[发明专利]一种Ni–P–(MoS2–CaF2)复合镀液及其在碳钢表面的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种Ni–P–(MoS₂–CaF₂)复合镀液及其在碳钢表面的应用。

背景技术

随着航空、电子、化工、机械、仪表、冶金等行业的深入发展及其效率的提高，对一 些摩擦副的工作温度及在高温时的各类性能提出了更高的要求，急需研制出在高温、腐蚀、 摩擦磨损等工况下具有长寿命、耐磨损的镀层材料以满足其要求。

目前，化学镀Ni–P合金镀层具有良好的均镀性、稳定性、耐蚀性、可焊性以及结合 强度高、孔隙率少等优点，因此在国防、化工、精密仪器制造等行业得到了广泛的应用。但 是，在干摩擦条件下，Ni–P合金镀层的润滑性能较差，现有的单一镀层材料已难以满足某些 特殊性能的要求，迫切需要各种新型的结构材料与功能材料。复合镀层已被认为是解决磨 损、腐蚀等问题的一种很有前途的方法。为了进一步扩展Ni–P化学镀层的应用领域和提高 其使用温度范围，在碳钢表面通过化学复合镀技术制备了耐高温、耐磨、自润滑复合镀层， 提高在高温、低载、中低速及腐蚀介质工况下使用的零部件的使用性能，避免使用难以加工 的昂贵钢材或昂贵的铁基高温合金等整体材料来提高零件表面性能，或因零件磨损而频繁 的更换给生产带来的不便。同时，避免使用液体润滑剂给环境带来的严重污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ni–P–(MoS₂–CaF₂)复合镀液及其在碳钢表面的应用， 所得镀层在室温~600℃具有连续润滑、高结合强度、低摩擦系数（200－600℃时摩擦系数为 0.30～0.45）、耐磨损、长寿命、防粘及耐腐蚀的优点。

一种Ni–P–(MoS₂–CaF₂)复合镀液，该镀液中含有蒸馏水，镀液所包含的其余组分及 各组分与蒸馏水的质量体积比或体积比为：主盐NiSO₄·6H₂O20~30g/L、还原剂NaH₂PO₂· H₂O25~35g/L、缓冲剂CH₃COONa15~25g/L、主络合剂乳酸15~25mL/L、辅助络合剂丙酸5~ 15mL/L、稳定剂90~140mg/L、阳离子表面活性剂50~80mg/L、MoS₂和CaF₂混合物1~12g/L。

所述稳定剂为碘酸钾。

所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。

所述MoS₂和CaF₂混合物中MoS₂和CaF₂的质量比为7:3，粒度≤10μm。

上述镀液在碳钢表面的应用，包括以下步骤：

1）将NiSO₄·6H₂O、NaH₂PO₂·H₂O、CH₃COONa、乳酸、丙酸、稳定剂、阳离子表面活性剂按比 例用万分之一天平称取或用量筒量出各组分，然后置入镀液容器中，再加入蒸馏水总量的 80%，组成混合溶液；

2）按上述配比称取MoS₂和CaF₂，置入烧杯中，加入剩余蒸馏水，超声混合2.5～3小时 后，将其加入步骤1）所述的混合溶液中，一边升温，一边用磁力搅拌，升温至70~90℃时，调 节镀液的PH值为4.4~5.0，将碳钢样件置入该镀液中，施镀3～4小时后取出；

3）将碳钢样件用蒸馏水清洗干净并晾干，然后置于热处理炉中在300±3℃保温2h，自 然降温至室温后取出备用。

所述碳钢表面通过以下步骤预处理：

1）对碳钢表面进行打磨清除表面的粗糙状态，预磨至表面粗糙度为0.02~0.8μm；

2）表面去除油污：用乙醇溶液清洗5~15min；

3）碳钢表面除锈、表面活化处理：将上述碳钢样件置于浓度为10%的盐酸溶液中，浸蚀 温度为室温，浸蚀时间10~20min，然后用水清洗。

所述搅拌的速度为300~600rpm。