[发明专利]一种耐磨抗蚀Ni-P/TiAlN梯度镀层及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201310320128.1 申请日: 2013-07-26
公开(公告)号: CN103436867A 公开(公告)日: 2013-12-11
发明(设计)人: 周宏明;高志成 申请(专利权)人: 中南大学;清远市新日特殊钢带制品有限公司
主分类号: C23C18/32 分类号: C23C18/32;C23C18/18
代理公司: 长沙市融智专利事务所 43114 代理人: 颜勇
地址: 410083 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 耐磨 ni tialn 梯度 镀层 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种耐磨抗蚀镀层及其制备方法,特别涉及一种耐磨抗蚀Ni-P/TiAlN梯度镀层及其制备方法;属于表面涂层制备技术领域。

背景技术

化学镀镍不受镀件形状的影响,在各种复杂形状的仪器零件表面能均匀沉积.这种均匀性和其始终如一的电热性等物理性能,提高了电子器件可靠性,使得化学镀镍在电子工业上得以广泛应用。目前计算机生产中硬盘、驱动器、软盘、光盘、打印机鼓等绝大部分都采用化学镀镍。化学镀镍还具有耐磨耐蚀的优异性能组合,在制造手术刀和缝合器等医疗器械、航天航空器发动机的零件、轴和滚筒类的零件、石油生产精炼设备和石油化工仪器以及军用轻武器等各方各面发挥着重要作用。如今,汽车工业也正在用化学镀镍逐渐取代硬铬和装饰铬制造发动机汽缸、活塞等易磨损部件。

在镍磷合金化学镀液中掺加第二相不溶性微粒进行化学复合镀,利用镍磷合金和不溶性微粒的性质进行互补组合,达到形成复合镀层、改善镀层性质的目的。目前,化学复合镀多采用添加无机固体润滑剂、稀土氧化物以及陶瓷颗粒等固体微粒,实现其与镍磷合金的共沉积,可获得组织或性能优良的镍磷合金镀层。然而,镀层与钢材基体之间的结合强度差,易出现剥落,严重损害了材料的使用寿命。TiAlN具有高熔点且硬度极高(2800HV),可与金刚石媲美,可显著改善镍磷合金镀层减摩耐磨性能。然而,不溶性TiAlN微粒与基体金属之间界面润湿性差,导致两者之间的粘结性能差,而通过改变镍磷镀层固体颗粒的分布状态,设置梯度结构,可显著提高镀层与刮刀的结合质量,延长镍磷合金镀层的使用寿命。

传统化学复合镀,由于第二相不溶性颗粒与合金的键结合差异,界面润湿性能差,导致第二相不溶性颗粒易脱落,这严重损害了镀层耐磨性能;另一方面,第二相不溶性颗粒与合金基材结合较差,降低镀层的使用寿命。目前,还没有发现关于Ni-P/TiAlN梯度镀层的文献报道。

发明内容

本发明针对现有技术的不足,提供了一种耐磨抗蚀Ni-P/TiAlN梯度镀层及其制备方法。

本发明所述的一种耐磨抗蚀Ni-P/TiAlN梯度镀层,以质量百分比计包括下述组分:

Ni80-84%;

P 9-12%;

TiAlN 1-10%;

TiAlN在镀层中呈梯度分布;TiAlN的浓度沿垂直于基体与镀层交界面的方向递减。

本发明所述的一种耐磨抗蚀Ni-P/TiAlN梯度镀层的方法,

将经过表面预处理的基材浸入镀液中,先在基材表面镀一层5-10μm厚的镍磷合金,然后向镀液中添加改性纳米TiAlN粉末,控制改性纳米TiAlN粉末在镀液中的初始浓度为1-15g/L,每施镀10-30min后,加入改性纳米TiAlN粉末,使改性TiAlN粉末的浓度提高1-5g/L,直至得到具有所需厚度镀层的镀件;通过控制纳米TiAlN粉末在镀液中的浓度随施镀时间的延长而升高,实现TiAlN在镍磷镀层中的浓度梯度分布;

所述镀液以质量浓度计包括下述组分:硫酸镍25-30g/L、次亚磷酸钠35-44g/L、醋酸钠12-18g/L、乳酸21.5-26.6g/L、柠檬酸7.5-10.5g/L、硫脲3-6mg/L;

所述改性纳米TiAlN粉末为包覆有镍的TiAlN粉末,镍的包覆厚度为2-3μm;

施镀时,装载量为0.8-1.2dm2/L,温度为85-95℃,pH值为4.8-5.1;施镀的总时间为60-180min。

本发明所述的一种耐磨抗蚀Ni-P/TiAlN梯度镀层的方法,将具有所需厚度镀层的镀件浸入SiO2溶胶1-5min,使其充分润湿Ni-P/TiAlN镀层表面,取出镀件,经25-40℃下风干处理12-36h后在280-320℃恒温热处理15-30min,得到封孔处理的镀件。

本发明所述的一种耐磨抗蚀Ni-P/TiAlN梯度镀层的方法,将封孔处理后的镀件以速率2-5℃/min升温至400-420℃,恒温处理0.5h-1.5h后,取出样品空冷,得到成品。

本发明所述的一种耐磨抗蚀Ni-P/TiAlN梯度镀层的方法,所述基材为油墨刮刀。

本发明所述的一种耐磨抗蚀Ni-P/TiAlN梯度镀层的方法,基材表面处理是将基材进行除油、除锈、活化处理;

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