[发明专利]以化学沉积镍磷合金层封闭钢铁表面陶瓷喷涂层孔隙的方法

说明书

技术领域

本发明以化学沉积镍磷合金层封闭钢铁表面陶瓷喷涂层孔隙的方法，属金属表面涂层封孔技术领域，特别涉及钢铁基体表面涂层封孔技术。

背景技术

在金属表面喷涂陶瓷涂层可对金属表面进行保护和强化，从而提高零件的使用寿命和可靠性，改善机械设备的性能和质量。由于大多数陶瓷材料具有离子键或共价键结构，键能高、原子间结合力强，所以陶瓷喷涂层本身具有极高的化学稳定性，耐海水、耐酸碱及耐大气腐蚀性能极好。然而喷涂的陶瓷涂层由熔融或半熔融的变形粒子堆叠于金属基体表面而形成。在这个过程中，陶瓷喷涂层内会形成很多的孔隙。当陶瓷喷涂层构件在腐蚀环境中使用时，孔隙会为腐蚀介质进入金属基体表面提供通道，使基体产生腐蚀，腐蚀的发展会破坏陶瓷喷涂层与基体的结合，从而使陶瓷喷涂层产生开裂、脱落，其使用寿命大大降低，甚至造成工件无法继续使用，因此为了提高陶瓷喷涂层的耐蚀性及扩大其在腐蚀严酷环境中的应用范围，必须对陶瓷喷涂层进行封孔处理。

目前，国内外陶瓷喷涂层常用的封孔处理方法可以分为：有机物封孔、无机物封孔、加热扩散处理封孔、自封孔和玻璃混合法封孔，通过电镀封孔曾经也有报道。各类封孔方法均存在不同的缺点，如有机物和无机物封孔剂耐蚀性较好，但是渗入孔隙深度较小，耐蚀性保持不长久，而且会影响陶瓷喷涂层的表面功能性；加热扩散封孔方法在熔液凝固的过程中会重新形成一些缩孔，影响基体的性能，且成本较高；自封孔和玻璃混合法封孔可能会影响陶瓷喷涂层的性能，封孔效果不佳；采用电镀封孔方法，由于在电镀过程中还原反应会在涂层表面上进行，表面通常沉积有电镀金属层，一方面阻碍了孔隙的封闭，另一方面会影响陶瓷喷涂层的表面功能，而且电镀层厚度不均匀、针孔率较高、耐蚀性不好、对设备也有要求。因此迫切需要有新的封孔方法，避免现有封孔方法的缺陷，使得陶瓷喷涂层能更全面地发挥其特有的功能性，以满足更加广泛领域，特别是在腐蚀严酷环境条件下使用的需求。

化学沉积镍磷合金是利用镍盐溶液在强还原剂次磷酸盐的作用下，使镍离子还原成镍金属，同时次磷酸盐分解析出磷，在具有催化作用的表面上获得镍磷合金的沉积层。与其他处理方法相比，化学镀镍磷合金可使基体材料获得良好的耐磨性和耐蚀性，同时还具有镀层均匀、化学稳定性好、表面光洁平整、方法简单易控等诸多优点。历经半个世纪的迅速发展，化学镀镍磷工艺已被广泛应用于电子、机械、汽车、化工等各种工业领域。当化学沉积镍磷合金中磷含量超过8.5％，镀层为非晶态结构，没有晶界、位错及成分偏析等现象，结构均一。化学沉积镍磷合金层作为功能性表面覆层得到广泛应用，但是在表面技术领域尚未见有以化学沉积镍磷合金层封闭陶瓷喷涂层孔隙的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种以化学沉积镍磷合金层封闭钢铁表面陶瓷喷涂层孔隙的方法，通过化学沉积镍磷合金层对钢铁表面陶瓷喷涂层孔隙的填充、封闭，进一步赋予钢铁表面陶瓷喷涂层在严酷腐蚀环境中的优良耐蚀性，并能与表面陶瓷喷涂层适配协同，赋予钢铁表面陶瓷喷涂层更加优良的物理、机械性能。

本发明采用以下的技术方案来实现：

本发明以化学沉积镍磷合金层封闭钢铁表面陶瓷喷涂层孔隙的方法，是将钢铁表面陶瓷喷涂层在化学沉积镍磷合金溶液中进行一次或二次化学沉积镍磷合金，其镍磷合金层之磷含量为8.5～12wt％，进行化学沉积镍磷合金封孔时，在陶瓷喷涂层表面不发生自催化反应而形成化学沉积镍磷合金层，通过仅仅发生在陶瓷喷涂层孔隙中的钢铁基体上的自催化反应沉积形成的镍磷合金层而实现对陶瓷喷涂层孔隙的填充、封闭。

上述将钢铁表面陶瓷喷涂层在化学沉积镍磷合金溶液中进行一次化学沉积镍磷合金封孔时，其镍磷合金层为高磷含量的镍磷合金。

上述将钢铁表面陶瓷喷涂层在化学沉积镍磷合金溶液中进行二次化学沉积镍磷合金封孔，其镍磷合金为双层镍磷合金层，由一次化学沉积的高磷含量的镍磷合金沉积内层和相继进行的二次化学沉积的中磷含量的镍磷合金外层组成。

上述将钢铁表面陶瓷喷涂层在化学沉积镍磷合金溶液中进行一次化学沉积高磷含量的镍磷合金封孔时，该高磷含量镍磷合金层之磷含量10～12wt％，其化学沉积溶液配方和条件是：硫酸镍含量17～24g/L、次亚磷酸钠含量25～31g/L，醋酸钠7～12g/L，琥珀酸10～14g/L，丙醇酸9～13g/L，碘酸盐10～20mg/L，选自长链烷基多甲基卤化铵类化合物表面活性剂1～5g/L，溶液pH值5.2～5.5，温度85～90℃，封孔时间根据陶瓷喷涂层的厚度、孔隙状况确定。