[发明专利]一种二硫化钨/钴基复合镀层及其制备方法和应用

说明书

本发明属于表面功能薄膜材料技术领域，公开了一种二硫化钨/钴基复合镀层及其制备方法和应用，该复合镀层是以钴、镍或钴镍合金为阳极，待镀工件为阴极，将阳极和阴极浸入复合电镀液中经超声震动后，采用脉冲电流在待镀工件上进行电沉积制得；按去离子水和各物质总体积1L计，所述复合电镀液包括钴盐30～100g/L，镍盐30～100g/L，硼酸10～50g/L，络合剂10～50g/L，表面活性剂0.05～0.3g/L，二硫化钨6～16g/L。本发明制备方法简单，复合镀层具有硬度高，优异的抗磨减摩和耐腐蚀性能。应用于要求低摩擦系数，耐磨且耐腐机械零部件的功能防护层，可有效提高机械零部件的综合性能并延长其使用寿命。

技术领域

本发明属于表面功能薄膜材料技术领域，更具体地，涉及一种二硫化钨/钴基复合镀层及其制备方法和应用。

背景技术

众所周知，机械零部件的磨损、腐蚀和断裂失效会导致巨大的经济损失。过去，在机械零部件表面电镀具有良好耐磨和耐腐蚀性能的硬铬(Cr)镀层是解决这一问题的重要措施。目前，随着人类环保意识的不断增强，电镀Cr工艺严重污染环境并危害人类身体健康，世界各国环保部门已对此工艺进行了限制和禁止。此外，随着现代工业的快速发展，对机械零部件的综合性能的要求越来越高。寻找绿色环保且具有优异抗磨减摩和耐腐蚀性能的先进镀层材料已成为现代制造业和新材料研究的重要方向。

二硫化钨(WS₂)为层状结构，具有良好的润滑性质，摩擦系数较低，抗压强度较大，是复合材料理想的功能和增强材料，将其添加到金属基体中能显著改善材料的综合性能。目前，已有相关研究表明，WS₂能有效增强镍(Ni)及Ni基合金镀层的硬度和摩擦学性能，以解决Ni及其合金镀层在机械零部件表面应用所出现的硬度低和耐磨性能差等问题。

尽管WS₂能显著改善Ni及其合金镀层的力学和摩擦学性能。但Ni为面心立方(fcc)晶格，在与对偶金属摩擦的过程中，往往比较容易与对偶金属发生严重的粘着，从而加剧磨损，表现出较差的耐磨性。相比于Ni，钴(Co)具有更高的硬度。此外，Co为密排六方(hcp)晶格，在与对偶金属摩擦的过程中能有效避免粘着的发生，从而表现出更优异的抗磨减摩性能(Materials Chemistry&Physics,2006,99(1):96-103)。因此，Co基镀层比Ni基镀层更具有代替硬Cr镀层的潜力。然而，目前国内外关于钴基复合镀层，特别是抗磨减摩和耐腐蚀一体化的二硫化钨/钴基复合镀层，还很少见到相关专利和论文报道。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种二硫化钨/钴基复合镀层。本发明制备的二硫化钨/钴基复合镀层不仅硬度高，而且抗磨减摩和耐腐蚀性能优异。

本发明另一目的在于提供上述二硫化钨/钴基复合镀层的制备方法。该方法简单、经济且绿色环保。

本发明再一目的在于提供上述二硫化钨/钴基复合镀层的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种二硫化钨/钴基复合镀层，所述二硫化钨/钴基复合镀层是以钴、镍或钴镍合金为阳极，待镀工件为阴极，设定两电极间距离，将上述阳极和阴极浸入复合电镀液中经超声震动后，采用脉冲电流在待镀工件上进行电沉积制得，按照去离子水和各物质总体积1L计，所述复合电镀液包括钴盐30～100g/L，镍盐30～100g/L，硼酸10～50g/L，络合剂10～50g/L，表面活性剂0.05～0.3g/L，二硫化钨6～16g/L。

优选地，所述二硫化钨平均粒径为300nm，纯度＞99.9％，比表面积为62m²/g。

优选地，所述超声的时间为10～30min，所述超声的功率为50～80W。