[发明专利]制备非晶-纳米晶复合Ni-P合金镀层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属镀覆方法，尤其是处理Ni-P合金镀层的方法。

背景技术

采用化学镀方法可制备非晶态Ni-P(镍磷)合金镀层。与一般金属及合金镀层相比，非晶态Ni-P合金具有优异的机械性能及物理和化学特性，例如，具有较高的硬度、良好的耐磨性和耐蚀性，因此，作为一种防腐耐磨镀层在机械、电子、石油化工、航空航天等领域得到了广泛的应用。Ni-P合金镀层的耐磨性和耐蚀性与镀层的组织和结构关系密切，通常非晶态Ni-P合金镀层的耐蚀性好而耐磨性相对较差，晶态镀层的耐磨性大幅提高而耐蚀性却明显下降。因此，在一些对耐磨和耐蚀性能均要求较高的条件下，单纯的晶态或非晶态Ni-P合金镀层的使用就受到了限制。

采用化学镀方法制备非晶或纳米晶Ni-P合金镀层的技术已经较为成熟，如中国专利CN200410064795.9公开了一种化学镀镍磷合金镀液及其镀覆工艺，其镀液主要成分为硫酸镍、次磷酸钠、乙酸钠、络合剂和稳定剂；中国专利CN200510044233.2公开了一种化学镀镍磷合金镀层的制备方法，该方法包括除油、除锈、活化、化学镀和后处理五个工艺过程，其镀液以次亚磷酸钠作为还原剂，硫酸镍作为主盐，添加络合剂、缓冲剂及稳定剂等，在一定的化学镀条件下进行镍磷合金镀层化学还原沉积。得到纳米晶Ni-P合金镀层是采用非晶晶化法将非晶态Ni-P合金转变为晶态合金(卢柯：“非晶态合金向纳米晶体的相转变”，《金属学报》，1994，30(1)：1-21)。

近年来有人采用化学镀方法制备非晶—纳米晶复合Ni-P镀层，得到纳米晶是依靠加入异相添加物，普遍采取的方法是用复合镀工艺在化学渡液中加入纳米陶瓷颗粒实现共沉积，从而获得具有更好耐磨性的非晶—纳米晶复合Ni-P镀层(如中国专利CN1410591和CN200710015538.X)。但是这种方法工艺比较复杂，成本较高，尤其是加入的纳米晶颗粒容易发生团聚，造成颗粒分布不均匀和纳米颗粒在镀层中的含量难以控制等问题，影响镀层质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备非晶—纳米晶复合Ni-P合金镀层的方法，本方法通过晶化处理工艺使化学镀非晶态Ni-P合金镀层发生不完全晶化转变，使镀层具有非晶—纳米晶复合组织结构，从而使镀层兼备良好的耐磨和耐蚀性能。

本发明是这样实现的：一种制备非晶—纳米晶复合Ni-P合金镀层的方法，首先进行化学镀，化学镀工艺过程为：基体除油—水洗—酸洗活化—水洗—用镀液镀覆—水洗—干燥，其特征在于，化学镀之后进行晶化处理，晶化处理设备为可控气氛热处理炉或管式电阻炉，在密封反应室内氩气氛保护下以6～12℃/min的升温速率升温至300～380℃，或者先将炉体加热至300～380℃，在300～380℃之间保温0.5～2h，最后冷却至室温。

所述晶化处理的氩气氛保护工艺参数如下：先向反应室中通入高纯氩气除氧30min，此时氩气从一端流入，另一端流出，流量控制在5L/min左右，之后炉体升温，升温过程中氩气流量在5L/min左右，保温过程中氩气流量可减小至0.5L/min，冷却过程中氩气流量继续保持在0.5L/min直至冷却到室温。

如果采用可抽真空的热处理炉或者管式电阻炉，可以用泵先将反应室的空气抽出，再通入高纯氩气，并使氩气如上述方法流动，此种方式可加快除氧过程，减少氩气的使用量。

非晶态是一种亚稳态的结构，原子排列混乱且自由能较高。在一定的外界条件下会产生结构弛豫、晶化等现象，从亚稳态向稳态转化为晶态或另一种非晶态。本发明方法通过控制非晶态镀层的晶化动力学过程，使镀层进行不完全晶化，使晶化过程的产物为纳米尺寸的晶粒，从而获得非晶—纳米晶复合镀层。

本发明具有以下有益效果：采用本发明方法处理获得的非晶—纳米晶复合Ni-P合金镀层的耐磨性与晶态镀层相当，而耐蚀性居于非晶态镀层和完全晶化镀层之间，即该镀层同时具有良好的耐磨性能和耐蚀性能，可以更好地应用于一些对耐磨、耐蚀性能均有较高要求的使用条件下。此外，本发明采用的设备简单，工艺参数易于控制，成本低，效果明显。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为非晶态Ni-P合金镀层结构的XRD(X射线衍射仪)谱线。

图2为实施例1非晶—纳米晶复合Ni-P合金镀层结构的XRD谱线。

图3为实施例2非晶—纳米晶复合Ni-P合金镀层结构的XRD谱线。

图4为实施例3非晶—纳米晶复合Ni-P合金镀层结构的XRD谱线。