专利名称：一种长效纳微米复合层合成液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及到金属陶瓷合金领域，特别是涉及到一种金属陶瓷复合镀的技术。
背景技术：
众所周知，金属尤其是金属合金具有优越的物理机械性能，如一定的硬度，卓越的韧性与延展性、致密性、抗冲击性、耐压性。而陶瓷具有很高的硬度、优越的耐磨性、耐腐蚀等。两者的结合是必然优点合二而一，将各自的缺点降到最低限度的办法，那就是金属陶瓷化学复合镀。复合层陶瓷合金合成技术是在自催化镍磷合金的基础上转化而来。自催化镀是一种比较新的工艺技术。中国专利《环保型纳米复合增强耐磨镀层生成液》，专利号200610086886. 1。公开了一种环保型纳米复合增强耐磨镀层生成液，该镀层生成液不依靠电场力就可以在金属机件表面上生成一层由镍磷纳微米硬质陶瓷组成的耐磨镀层。该发明与电镀硬铬相比具有成本低、耗能低、不污染环境的特点，特别是高性能纳米陶瓷共沉入合金镀层晶格中，大大增强了镀层的综合耐磨性能，比电镀硬铬层耐磨性提高了 3-5倍以上。可替代电镀硬铬层对金属机件进行表面强化处理。但该液在使用四到五个周期时，稳定性变差、易分解、镀液使用寿命短。
发明内容
本发明旨在提供一种高速、节能、稳定、可循环补充使用的长效纳微米复合层合成液。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种长效纳微米复合层合成液，由下述原料按重量份数制备而成主盐20 40g、还原剂20 40g、主络合剂20 40g、辅助络合剂20 40g、缓冲剂 alO 30g、缓冲剂blO 30mL、碳化硅8 20g、氧化镁0 lg、阳离子表面活性剂0. 1 lg、非离子表面活性剂0. 1 lg、稀土 0. 01 0. lg、稳定剂0. 1 20mg、促进剂0. 1 20g、 去离子水800 1500mL。上述主盐是硫酸镍、次磷酸镍、氯化镍、醋酸镍、氨基磺酸镍中任选一种；上述还原剂是次磷酸钠、硼氢化钠、二甲基胺硼烷、二乙基胺硼烷中任选一种。上述阳离子表面活性剂是十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯亚胺、全氟烃基三甲基氯化铵中任选一种；非离子表面活性剂是聚乙二醇、氟碳型非离子表面活性剂中任选一种。上述稀土是硫酸高铈、铼酸铵、硫酸镉中任选一种；上述稳定剂是碘酸钾、硫脲、氟化钠、硝酸铅中任选一种或两种；上述促进剂是天冬氨酸、氟化钠、氨基羧酸中任选一种。上述主络合剂是柠檬酸、乳酸、乙醇酸、苹果酸、丙酸、丁二酸、氨基乙酸中任选一种或组合；上述辅助络合剂是四硼酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、丁二酸钠、乙二胺中任选一种或组合。上述缓冲剂a为醋酸钠、无水硫酸钠、硼砂、NaOH、硼酸钠中任选一种；缓冲剂b为冰醋酸、甘氨酸、丁二酸、硼酸中任选一种。一种长效纳微米复合层合成液的制备方法，包括如下步骤A.碳化硅活化处理用磷酸三钠溶液浸泡5 90分钟，再加入去离子水洗净至pH =4 8，待20 90分钟沉淀后将碳化硅以上的去离子水吸去，配成碳化硅混合液，简称A 液，备用；B.氧化镁用氢氟酸浸蚀5 90分钟，然后加入去离子水洗去氢氟酸，洗净至pH = 4 8，待20 90分钟沉淀后将氧化镁以上的去离子水吸去，配成氧化镁混合液，简称B液，C.在去离子水中加入主盐，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成C液备用；D.在去离子水中加入还原剂，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成D液备用；E.在去离子水中加入主络合剂，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成E液备用；F.在去离子水中加入辅助络合剂，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成F液备用；G.在去离子水中加入缓冲剂a，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成G液备用；H.用氢氧化钠溶液或氨水溶液将缓冲剂b的pH值调至4. 4 5. 1，配成H液备用；I.在去离子水中加入阳离子表面活性剂，使其充分溶解，搅勻，配成I液备用
J.在去离子水中加入非离子表面活性剂，使其充分溶解，搅勻，配成J液备用
K.在去离子水中加入稀土，使其充分溶解，搅勻，配成K液备用；
L.在去离子水中加入稳定剂，使其充分溶解，搅勻，配成L液备用；
Μ.在去离子水中加入促进剂，使其充分溶解，搅勻，配成M液备用；
N.将E液缓慢加入F液并不断搅拌，配成N液备用；
0.将N液缓慢加入G液并不断搅拌，配成0液备用；
P.将0液缓慢加入C液并不断搅拌，配成P液备用；
Q.将H液缓慢加入P液并不断搅拌，配成Q液备用；
R.将L液、M液缓慢加入D液并不断搅拌，配成R液备用；
S.将B、I、J、K加入A并不断搅拌配成S液备用；
Τ.将R液缓慢加入Q液并不断搅拌，配成T液备用；
U.用去离子水将T液稀释到体积IOOOmL ；
V.用硫酸、氢氧化钠溶液或氨水溶液调节T液的pH值为4. 4 5. 1，放入镀
即可施镀。施镀10 90分钟后，缓慢加入S液并不断搅拌，继续施镀3-6小时。上述磷酸三钠溶液浓度为0. 5 50%，容积为10 IOOmL ；上述氢氟酸溶液浓度为0. 5 50%，容积为1 50mL ；上述氢氧化钠溶液浓度为0. 5 50% ；上述氨水溶液浓度为0. 5 50% ；上述硫酸溶液浓度为2:1。上述去离子水温度为50 70°C。一种长效纳微米复合层合成液，由下述原料按重量份数制备而成主盐硫酸镍25g、还原剂次磷酸钠Mg、主络合剂柠檬酸30g、辅助络合剂柠檬酸钠IOg+四硼酸钠20g、缓冲剂a 无水硫酸钠15g或醋酸钠15g、缓冲剂b 冰醋酸20mL、碳化硅10g、氧化镁0. 5g、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵0. 3g、非离子表面活性剂聚乙二醇0. 6g、稀土 硫酸高铈0. Olg、稳定剂碘酸钾2mg、促进剂氟化钠0. 6g、 70°C去离子水900 1200mL。本专利的有益效果是1、本发明与普通常规的化学复合镀液相比，具有镀速高、镀液性能稳定。2、本发明在沉积相同厚度的复合层，本合成液可节省一倍以上的时间。3、本发明合成液免维护、无污染，可循环使用，环保高效，经济性好。只需周期补充损耗，以5小时为一周期，主盐补充1 20g/L，还原剂补充1 20g/L。以此为基数，每增加一周期，相应补加1 20g即可。其它辅助物质以每一周期补入配方标准量的0. 10% 即可。施镀过程中，每小时补充纯水，保持溶液容积为1000mL。与基体结合力高达400MPa 以上，比常见的碱性自分解镀液高出200MPa，比电镀的结合力高出300Mpa。下面结合实施例对本发明进一步说明
具体实施例方式实施例1一种长效纳微米复合层合成液，由下述原料按重量份数制备而成硫酸镍40g、次磷酸钠40g、柠檬酸40g、柠檬酸钠20g+四硼酸钠20g、无水硫酸钠 IOg或醋酸钠10g、冰醋酸10mL、碳化硅Sg、氧化镁0. 3g、十六烷基三甲基溴化铵0. Sg、聚乙二醇0. 8g、硫酸高铈0. 08g、碘酸钾10mg、氟化钠10g、50°C去离子水1000mL。一种长效纳微米复合层合成液的制备方法A.碳化硅活化处理用5%磷酸三钠溶液20mL浸泡10分钟，再加入300mL去离子水洗净至pH = 4 8，待30分钟沉淀后将碳化硅以上的去离子水吸去，配成碳化硅混合液， 简称A液备用；B.氧化镁用氢氟酸2mL浸蚀10分钟，然后加入SOmL去离子水洗去氢氟酸，洗 8，待30分钟沉淀后将氧化镁以上的去离子水吸去，配成氧化镁混合液，简称
在IOOmL去离子水中加入硫酸镍，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成C液备
在IOOmL去离子水中加入次磷酸钠，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成D液
在IOOmL去离子水中加入柠檬酸，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成E液备
在IOOmL去离子水中加入柠檬酸钠、四硼酸钠，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成F液备用； G.在50mL去离子水中加入无水硫酸钠，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成G液H.用20 %氢氧化钠溶液或氨水溶液将冰醋酸的pH值调至4. 4 5. 1，配成H液备用；I.在5mL去离子水中加入十六烷基三甲基溴化铵，使其充分溶解，搅勻，配成I液
净至pH = 4 B液备用；C.
用；D.E. 用；F.
J.在25mL去离子水中加入聚乙二醇，使其充分溶解，搅勻，配成J液备用；K.在5mL去离子水中加入硫酸高铈，使其充分溶解，搅勻，配成K液备用；L.在5mL去离子水中加入碘酸钾，使其充分溶解，搅勻，配成L液备用；M.在5mL去离子水中加入氟化钠，使其充分溶解，搅勻，配成M液备用；N.将E液缓慢加入F液并不断搅拌，配成N液备用；0.将N液缓慢加入G液并不断搅拌，配成0液备用；P.将0液缓慢加入C液并不断搅拌，配成P液备用；Q.将H液缓慢加入P液并不断搅拌，配成Q液备用；R.将L液、M液缓慢加入D液并不断搅拌，配成R液备用；S.将B、I、J、K加入A并不断搅拌配成S液备用；T.将R液缓慢加入Q液并不断搅拌，配成T液备用；U.用去离子水将T液稀释到体积IOOOmL ；V.用硫酸、氢氧化钠溶液或氨水溶液调节T液的pH值为4. 4 5. 1，放入镀槽中即可施镀。施镀10 90分钟后，缓慢加入S液并不断搅拌，继续施镀3-6小时。实施例2一种长效纳微米复合层合成液的原料较佳配比为硫酸镍25g、次磷酸钠Mg、柠檬酸30g、柠檬酸钠10g、四硼酸钠20g、无水硫酸钠 15g或醋酸钠15g、冰醋酸20mL、碳化硅10g、氧化镁0. 5g、阳离子表面活性剂0. 3g、非离子表面活性剂0. 6g、硫酸高铈0. Olg、碘酸钾ang、氟化钠0. 6g、70°C去离子水1000mL。合成液制备方法，按实施例1步骤进行。施镀工件面积03dm2/L 1. 5dm2/L左右。该实施例只需周期补充损耗，以施镀5小时为一周期，主盐补充1 20g/L，还原剂补充1 20g/L。以此为基数，每增加一周期，相应补加1 20g即可。其它辅助物质以每一周期补入配方标准量的0. 5% 3%即可。施镀过程中，每小时补充纯水，保持溶液容积为 1000mL。
权利要求
1.一种长效纳微米复合层合成液，其特征在于该合成液含有下述原料并按重量份数制备而成主盐20 40g、还原剂20 40g、主络合剂20 40g、辅助络合剂20 40g、缓冲剂 alO 30g、缓冲剂blO 30mL、碳化硅8 20g、氧化镁0 lg、阳离子表面活性剂0. 1 lg、非离子表面活性剂0. 1 lg、稀土 0. 01 0. lg、稳定剂0. 1 20mg、促进剂0. 1 20g、 去离子水800 1500mL。
2.根据权利要求1所述的一种长效纳微米复合层合成液，其特征在于上述主盐是硫酸镍、次磷酸镍、氯化镍、醋酸镍、氨基磺酸镍中任选一种；上述还原剂是次磷酸钠、硼氢化钠、二甲基胺硼烷、二乙基胺硼烷中任选一种。
3.根据权利要求1所述的一种长效纳微米复合层合成液，其特征在于上述阳离子表面活性剂是十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯亚胺、全氟烃基三甲基氯化铵中任选一种；非离子表面活性剂是聚乙二醇、氟碳型非离子表面活性剂中任选一种。
4.根据权利要求1所述的一种长效纳微米复合层合成液，其特征在于上述稀土是硫酸高铈、铼酸铵、硫酸镉中任选一种；上述稳定剂是碘酸钾、硫脲、氟化钠、硝酸铅中任选一种或两种；上述促进剂是天冬氨酸、氟化钠、氨基羧酸中任选一种。
5.根据权利要求1所述的一种长效纳微米复合层合成液，其特征在于上述主络合剂是柠檬酸、乳酸、乙醇酸、苹果酸、丙酸、丁二酸、氨基乙酸中任选一种或组合；上述辅助络合剂是四硼酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、丁二酸钠、乙二胺中任选一种或组合。
6.根据权利要求1所述的一种长效纳微米复合层合成液，其特征在于上述缓冲剂a 为醋酸钠、无水硫酸钠、硼砂、NaOH、硼酸钠中任选一种；缓冲剂b为冰醋酸、甘氨酸、丁二酸、硼酸中任选一种。
7.一种长效纳微米复合层合成液的制备方法，其特征在于包括如下步骤A.碳化硅活化处理用磷酸三钠溶液浸泡5 90分钟，再加入去离子水洗净至pH = 4 8，待20 90分钟沉淀后将碳化硅以上的去离子水吸去，配成碳化硅混合液，简称A液，B.氧化镁用氢氟酸浸蚀5 90分钟，然后加入去离子水洗去氢氟酸，洗净至pH= 4 8，待20 90分钟沉淀后将氧化镁以上的去离子水吸去，配成氧化镁混合液，简称B液，备用；C.在去离子水中加入主盐，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成C液备用；D.在去离子水中加入还原剂，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成D液备用；E.在去离子水中加入主络合剂，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成E液备用；F.在去离子水中加入辅助络合剂，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成F液备用；G.在去离子水中加入缓冲剂a，使其充分溶解，搅勻过滤杂质后，配成G液备用；H.用氢氧化钠溶液或氨水溶液将缓冲剂b的pH值调至4.4 5. 1，配成H液备用；I.在去离子水中加入阳离子表面活性剂，使其充分溶解，搅勻，配成I液备用； J-在去离子水中加入非离子表面活性剂，使其充分溶解，搅勻，配成J液备用； K.在去离子水中加入稀土，使其充分溶解，搅勻，配成K液备用；L.在去离子水中加入稳定剂，使其充分溶解，搅勻，配成L液备用； M.在去离子水中加入促进剂，使其充分溶解，搅勻，配成M液备用；N.将E液缓慢加入F液并不断搅拌，配成N液备用； 0.将N液缓慢加入G液并不断搅拌，配成0液备用； P.将0液缓慢加入C液并不断搅拌，配成P液备用； Q.将H液缓慢加入P液并不断搅拌，配成Q液备用； R.将L液、M液缓慢加入D液并不断搅拌，配成R液备用； S.将B、I、J、K加入A并不断搅拌配成S液备用； T.将R液缓慢加入Q液并不断搅拌，配成T液备用； U.用去离子水将T液稀释到体积IOOOmL ；V.用硫酸、氢氧化钠溶液或氨水溶液调节T液的pH值为4. 4 5. 1，放入镀槽中即可施镀。施镀10 90分钟后，缓慢加入S液并不断搅拌，继续施镀3-6小时。
8.根据权利要求7所述的一种长效纳微米复合层合成液的制备方法，其特征在于上述磷酸三钠溶液浓度为0. 5 50%，容积为10 IOOmL ；上述氢氟酸溶液浓度为0. 5 50%，容积为1 50mL ；上述氢氧化钠溶液浓度为0. 5 50% ；上述氨水溶液浓度为0. 5 50% ；上述硫酸溶液浓度为2 1。
9.根据权利要求7所述的一种长效纳微米复合层合成液的制备方法，其特征在于上述去离子水温度为50 70°C。
10.根据权利要求1所述的一种长效纳微米复合层合成液，其特征在于由下述原料按重量份数制备而成主盐硫酸镍25g ；还原剂次磷酸钠Mg ；主络合剂柠檬酸30g ；辅助络合剂柠檬酸钠IOg+四硼酸钠20g ；缓冲剂a 无水硫酸钠15g或醋酸钠15g ；缓冲剂b :冰醋酸20mL ；碳化硅IOg ；氧化镁0. 5g ；阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵0. 3g ；非离子表面活性剂聚乙二醇0. 6g ；稀土 硫酸高铈0. Olg ；稳定剂碘酸钾2mg ；促进剂氟化钠0. 6g ；70°C 去离子水900 1200mL。
全文摘要
本发明涉及一种长效纳微米复合层合成液及其制备方法，由主盐、还原剂、主络合剂、辅助络合剂、缓冲剂a、缓冲剂b、碳化硅、氧化镁、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、稀土、稳定剂、促进剂、去离子水制备而成。本发明与普通常规的化学复合镀液相比，具有镀速高、镀液性能稳定；无污染，经济性好。只需周期补充损耗可循环使用，与基体结合力高达400MPa以上，比常见的碱性自分解镀液高出200MPa，比电镀的结合力高出300Mpa。
文档编号C23C18/36GK102296286SQ20111024041
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者程绍鹏 申请人:程绍鹏