专利名称：一种复合镀层电镀方法
技术领域：
本发明是一种复合镀层电镀方法，它属于在金属材料或者金属零、部件表面浸镀一既耐磨又耐腐蚀的硬薄膜复合镀层，它包括复合镀层的镀液组成及将此镀液复合电镀在金属材料或者金属零、部件表面上的主要工艺条件。
采用复合镀层材料是当今材料科学中一个日益发展的趋势，把几种不同性质的材料组合成在一种新型的复合镀层材料显现出最佳性能以满足人们对材料提出的更苛刻的要求，复合镀层电镀方法就是一种很有价值的复合镀层材料的表面强化的新工艺。运用该新工艺可以获得许多具有特殊功能的复合镀层材料，例如耐磨镀层、减摩镀层、耐腐蚀镀层、分散强化镀层、特殊装饰性彩色镀层等材料，并广泛用于机械、航空、汽车、烟草、纺织、电子等工业部门。
自从1949年美国A·Simos获得第一个复合镀专利以来，复合电镀工艺有了很大的发展，已从单金属、单颗粒复合电镀工艺发展到现在的能满足特殊性能要求的合金、多种颗粒的复合电镀工艺。
在美国专利US-4，892，627中公开了一种Ni-W-SiC复合电镀法，它的目的是用该复合电镀法在机械零件或者类似零部件的滑动表面形成一层耐磨镀层，这种材料其硬度相当硬铬，若经热处理，即使在高温条件下，硬度和耐磨性也不会降低，而且在镀层中不会出现裂纹。该方法的镀液组成和控制条件为
NiSO4·6H2O 31.44-41.92克/升Na2WO4·2H2O 56.1-75.9克/升(NH4)3C6H5O7·H2O 78.3-130.5克/升SiC(粒度0.8-1.5微米)20-60克/升PH6.0-8.0温度60-80℃阴极电流密度 10-30A/dm2搅拌方式机械搅拌阳极不锈钢但是，该方法的不足之处是在镀液组成中，无论是柠檬酸铵，或者是柠檬酸钠，它们的成本都高另外，所使用的超细不溶性碳化硅固体微粒(0.8-1.5微米)的加工难度大，成本高;搅拌方式也比较复杂。该方法的不足之处还在于所获得的复合镀层材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性均比较低，不适宜用于易磨损的金属零、部件。
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提出一种以柠檬酸型Ni-W-P合金为基础的镀液进行复合镀层的电镀方法，从而获得能满足用户需要的既耐磨又耐腐蚀的复合镀层材料。
本发明的目的可通过如下措施来达到先准备好电镀槽等设备装置，然后按如下组成C6H8O790-210克/升NiSO4·6H2O 50-100克/升Na2WO4·2H2O 80-190克/升
NaH2PO2·H2O 3-40克/升不溶性固体微粒60-100克/升加蒸馏水溶解配制成溶液，再加入需要量的1＃添加剂和2＃添加剂作为复合镀层的镀液装入电镀槽内，再按如下工艺条件PH3-9阴极电流密度 2-30A/dm2温度30-55℃时间60-120分钟搅拌方式空气搅拌阳极材料Cr18Ni9Ti不锈钢将事先予处理好的金属材料或者金属零部件放入电镀槽内，接通电源进行复合电镀、对电镀后具有复合镀层的金属材料或者金属零部件需要时再进行热处理，得到90微米厚的复合镀层。
本发明的目的还可以通过以下其它措施来达到在配制好的镀液中添加一种(需要时两种同时添加)添加剂，此添加剂及其用量是1＃添加剂为CeCl3·7H2O 0-2克/升2＃添加剂为CeO25-20克/升2＃添加剂(CeO2)的粒度小于1微米;
不溶性固体微粒可以是SiC WC B4C TiN Al2O3，它们的粒度为1.5-3.0微米;
对复合镀层电镀后的金属材料或者金属零部件进行热处理，其技术条件是在300-380℃温度范围内保温1小时进行热处理。
附图的图面说明如下
图1是本发明复合镀层电镀方法的原理图。
图2是本发明复合镀层电镀方法的主要工艺流程图。
本发明下面将结合附图作进一步详述将配制好的镀液(7)装入电镀槽(1)，待镀的金属材料或者金属零部件先进行化学除油和清洗，经过活化再清洗后作为阴极(6)，阳极(4)是Cr18Ni9Ti不锈钢，用于升温的是加热器(8)，搅拌风来自空压机(2)，由通风管(3)经空气分布孔(9)进入镀液(7)，然后溢出液面，起到搅拌作用，当设备装置安装好后，启动空压机(2)产生搅拌风，同时开启加热器(8)调整镀液(7)的温度，接通直流电源(5)后进行复合镀层电镀作业，时间60-120分钟，电镀后的金属材料或者金属零部件经过清洗再进行热处理后即得到复合层电镀产品。
本发明下面结合实施例再作进一步详述实施例1对卷烟机械零部件进行复合层电镀。
镀液组成为C6H8O7130克/升NiSO4·6H2O 80克/升Na2WO4·2H2O 100克/升NaH2PO2·H2O 15克/升SiC(2微米)80克/升1＃添加剂为CeCl3·7H2O 0.5克/升2＃添加剂为CeO2(＜1微米) 10克/升工艺条件为PH6.5阴极电流密度 10A/dm2
温度45℃阳极材料Cr18Ni9Ti不锈钢搅拌方式空气搅拌阴极(被镀件)40Cr钢时间80分钟根据上述镀液组成和工艺条件，经过复合层电镀作用，可得到90微米厚的复合镀层。
经电子探针显微分析仪测得此复合镀层的成分为Ni55.4%，W15.2%，P9.8%SiC19.6%。
此复合镀层的硬度在镀态时为900HV，经380℃×1h热处理后为1740HV。
对此复合镀层作耐磨试验，载荷30kg，60000循环，复合镀层厚度90微米，结果列入表1表1
经复合层电镀过的卷烟机械的零部件，它的使用寿命大大延长了，而且它的加工成本降低了90%。
对此复合镀层作耐腐蚀试验，结果列如表2表2
实施例2对化工机械零部件进行复合层电镀。
镀液组成为C6H8O790克/升
NiSO4·6H2O 50克/升Na2WO4·2H2O 90克/升NaH2PO2·H2O 4克/升SiC(1.5微米)60克/升1＃添加剂为CeCl3·7H2O 0.5克/升工艺条件为PH5阴极电流密度 2A/dm2温度30℃阳极材料Cr18Ni9Ti不锈钢搅拌方式空气搅拌阴极(被镀件) 45＃钢时间60分钟按上述镀液组成和工艺条件，在进行复合层电镀作业时，分别加入不同量的2＃添加剂，经电子探针显微分析仪测得各复合镀层的成分和硬度列入表3
表3
实施例3对制炭机械零部件进行复合层电镀。
镀液组成为C6H8O7210克/升NiSO4·6H2O 90克/升Na2WO4·2H2O 180克/升NaH2PO2·H2O 35克/升SiC(3微米)100克/升工艺条件为PH8阴极电流密度 30A/dm2温度55℃阳极材料Cr18Ni9Ti不锈钢搅拌方式空气搅拌时间120分钟按上述镀液组成和工艺条件，在进行复合层电镀作业时，改变1＃和2＃添加剂的加入量，得到不同成份、厚度为90微米的复合镀层。经电子探针显微分析仪测定，其各种复合镀层的成份列入表4表4
对表4所列的复合镀层机械零部件在不同温度下进行热处理后，其复合镀层的结构和硬度变化情况列入表5
本发明相比现有技术具有如下优点1、本发明选用的不溶性固体微粒的粒度要求不那么苛刻，一般达到1.5-3.0微米即可。
2、本发明可以直接使用柠檬酸(C6H8O7)作为镀液组成的重要物质之一，避免使用C6H8O7盐类，无疑对降低成本都是大有好处的。
3、本发明在镀液中加入1＃添加剂CeCl3·7H2O和2＃添加剂CeO2，经复合电镀后的金属材料或者金属零部件表面的复合镀层在热处理过程中仍保持非晶态结构，而不转变成晶态结构。
4、一般Ni-W合金镀层的电流效率只有40%左右，而且随镀层中W含量增加，电流效率随之降低。本发明的阴极电流效率可达70%以上。
5、本发明的复合镀层，其镀态硬度为900HV，而其耐磨性是Ni-W-SiC复合镀层的6倍。若经380℃×1h热处理后，其硬度可达到1700-1800Hv。本发明的复合镀层，其耐腐蚀性优于硬铬，也优于不锈钢，还优于Ni-W-SiC复合镀层。
6.本发明的复合镀层，其热处理的温度要求较低，最高温度达到380℃即可。
7、本发明的镀液组成无毒，对环境和操作人员不会造成不良影响。
8、本发明复合镀层电镀方法，成本低。
权利要求
1.一种复合镀层电镀方法，它包括复合镀层的镀液组成及将此镀液复合电镀在金属材料或者金属零部件表面上的主要工艺条件，其特征是按如下组成C6H8O790-210克/升NiSO4·6H2O 50-100克/升Na2WO4·2H2O 80-190克/升NaH2PO2·H2O 3-40克/升不溶性固体微粒 60-100克/升加蒸馏水溶解配制成溶液，再加入需要量的1＃添加剂和2＃添加剂作为复合镀层的镀液装入电镀槽内，再按如下工艺条件PH3-9阴极电流密度 2-30A/dm2温度 30-55℃时间 60-120分钟搅拌方式 空气搅拌阳极材料 Cr18Ni9Ti 不锈钢将事先予处理好的金属材料或者金属零部件放入电镀槽内，接通电源进行复合电镀、再进行热处理，得到90微米厚的复合镀层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的1＃添加剂是CeCl3·7H2O，用量0-2克/升，2＃添加剂是CeO2，用量是5-20克/升，粒度是1微米以下。
3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于所说的不溶性固体微粒指的是SiC、WC、B4C、TiN、Al2O3，它们的粒度是1.5-3微米。
4.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于所说的再进行热处理指的是对复合电镀后的金属材料或者金属零、部件表面，在300-380℃温度范围内、保温1小时的技术条件下进行热处理。
全文摘要
本发明提供了一种复合镀层电镀方法。镀液组成为CNiSONaNaH不溶性固体微粒 60—100克/升用本发明提供的方法进行复合层电镀获得的具有复合镀层的金属材料或者金属零部件，硬度高、耐磨和耐腐蚀性能优于其它复合镀层材料，广泛用于机械、航空、汽车、烟草、纺织等工业部门。
文档编号C25D15/02GK1074493SQ92112440
公开日1993年7月21日 申请日期1992年10月29日 优先权日1992年10月29日
发明者郭忠诚, 杨正新, 鲁昆, 藏健 申请人:昆明冶金研究所