[发明专利]一种Ni-P-YSZ/Ni-P双层纳米复合镀层及制备方法

说明书

本发明公开了一种Ni‑P‑YSZ/Ni‑P双层纳米复合镀层及其施镀工艺，镀液(1)组成如下：镀液主盐12～20g/L，还原剂28～40g/L，络合剂27～39g/L，缓冲剂10～25g/L，加速剂8～15g/L，稳定剂1～2mg/L，调节pH为4.5～5.0，溶剂为蒸馏水；镀液(2)组成如下：镀液主盐12～22g/L，还原剂15～25g/L，络合剂20～40g/L，缓冲剂10～25g/L，稳定剂1～2mg/L，YSZ(钇稳定氧化锆)纳米粒子1～18g/L，表面活性剂1.5～3g/L，pH为7.0～7.5，溶剂为蒸馏水。施镀工艺是：配置镀液(1)和镀液(2)，对样品表面进行除油、除锈、清洗和活化处理，分别在镀液(1)和镀液(2)进行施镀，镀液均放置在恒温水浴中，总施镀时间2.0～2.5小时。将镀件在保护气氛中，400～450℃保温处理1.0～1.5小时，随炉冷后取出，得到双层纳米复合镀层形貌良好、硬度高、耐磨性和耐腐蚀性强，具有较低的表面粗糙度。

技术领域

本发明涉及一种化学复合镀技术领域，特别是涉及一种化学复合镀Ni-P-YSZ/Ni-P镀液及其制备工艺。

背景技术

Ni-P合金化学镀制备高性能镀层的工艺是近年来快速发展起来的一种新型表面保护和表面强化技术手段。化学镀镍层具有优良的耐腐蚀性、硬度高、耐磨性好等优良的综合性能，在工程领域如航空航天、石油化工、机械、汽车、能源、医疗等得到了广泛的应用。化学镀是通过镀液中的还原剂使金属离子在金属表面的自催化作用下进行还原的金属沉积过程。在施镀过程中会出现一些针孔、麻点等缺陷，造成镀层在腐蚀介质中形成电偶腐蚀，使得镀层不仅对基体起不到保护作用，反而加速了基体材料的破坏。

随着工业技术的发展，对各类零部件的耐磨、耐腐蚀性要求越来越高，单一的化学镀已经不能满足发展的需求。为了提高镀层的机械和耐腐蚀性能，在单层Ni-P镀层的基础上发展了双层的Ni-P镀层，在一定程度上解决了单层Ni-P镀层出现的问题。研究发现，Ni-P镀层中磷的含量会影响镀层的晶体结构和性能，含磷量为低磷(1～5wt.％)的涂层硬度高，耐磨性好，但耐蚀性差；高磷涂层(＞5wt.％)具有良好的耐蚀性和力学性能。因此双层的复合镀层，与单一的镀层相比，其综合性能得到明显改善。

纳米粒子由于其量子尺寸效应而具有许多众所周知的独特的物理和化学性质，因此在Ni-P基体中加入固体纳米颗粒提高了硬度和耐腐蚀性，拓宽其在工程领域的潜在应用，是提高涂层防护性能的有效方法。钇完全稳定的氧化锆(YSZ)纳米颗粒由于在二氧化锆中添加一定量的钇，能显著改变二氧化锆的相变温度范围，从而产生室温下稳定的立方晶体及四方晶体。YSZ具有化学惰性、低导热性、高硬度、断裂韧性和优异的耐磨性，广泛应用于提高金属材料表面特性的材料中。目前，关于YSZ纳米颗粒增强Ni-P-YSZ/Ni-P双层纳米复合镀层材料的高校化学镀设计方面的报道很少。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种Ni-P-YSZ/Ni-P纳米复合镀层及其制备方法，镀层形貌均匀，外层与内层界面良好，无微孔；且由于其特殊的双层结构加表层纳米颗粒，不仅具有良好的显微硬度和耐磨性，而且具有优异的耐蚀性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种Ni-P-YSZ/Ni-P双层纳米复合镀层，其特征在于，镀液(1)组成如下：镀液主盐12～20g/L，还原剂28～40g/L，络合剂27～39g/L，缓冲剂10～25g/L，加速剂8～15g/L，稳定剂1～2mg/L，调节pH为4.5～5.0，溶剂为蒸馏水；镀液(2)组成如下：镀液主盐12～22g/L，还原剂15～25g/L，络合剂20～40g/L，缓冲剂10～25g/L，稳定剂1～2mg/L，YSZ纳米粒子1～18g/L，表面活性剂1.5～3g/L，pH为7.0～7.5，溶剂为蒸馏水。

进一步地，镀液(1)主盐是硫酸镍；

还原剂是亚磷酸二氢钠；

络合剂是乳酸和柠檬酸的混合物；

缓冲剂是乙酸钠；