专利名称：一种对铝合金零件进行无油自润滑镀层处理的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种表层涂镀技术，尤其是一种对铝合金零件进行无油自润滑镀层处 理的工艺
背景技术：
铝制零件的可靠性及使用寿命受到磨损率的显著影响，譬如缝纫机中的一些铝合 金零件针杆及其针杆套两者处于长期、比较高速的摩擦运动中，由于材料本性决定连着的 耐磨性具有一定的局限性。鉴于通过已有技术，可以采用对铝制零件进行表面处理或表面 镀覆层，以此来提高表面区域的耐磨性对减少摩擦系统表面的磨损是特别有效的。目前，大多都是通过化学镀来实现表面镀层的。但是化学镀所用的溶液稳定性较 差，且溶液的维护、调整和再生都比较麻烦，材料成本费较高。
发明内容
本发明的目的旨在提出一种在进行相对摩擦运动的铝合金零件表面涂覆耐磨涂 层的技术，并希望两者可在自润滑状态下实现较长时间的工作状态。这种对铝合金零件进行无油自润滑镀层处理的工艺，包括镀前工件预处理、镀铜 中间处理、自润滑耐磨镀层处理和镀后热处理，其特征在于A、所述的镀前工件预处理，是将工件在由磷酸三钠、碳酸钠、硅酸钠和水配成的除 油液中进行除油处理，其中Na3PO4 :30g/L ；碳酸钠Na2CO3 :25g/L ；硅酸钠Na2SiO3 :8g/L，处 理温度70 75°C，时间2 5min ；B、所述的镀铜中间处理，是将经A工序处理的工件在0.9 l.Omol/L的H2S04、 0. 75 0. 85mol/L的CuSO4 ·5Η20配制的硫酸铜溶液中进行镀铜处理，工艺条件为氧化温 度20 25°C，电流密度1. 0 2. 5A/dm2，氧化时间30min，用纯铜作电极；C、所述的自润滑耐磨镀层处理，是将经B工序处理的工件，在包括镍盐、还原剂、 络合剂、缓冲剂、稳定剂、减摩相材料MoS2、加速剂和表面活性剂等组成的化学复合液中进 行沉积型涂覆处理；其中镍盐控制在40 50g/L，还原剂次亚磷酸钠控制在9 llg/L，络 合剂柠檬酸三钠控制在90 110g/L,缓冲剂氯化铵控制在40 60g/L，减摩相材料MoS2控 制在1. 5 3g/L，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或吐温-60，加入的控制量各 为6-7mg/L或者0. 40-0. 5g/L ；进行沉积涂镀时的溶液温度控制在90 95°C，溶液PH值控 制在8. 5 10 ；D、所述的镀后热处理，是指将镀后工件在干燥箱进行180°C温度下的6小时保温 干燥处理。根据以上技术方案提出的这种对铝合金零件进行无油自润滑镀层处理的工艺， 其经处理后的铝合金工件，不仅使铝基体的硬度值达到Ni-PHVa^151-206 HV0.0251002 ； Ni-P-MoS2 HV0.025297-441 HVQ.Q251 0 7 2。
图1实施本发明Ni-P涂层后的工件电子图像；图2为图1中谱图1处的成份分析图表示意图；图3为图1中谱图2处的成份分析图表示意图； 图4为图1中谱图3处的成份分析图表示意图；图5为实施本发明Ni-P-MoS2涂层后的工件电子图像；图6为图5中谱图1处的成份分析图表示意图；图7为图5中谱图2处的成份分析图表示意图；图8 11经Ni-P、Ni-P-MoS2涂层处理、干燥后的涂层结合力测试曲线图。
具体实施例方式以下给出本发明的实施例，并结合实施例进一步阐述本发明。本发明提出的这种对铝合金零件进行无油自润滑镀层处理的工艺，利用表面沉积 改性技术，使铝合金工件，特别使缝纫机中的铝合金针杆及其针杆套构件，不仅具有理想的 表面硬度，而且也可使针杆和针杆套保持长时间自润滑工作状态。这种对铝合金零件进行无油自润滑镀层处理的工艺，包括镀前工件预处理、镀铜 中间处理、自润滑耐磨镀层处理和镀后热处理诸工序。其中A、所述的镀前工件预处理，是将工件在由磷酸三钠、碳酸钠、硅酸钠和水配成的除 油液中进行除油处理，其中Na3PO4 :30g/L ；碳酸钠Na2CO3 :25g/L ；硅酸钠Na2SiO3 :8g/L，处 理温度70 75°C，时间2 5min ；预处理后，采用HNO3 (d = 1. 42g/cm3) :352mL/L进行出光工艺处理，处理在室温条 件下进行；时间1 3min。B、所述的镀铜中间处理，是将经A工序处理的工件在0.9 l.Omol/L WH2SO4 ； 0. 75 0. 85mol/L的CuSO4 · 5H20配制的硫酸铜溶液中进行镀铜的阳极氧化工艺处理，工 艺条件为基氧化温度20 25°C，电流密度1. 0 2. 5A/dm2，氧化时间30min，用纯铜作 电极；采用电镀铜液处理时所用溶液与阳极氧化处理所用溶液相同，电镀铜的电流密度为
0.2 1. OA/dm2，镀铜时间为40min。上述镀铜中间处理可以用电镀铜镀液进行，此时电镀铜的电流密度为0.2
1.OA/dm2，镀铜时间为40min。C、所述的自润滑耐磨镀层处理，是将经B工序处理的工件，在包括镍盐、还原剂、 络合剂、缓冲剂、稳定剂、减摩相材料MoS2、加速剂和表面活性剂等组成的化学复合液中进 行沉积型涂覆处理；其中镍盐控制在40 50g/L，还原剂次亚磷酸钠控制在9 llg/L，络 合剂柠檬酸三钠控制在90 110g/L,缓冲剂氯化铵控制在40 60g/L，减摩相材料MoS2控 制在1. 5 3g/L，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或吐温-60，加入的控制量各 为6-7mg/L或者0. 40-0. 5g/L。进行沉积涂镀时的溶液温度控制在90 95°C，溶液pH值 控制在8. 5 10 ；所用的镍盐是镀液中的主盐，用于提供镍离子，采用氯化镍或硫酸镍。提高镍盐的 浓度，沉积速度会加快，但镀液稳定性下降，一般情况下，控制在40 50g/L。所用的还原剂用次亚磷酸钠做还原剂，次亚磷酸钠因价格低廉、镀液稳定性好。还原剂的含量取决于主盐的浓度，含量增加，沉积速度也会加快，但镀液稳定性下降，容易产 生沉淀，使镀层质量受到影响，控制在9 llg/L。所用的络合剂为除主盐和还原剂外，镀液中最重要的成分，为避免镀液分解，镀液 中必须加入络合剂。络合剂在镀液中的作用是与镍离子形成稳定的络合物，控制参加反应 的镍离子的浓度，防止镀液析出沉淀，增加镀液稳定性并延长使用寿命；同时还可以起抑制 亚磷酸镍沉淀、稳定镀液、控制沉积速度的作用；本技术方案使用的络合剂为柠檬酸三钠， 用量90 110g/L。所用的缓冲剂为氯化铵，缓冲剂的加入可以使镀液具备缓冲能力，有效地控制镀 液的PH，当pH值小于4时，沉积速度低，当pH值大于6. 5时，易产生微溶的亚磷酸镍沉；缓 冲剂除氯化铵外，还可用醋酸或丙酸。所用的稳定剂主要是用来抑制镀液中一些活性微粒的催化活性，使镍离子的还原 反应只在被镀基体表面进行，防止镀液自发分解，使镀液稳定，获得高质量的镀层。稳定剂 采用硫脲或硫代硫酸盐，其加入的量为5 10g/L。在实施化学镀的工艺中，有时还会加入适量的加速剂、表面活性剂、稀土元素等， 用来提高沉积速度、改善镀层质量。常用的加速剂有丙酸、丁二酸、氨基乙酸、氟化钠等，常 用的表面活性剂有十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠等。C、所述的镀后热处理是指将镀后工件在干燥箱进行180°C温度下的6小时保温处理。镀层结合力测试结果
权利要求
1. 一种对铝合金零件进行无油自润滑镀层处理的工艺，包括镀前工件预处理、镀铜中 间处理、自润滑耐磨镀层处理和镀后热处理，其特征在于A、所述的镀前工件预处理，是将工件在由磷酸三钠、碳酸钠、硅酸钠和水配成的除油液 中进行除油处理，其中Na3PO4 :30g/L ；碳酸钠Na2CO3 :25g/L ；硅酸钠Na2SiO3 :8g/L，处理温 度70 75°C，时间2 5min ；B、所述的镀铜中间处理，是将经A工序处理的工件在0.9 1. Omol/L的H2S04、0. 75 0. 85mol/L的CuSO4 ·5Η20配制的硫酸铜溶液中进行镀铜处理，工艺条件为氧化温度20 25°C，电流密度1. 0 2. 5A/dm2，氧化时间30min，用纯铜作电极；C、所述的自润滑耐磨镀层处理，是将经B工序处理的工件，在包括镍盐、还原剂、络合 剂、缓冲剂、稳定剂、减摩相材料MO&、加速剂和表面活性剂等组成的化学复合液中进行沉 积型涂覆处理；其中镍盐控制在40 50g/L，还原剂次亚磷酸钠控制在9 llg/L，络合剂 柠檬酸三钠控制在90 110g/L，缓冲剂氯化铵控制在40 60g/L，减摩相材料Mc^2控制 在1. 5 3g/L，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或吐温-60，加入的控制量各为 6-7mg/L或者0. 40-0. 5g/L ；进行沉积涂镀时的溶液温度控制在90 95°C，溶液PH值控制 在8. 5 10 ；D、所述的镀后热处理，是指将镀后工件在干燥箱进行180°C温度下的6小时保温干燥处理。
全文摘要
一种对铝合金零件进行无油自润滑镀层处理的工艺，包括镀前工件预处理、镀铜中间处理、自润滑耐磨镀层处理和镀后热处理，其特征在于所述的镀前工件预处理，是将工件在由磷酸三钠、碳酸钠、硅酸钠和水配成的除油液中进行除油处理，所述的镀铜中间处理，是将工件在硫酸铜溶液中进行镀铜处理；所述的自润滑耐磨镀层处理，是将经工件，在包括镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、减摩相材料MoS2、加速剂和表面活性剂等组成的化学复合液中进行沉积型涂覆处理；所述的镀后热处理，是指将镀后工件在干燥箱进行180℃温度下的6小时保温干燥处理。
文档编号C23C18/36GK102115885SQ200910247580
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者刘继华, 林清碧, 毛秀娟, 赵宸, 钱士强 申请人:上海工程技术大学