[发明专利]纳米碳化钨和纳米聚四氟乙烯电刷镀液的制备工艺及应用

说明书

[技术领域]

本发明属于表面处理技术领域，具体地说是一种纳米碳化钨和纳米聚四氟乙烯电刷镀液的制备工艺及应用。

[技术背景]

耐磨减摩复合镀层的研究开发及其应用一直为机械工程领域的人们所重视，如何获得高性能的耐磨镀层对于提高材料的使用寿命至关重要。电刷镀技术由于具有设备简单、工艺灵活、镀积速度快、镀层种类多、镀层和基体材料的结合强度高等优点，因而被广泛使用于机械零部件的修复，尤其是对于大型机械的不解体现场修理或野外抢修更有突出的实用价值。上世纪八十年代开始，人们采用电刷镀技术获得复合镀层，其原理是在电刷镀镀前将一种或数种不溶性固体颗粒添加到镀液中，使固体微粒与金属离子共沉积，并使其均匀地弥散在金属镀层中从而形成复合镀层。但由于过去加入的固体颗粒多为微米级，其性能不能满足科技发展的要求，因此应用范围受到一定限制。

自1984年纳米材料诞生以来，由于其不同于微观和宏观材料的许多介观特性，添加纳米材料制备性能更为优异的复合镀层成为可能。将尺寸小于100nm的纳米固体颗粒有机地加入到普通电刷镀液中，从而得到性能优越的、具有耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化性能和导热性能等特性，从而获得在表面工程领域具有广阔应用价值的纳米电刷镀复合镀层。

不同纳米颗粒的电刷镀复合镀镀液的配制很大程度上决定了纳米复合镀层的性质，例如纳米颗粒的种类、尺寸和形状以及电刷镀镀液类型、添加剂、pH值、温度等均有一定的影响。徐滨士等人在快速镍镀层中分别添加纳米Al₂0₃、SiC、金刚石粉，成功制备了Ni+纳米Al₂O₃/Ni，Ni+纳米SiC/Ni和Ni+纳米金刚石/Ni等三种复合镀层，均表现出比快速镍刷镀层更好的显微硬度和抗微动磨损性能，又如曹茂盛等人将纳米Si颗粒净化配成浆液加入到Ni-P镀液中制备成Ni-P-Si纳米粒子镀液，纳米Si含量为1g/l时，镀层硬度可达HV 600；400℃热处理1h，镀层的硬度可达到最高值HV 900，又如将纳米颗粒加入到电刷镀液中制备出了纳米PTFE复合镀层，其表面的摩擦系数大大降低，下降程度可以达到30％，但是能否获得纳米耐磨减摩复合镀层，其电刷镀液如何配制分散均匀稳定，目前还没有详细的研究和相关的专利报道。

[发明内容]

本发明的目的是克服现在技术的不足，在普通特快电刷镀液中加入一定量的纳米碳化钨和纳米聚四氟乙烯，通过选取不同的分散剂和分散方法，并适当改变电刷镀液的PH值，使纳米碳化钨颗粒和纳米聚四氟乙烯颗粒在普通特快镍电刷镀液中充分分散均匀，稳定悬浮，从而在电刷镀工艺的基础上获得纳米碳化钨和纳米聚四氟乙烯耐磨减摩复合镀层。

为实现上述目的，设计一种纳米碳化钨和纳米聚四氟乙烯电刷镀液的制备工艺，其特征在于：(1)选取原料：分别选取尺寸为80-100nm的纳米碳化钨WC颗粒3g/L；尺寸为30-60nm的纳米聚四氟乙烯PTFE颗粒5g/L；(2)混合：将上述原料放入20ml/L丙酮中进行混合湿润，然后全部加入到1L普通特快镍电刷镀液中，再加入0.1g/L的分散剂吐温40；(3)磁力搅拌：将所得混合镀液先进行磁力搅拌30min；(4)超声振荡：超声振荡60min；(5)得成品：获得纳米碳化钨和纳米聚四氟乙烯电刷镀液。所述制备工艺制备的镀液应用于机械、汽车、石化、电力、化工、航空领域的电刷镀制备耐磨减摩复合镀层。所述的电刷镀制备耐磨减摩复合镀层的工艺步骤为：

工艺步骤        电压/V   接法    刷镀时速度    时间/s

                                 (m/min) 

工件表面预处    /        /       /             /

电净            12       正接    10            30

2^#活化液活化    12       反接    10            10

3^#活化液活化    20       反接    10            30

特殊镍打底      12       正接    10            90

电刷镀复合镀层  12       正接    10            900