[发明专利]金属表面制备纳米金刚石复合镍磷镀层的工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属材料表面改性新材料技术领域，涉及一种金属表面制备纳米金刚石复合镍磷镀层的工艺。

背景技术

腐蚀与磨损是金属材料零部件失效的一个重要原因，从而导致金属材料及能源的浪费。通过化学复合镀技术可以使机械设备零部件表面达到减磨、抗腐蚀目的，实现节能节材的社会和经济效益。超微粉化学复合镀就是在普通化学镀的基础上，通过加入第二相超微粉颗粒以得到具有优异性能复合镀层的一种表面处理技术，由于该方法，具有工艺简单、镀层均匀、性能优良等特点，在航空、汽车、食品工业等方面得到广泛的研究。目前为了提高金属表面防腐能力、表面硬度以及表面耐磨性，常采用镀铬、渗碳等工艺方法，采用这些工艺得到金属表面特性仍不尽人意。为了提高金属表面防腐和耐磨性，专利CN101545104 A在铁基上Ni-P-纳米SiO₂、45^#中碳钢基体上Ni-P-纳米SK）2、铜基体上Cｏ～B－纳米ZｒO_２制备出纳米颗粒化学复合镀层，专利CN101851751 B在锦纶织物表面制备纳米氮化硅复合镍磷镀层。未见使用纳米金刚石作为载体进行化学复合镀。

发明内容

为克服上述的技术缺点，本发明提供一种在金属表面制备纳米金刚石复合镍磷镀层的工艺，在保持普通化学镀的基础上，解决了普通化学镀镍磷耐磨和防腐性能较差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种金属表面制备纳米金刚石复合镍磷镀层的工艺，其工艺步骤是：

第一步：金属表面预处理，首先对金属表面进行机械除锈，然后使用浓度为30％的NaOH碱液在30℃的温度下对金属表面清洗40min，然后再使用超声波对金属表面进行除油，除油完毕后使用清水对金属表面进行清洗，再使用浓度为10％的HCl对金属表面进行1～2min的活化处理，最后再用清水清洗获得结合力好的基件；

第二步：在金属表面制备金刚石粉或碳化钛粉复合镍磷镀层，按重量比0.5％的比例将纳米分散液添加到化学镀镍磷溶液中，在超声波中搅拌并通入干净的空气得到纳米复合镀液；然后把纳米复合镀液加热，当温度达到80～90℃时，将步骤１处理后的基件浸入纳米复合镀液中进行施镀60～80min，取出镀件，用自来水反复清洗，自然晾干，即完成在金属表面制备金刚石粉或碳化钛粉复合镍磷镀层。

所述第一步中除锈采用W10砂纸。

所述第二步中化学镀镍磷溶液由质量－体积浓度为25～30g/L的硫酸镍，25～30ｇ/L的次磷酸氢钠，25ml/L的乳酸，5g/L的硼酸，10g/L的乙酸钠，0.1g/L的聚乙二醇，１mg/L的碘化钾，1mg/L硫尿，5mg/L的十二烷基硫酸钠混合后溶于去离子蒸馏水制得，然后用50%氨水或10%硫酸调节化学镀镍磷溶液的PH值为4.7～5。

所述第二步中纳米分散液由0.05mg金刚石粉或碳化钛粉和10ml蒸馏水在烧杯中混合，并滴加１滴浓度为10%的NａOH溶液，把烧杯放入频率为50KHz，功率为100W条件下超声波振荡器振动20min，最后制得金刚石微粉分散好的纳米分散液。

本发明的有益效果是：第一步中采用W10砂纸能够去除金属表面的氧化物，保证镍磷层有良好的附着力，提高镀层与金属基体表面的结合强度，采用超声波除油能够粗化金属表面，保证镍磷镀层有良好的附着力，提高基体金属与复合镀层的结合强度，采用10%HCl能够活活化基体，去除金属表面的氧化物，防止镀层结合力不良，能够在普通碳钢、中碳钢、Gr15表面制备纳米金刚石复合镍磷镀层的工艺方法，用超声振荡充分分散纳米金刚石颗粒，然后分别将其添加到镀镍液中，使得纳米金刚石颗粒在镀镍液中稳定分散，得到的镀层结构致密，显著提高金属表面的耐磨和防腐蚀性能。

附图说明

图１为金属表面镀镍磷的扫描电镜照片；

图２是本发明金属表面纳米金刚石颗粒镀镍镀层的电镜扫描（SEM）图；

图３是本发明的金属表面纳米金刚石颗粒化学镀镍磷镀层的XRD频谱图；

图4是图3镀层各成分的含量表。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1～图3，一种金属表面制备纳米金刚石复合镍磷镀层的工艺，其工艺步骤是：