本發(fā)明涉及化學(xué)鍍領(lǐng)域,具體是一種化學(xué)鍍鎳鎢磷配方。
背景技術(shù):
化學(xué)鍍是一種新型的表面處理技術(shù),其中鎳磷化學(xué)鍍技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,并于1992年頒布了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn),gb/t13913-92,自催化鎳--磷鍍層技術(shù)要求和試驗(yàn)方法。這種鍍層本具有很好的耐蝕性和耐磨性,但是在施鍍過程中形成的針孔、麻點(diǎn)等鍍層缺陷,尤其在化學(xué)鍍液壽命達(dá)到10次周期以上,對(duì)基體的保護(hù)能力大打折扣。鎢元素加入可顯著降低上述缺陷,從而提高鍍層對(duì)基體的保護(hù)能力;鎢元素還容易發(fā)生自鈍化,有利于鍍層表面形成一層鈍化膜,從而提高了鍍層本身的耐腐蝕性;鎢元素還能夠增加鍍層的硬度,提高耐磨性。所以,鎳鎢磷化學(xué)鍍技術(shù)受到了研究者的青睞。最近10年,國內(nèi)已經(jīng)公開近二十項(xiàng)相關(guān)的專利技術(shù)。下面對(duì)其化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍液進(jìn)行簡單分析。
2008年,國家發(fā)明專利,申請(qǐng)?zhí)?00810059696.x,公開了一種化學(xué)鍍鎳鎢磷合金鍍液,該鍍液包含硫酸鎳24-28g/l,檸檬酸鈉40-70g/l,葡萄糖酸鈉20-30g/l,硫酸銨30-40g/l,四硼酸鈉5-15g/l,鎢酸鈉30-50g/l,次亞磷酸酸鈉20-28g/l,碘酸鉀10-20mg/l,硫脲0.5-1.5mg/l,十二烷硫酸鈉5-15mg/l,使用氨水或氫氧化鈉調(diào)劑ph為8-9。這里硫酸鎳、鎢酸鈉是主鹽,次亞磷酸鈉是還原劑,檸檬酸是絡(luò)合劑,葡萄糖酸鈉是輔助絡(luò)合劑,碘酸鉀和硫脲是復(fù)合穩(wěn)定劑,硫酸銨和四硼酸鈉是ph緩沖劑??梢钥闯鲈撆浞绞窃趬A性化學(xué)鍍鎳的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)得來。
其他公開的發(fā)明專利也是如此。如國家發(fā)明專利,申請(qǐng)?zhí)?00810064719.6,公開的鎂合金表面的化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍液,主鹽也是硫酸鎳、鎢酸鈉,還原劑是次磷酸鈉,氨水調(diào)節(jié)ph9.0,絡(luò)合劑檸檬酸,改變的是加入了氟化氫銨,可以用鉛、鎘鹽取代硫脲和碘酸鉀。還有發(fā)明專利,申請(qǐng)?zhí)枺?01010197373.4、201010209683.3、201210490554.5、201210144779.5、201410216564.9、201610345363.8以及在鎳鎢磷基礎(chǔ)上加入第四種元素的發(fā)明專利,申請(qǐng)?zhí)?01310345165.8、201310240041.3、201510409709.1也是如此。
化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍液的配方可以總結(jié)如下:1.主鹽為硫酸鎳和鎢酸鈉,分別提供鎳和鎢元素;2.還原劑是次磷酸鈉,同時(shí)提供磷元素;3.絡(luò)合劑選用檸檬酸鈉,有的加入葡萄糖酸鈉、乳酸鈉等作用輔助絡(luò)合劑;4.穩(wěn)定劑、促進(jìn)劑選用硫脲、氟離子、碘酸鉀等;5.都用氨水調(diào)鍍液的ph,有的也說明可以用氫氧化鈉,ph在8-9之間。
這些配方存在以下問題:
1.使用壽命與化學(xué)鍍鎳磷的相當(dāng),主要因?yàn)榇瘟姿徕c做為還原劑,發(fā)生如下氧化反應(yīng):
亞磷酸根離子的逐漸累積,與檸檬酸競(jìng)爭(zhēng)鎳離子,當(dāng)亞磷酸根離子多時(shí),與鎳離子發(fā)生沉淀反應(yīng),鍍液失效。
2.上述反應(yīng)的電極電位較正,為
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種鍍液壽命達(dá)30周期以上,獲得鎳鎢磷鍍層中鎢含量在3-15%之間的化學(xué)鍍鎳鎢磷配方,以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種化學(xué)鍍鎳鎢磷配方,在化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍液中加入更強(qiáng)的還原劑二甲基銨硼烷,即使用次亞磷酸和二甲基銨硼烷兩種還原劑,所以能夠減少亞磷酸根離子的累積速度,進(jìn)而提高鍍液的使用壽命;通過改變ph值而改變鎢酸根、鎳離子與絡(luò)合劑檸檬酸的絡(luò)合狀態(tài),以及更強(qiáng)還原劑的加入,促進(jìn)鎢的沉積,所以能夠提高鎳鎢磷中鎢的含量。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述二甲基銨硼烷用量為1-30g/l。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍液包括硫酸鎳24000-28000mg/l、檸檬酸鈉40000-70000mg/l、葡萄糖酸鈉20000-30000mg/l、硫酸銨30000-40000mg/l、四硼酸鈉5000-15000mg/l、鎢酸鈉30000-50000mg/l、次亞磷酸酸鈉20000-28000mg/l、碘酸鉀10-20mg/l、硫脲0.5-1.5mg/l、十二烷硫酸鈉5-15mg/l。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍液中和二甲基銨硼烷構(gòu)成的鍍液ph值為5-8。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍液中和二甲基銨硼烷在鍍件表面形成的鎳鎢磷鍍層中鎢的含量3-15wt%。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明在現(xiàn)有化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍液的基礎(chǔ)上加入更強(qiáng)的還原劑和改變化學(xué)鍍液的ph值,方法簡單,成本低,利于推廣;化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍層中的鎢含量能與電鍍鎢合金鍍層相當(dāng),所以在功能上能夠替代電鍍鎢合金;ph值在5-8之間,為中性溶液,對(duì)鋁合金和鋅合金等兩性合金的腐蝕性很弱,有利于提高其結(jié)合力。
附圖說明
圖1是鎳鎢磷鍍層的能譜圖。
圖2是鎳鎢磷鍍層的電鏡圖。
圖3是鎳鎢磷鍍層中鎢含量隨還原劑二甲基銨硼烷的變化曲線。
圖4是鎳鎢磷鍍層中鎢含量隨鍍液ph的變化曲線。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
稱取鎢酸鈉60g,檸檬酸鈉80g,次磷酸鈉20g,硼酸20g,二甲基銨硼烷5g,放入1l燒杯中,加水至體積的3/5,加熱攪拌溶解;再硫酸鎳20g攪拌溶解;利用氫氧化鈉調(diào)節(jié)電鍍液ph為7.0;最后加水定容到1l。溫度控制在80-95℃之間。試片為鐵片或鋁片,化學(xué)鍍2小時(shí),鍍層厚度39微米,經(jīng)元素能譜(eds)分析,見圖1,鎢含量提高了兩倍,為6.4wt%。鍍層表面形貌見圖2,ni-p或niwp的典型泡狀結(jié)構(gòu)已經(jīng)不明顯了,鍍層更平滑。
實(shí)施例2
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上,改變二甲基銨硼烷量從1到30g,從圖3可以看出隨著二甲基銨硼烷用量增加,鍍層中鎢含量逐步升高,從3.2wt%d到13.1wt%;大于15g以上時(shí),增加緩慢。
實(shí)施例3
利用氫氧化鈉或硫酸調(diào)節(jié)化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍液的ph,從5到9,可以看出鍍液ph值為7時(shí),鍍層中鎢含量最高,見圖4,可以認(rèn)為是由于ph改變了多元絡(luò)合物([nix(wo4)ycit(oh)z]2x-2y-3-z)的組成或結(jié)構(gòu)。中性時(shí),氫離子或氫氧根離子不能進(jìn)入到這個(gè)多元絡(luò)合物離子內(nèi)部,使得鎢酸根離子更容易暴露在電子的攻擊之下,從而增加還原的可能,因此在中性時(shí)鎢含量更高。
實(shí)施例4
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上,反復(fù)化學(xué)鍍,其中還原劑次磷酸鈉和二甲基銨硼烷按照質(zhì)量比為1:1補(bǔ)加,其他組分根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果補(bǔ)加。經(jīng)過30個(gè)周期的實(shí)驗(yàn),仍然能夠鍍出合格鍍層。所以可以認(rèn)為該化學(xué)鍍鎳鎢磷鍍液的使用壽命至少30個(gè)周期。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié),而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此,無論從哪一點(diǎn)來看,均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
此外,應(yīng)當(dāng)理解,雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述,但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案,說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體,各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合,形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。