本发明涉及一种在普通冷轧钢板表面电镀钴镍合金，并进行热渗镀处理的表面 强化的方法，属于金属表面合金化领域。
背景技术：
关于电镀镍最早的叙述是于1837年，Bird电解氯化镍或硫酸镍溶液几小时后， 在钼电极表面获得了一层金属镍1840年，工业上镀镍的第一件专利授予了英国的Shore， 他确定了硝酸镍镀镍溶液。1916年美国的瓦特(Watter)教授提出了著名的瓦特型镀镍体 系，此后，镀镍工艺开始进入工业化阶段。镍钴合金镀层与单纯的镍镀层相比具有高镀层的硬度，在冷轧钢板表面镀镍钴 合金并进行热处理，能够有效改善钢材高温抗氧化性及在腐蚀介质中的耐热蚀性，而且还 可以提高钢材表面的耐磨性，兼具抗渗碳性，并且能延长工件的使用命。同时在固溶强 化、晶粒细化硬化等方面起积极作用。从Brugatelli第一次成功的在银上面镀了一层金到现在，随着电化学工艺发展越 来越成熟，从用于防护和装饰目的的薄膜或镀层材料到印刷工业上使用的电铸产品，电 镀钴镍现在已经被广泛应用。许多新型电镀方法也被开发出来。常用的主要有两种脉冲 电镀和快速电镀。脉冲电镀使电镀回路周期性地接通和断开，或者在固定直流上再叠加某一波形 脉冲的电镀方法。与普通电镀相比，这种方法具有镀层平整致密、附着性好，电流效率 高、环保性能好等优点。快速电镀在原理上仍然是一种电化学过程，是一种不在电镀镀槽中进行的氧 化还原过程，而电镀过程是在需镀工件表面部份进行的。为了寻求一种新型的低能耗、高质量、且操作工艺简单的方法，本发明融合了 合金表面的热处理技术，比以往普通的电镀合金化方法，在提高合金表面耐磨性和硬度 及抗氧化性方面有所改善。热处理是将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定的时间，然后以预定的方 式冷却到室温的一种加热工艺。通过热处理可以改变钢的内部组织结构，从而改善其工 艺性能和使用性能，充分挖掘钢材的潜力，延长零件的使用寿命，提高产品质量，节约 材料和能源。它是一种重要的工艺，在机械制造工业中被广泛应用。如今纳米科技的发展为提升传统产业技术含量提供了新的机遇。纳米粒子由于 具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特殊效应，可用于改 善材料的光、磁、电、力学等性能得到提高或赋予其新的功能，可以大大提高其在应用 领域中的产品质量，具有很好的理论研究价值和应用前景。本发明紧密结合钢板表面合金化、热处理钢、电镀等热点研究领域，并将当今 最新纳米科技成果引入到钢板表面电镀并热处理的生产中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、设备要求较宽松、低能耗、经济效益好 的钢铁表面合金化的方法。本发明主要内容是在冷轧钢板上电镀钴镍合金镀层并进行热处理，其特征在与 本方法具有以下步骤
A.电镀溶液的配制用纯净的蒸馏水配制500ml镀液。镀液的组成有 NiSO4 · 6H20 200-250 g.L S NiCl2 · 6H20 40-60 g·!/1，CoSO4 · 7H20 2-5 g.L S H3BO3 20-30 g-L1,糖精lO-Mg·!/1，用电子秤按量称取以上物质，除硼酸外在烧杯中溶解；而 硼酸在90°C溶解，然后合并两种溶液，使体积不大于烧杯额定体积的四分之三；
B.用磁力搅拌器搅拌，同时用饱和NaOH溶液调节镀液的pH值到4.5； 对阴极基体(冷轧钢板)进行除油、除锈和表面活化等预处理，具体操作是将 50mmX 50mmX 1.5mm的冷轧钢板浸在除油溶液中加热到80 90°C，10 20分钟后 取出；除油完全后，放入质量百分数为5%的硫酸溶液中活化30秒，取出用蒸馏水洗 净后，选择3-10 A/dm2的电流密度立即送入烧杯中进行脉冲电镀；沉积20-30分钟后 取出，用蒸馏水清洗后并用冷分烘干，然后放在高温炉里进行热处理，热处理温度为 400-800 "C。通过上述方案，本发明的特点是1)操作过程简单，实验条件容易达到；2) 电镀速度快，节省时间；3)表面电镀并热处理后的冷轧钢板表面具有很高的硬度和耐腐 蚀性；4)试验方法有创意，融入了纳米离子技术，可以有效的细化镀层晶粒，提高了镀 层的强度和硬度，进一步改善了镀层的耐腐蚀性能。
具体实施例方式现将本发明的具体实施例叙述于后。实施例1
本实施例中，先用纯净的蒸馏水在烧杯中配制500ml镀液，镀液成分为 NiSO4 · 6H20 200 g'L1, NiCl2 · 6H20 40 g·!/1，CoSO4 · 7H20 3g'L \ H3BO3 20 g-L1,糖精 Ug·!/1
以上物质除硼酸外在烧杯中溶解；而硼酸在90°C溶解，然后合并两种溶液，使体积 不大于烧杯额定体积的四分之三；在磁力搅拌器的作用下，用饱和NaOH溶液调节镀液 的pH值到4.5，待溶液沉淀完全溶解后，静止5分钟。然后把经过预处理的冷轧钢板放 到电镀液中，以2 A/dm2的电流密度进行脉冲镀，沉积30分钟；然后取出，用蒸馏水清 洗后并用冷风烘干，然后放在高温炉里进行热处理，热处理温度为400°C ；
该冷轧板电镀并热处理后的表面沉灰色，表面平整，但有些粗糙，镀层厚度大约为 40 μ m,电流阻抗为2000 Ω /cm2,硬度为340HV。实施例2
本实例中，镀液的配置过程和成分与例1完全相同。冷轧钢片 的预处理过程与例1完全相同。将经过预处理的冷轧钢板放到电镀液中，以3 A/dm2的电流密度进行脉冲镀，沉 积30分钟；然后取出，用蒸馏水清洗后并用冷风烘干，然后放在高温炉里进行热处理，热处理温度为400°C ；
该冷轧钢板电镀并热处理后的表面沉灰黑色，表面平整，但有些粗糙。镀层厚度为 50 μ m，电流阻抗为3800 Ω /cm2,硬度为460HV。实施例3
本实例中，镀液的配置过程和成分与例1完全相同。冷轧钢板的预处理过程与例1完全相同。将经过预处理的冷轧板放到电镀液中，以4A/dm2的电流密度进行脉冲镀，沉积 30分钟；然后取出，用蒸馏水清洗后并用冷风烘干，然后放在高温炉里进行热处理，热 处理温度为400°C ；
该冷轧钢板电镀并热处理后的表面沉灰黑色，表面平整，但有些粗糙。镀层厚度为 60 μ m，电流阻抗为5200 Ω/cm2，硬度为480HV。实施例4
本实施例中，先用纯净的蒸馏水在烧杯中配制500ml镀液，镀液成分为
NiSO4 · 6H20 200 g·!/1，NiCl2 · 6H2040 g·!/1，CoSO4 · TH2OSg^L1, H3B0320
g-L1,糖精Ug·!/1，以上物质除硼酸外在烧杯中溶解；而硼酸在90°C溶解，然后合并 两种溶液，使体积不大于烧杯额定体积的四分之三；在磁力搅拌器的作用下，用饱和 NaOH溶液调节镀液的pH值到4.5，待溶液沉淀完全溶解后，静止5分钟。然后把经过 预处理的冷轧钢板放到电镀液中，以4A/dm2的电流密度进行脉冲镀，沉积30分钟；然 后取出，用蒸馏水清洗后并用冷风烘干，然后放在高温炉里进行热处理，热处理温度为 600 0C ；
该冷轧钢板电镀并热处理后的表面沉灰色，表面平整，但有些粗糙，镀层厚度为 60 μ m，电流阻抗为6000 Ω/cm2，硬度为680 HV。实施例5
本实施例中，先用纯净的蒸馏水在烧杯中配制500ml镀液，镀液成分为
NiSO4 · 6H20 200 g·!/1，NiCl2 · 6H2040 g·!/1，CoSO4 · TH2OSg^L1, H3B0320
g-L1,糖精Ug·!/1，以上物质除硼酸外在烧杯中溶解；而硼酸在90°C溶解，然后合并 两种溶液，使体积不大于烧杯额定体积的四分之三；在磁力搅拌器的作用下，用饱和 NaOH溶液调节镀液的pH值到4.5，待溶液沉淀完全溶解后，静止5分钟。然后把经过 预处理的冷轧钢板放到电镀液中，以4A/dm2的电流密度进行脉冲镀，沉积30分钟；然 后取出，用蒸馏水清洗后并用冷风)烘干，然后放在高温炉里进行热处理，热处理温度 为 800 °C ；
该冷轧钢板电镀并热处理后的表面沉灰色，表面平整，但有些粗糙，镀层厚度为 60 μ m，电流阻抗为7000 Ω /cm2,硬度为800HV。实例证明利用本发明技术处理过的普通冷轧钢板表面的阻抗的明显增大，硬度 明显升高；并且说明经过本发明的表面处理方法可使钢板的耐腐蚀性能大大提高。
权利要求
1. 一种在冷轧钢板上脉冲电镀钴镍合金镀层并热处理的方法，其特征在于该方法包 括如下工艺步骤A.电镀溶液的成分用纯净的蒸馏水配制500ml镀液，镀液的组成有 NiSO4 · 6H20200-250 g'L1,NiCl2 · 6H2040-60 g'L-1,CoSO4 · 7H202-5 g'L-1,H3BO320-30 g'L-1,糖精10 15§·ΙΛ用电子秤按量称取以上物质，除硼酸外在烧杯中溶解；而硼酸在90°C溶解，然后合 并两种溶液，使体积不大于烧杯额定体积的四分之三；B.镀层的制备用磁力搅拌器搅拌，同时用饱和NaOH溶液调节镀液的pH值 到4.5，待溶液沉淀完全溶解后，静止5分钟；然后把经过预处理的冷轧钢板放到电镀 液中，选择3 10 A/dm2的电流密度立即送入烧杯中进行脉冲电镀；沉积20 30分钟后 取出，用蒸馏水清洗后并用冷风烘干，然后放在高温炉里进行热处理，热处理温度为 400~800°C。
全文摘要
本发明提出了一种新的表面合金化方法，采用脉冲电镀加热处理并融入了纳米粒子技术对冷轧钢板进行表面处理，极大的改善了冷轧钢板表面的耐腐蚀性和硬度强度。本发明采用镀液的基本配方为NiSO4·6H2O200-250g L-1，NiCl2·6H2O40-60g L-1，CoSO4·7H2O2-5g L-1，H3BO320-30g L-1，糖精10-15g L-1。用脉冲电镀法进行快速电镀，然后进行中温热处理。并观察和测试了其力学和化学性能。结果表明，本处理方法能极大的提高冷轧钢板的耐腐蚀性能和力学性能。
文档编号C25D5/18GK102021618SQ201010571690
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者吴红艳, 李振华, 杜海龙, 王毅, 蒋继波, 钟庆东 申请人:上海大学