本發(fā)明屬于無機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層及其制備方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)鍍也稱無電解鍍或者自催化鍍，是在無外加電流的情況下借助合適的還原劑，使鍍液中金屬離子還原成金屬，并沉積到零件表面的一種鍍覆方法。與其他表面處理技術(shù)相比，化學(xué)鍍不需要外加電源，操作方便、工藝簡單、鍍層均勻、孔隙率低和外觀良好，而且能在塑料、陶瓷等多種非金屬基體上沉積，并具有優(yōu)良的包覆性、高的附著力、優(yōu)良的抗腐蝕和耐磨性能以及優(yōu)異的功能性能等而使其在世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。
化學(xué)鍍鎳是通過向溶液中加入適當(dāng)?shù)倪€原劑，使鎳離子還原成金屬鎳，并在鍍件表面沉積的過程?；瘜W(xué)鍍鎳發(fā)展至今大約經(jīng)過了50年,可分為4個發(fā)展階段:(1)最原始鍍液的組成是鎳鹽、還原劑，鍍液極不穩(wěn)定，無實際應(yīng)用價值；(2)鍍液的組成是鎳鹽、還原劑、絡(luò)合劑，鍍液的穩(wěn)定性有所提高，進(jìn)入了實用性階段；(3)鍍液的組成是鎳鹽、還原劑、絡(luò)合劑和穩(wěn)定劑，鍍液的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，進(jìn)入了工業(yè)化應(yīng)用階段；(4)鍍液的組成是鎳鹽、還原劑、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、促進(jìn)劑、緩沖劑、光亮劑、潤濕劑等，鍍液的性能進(jìn)一步改善,工業(yè)應(yīng)用進(jìn)一步推廣。與電鍍工藝過程相比,化學(xué)鍍鎳最初作為代替鍍硬鉻層而工業(yè)化應(yīng)用，以后發(fā)展到耐腐蝕性、耐磨性、防電磁波屏蔽、高密度磁盤等多功能鍍層而獲得廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)90年代以來，國外許多公司推出了系列化的化學(xué)鍍鎳濃縮液商品及微機(jī)自動化管理系統(tǒng)，使化學(xué)鍍鎳的工業(yè)化操作十分簡捷、方便。與電鍍工藝相比，化學(xué)鍍鎳獲得的鍍層有很多優(yōu)點：鍍層均勻，結(jié)構(gòu)緊致細(xì)密，耐腐蝕性好；硬度更高，具有良好的耐磨性；操作簡便，易于掌握，配槽與調(diào)整十分簡便；鍍液使用壽命長；污染低、鎳?yán)寐矢叩取?/p>
石墨烯因其獨特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、熱血和機(jī)械性能，今年來倍受各大科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注，已經(jīng)成為化學(xué)、物理等領(lǐng)域的熱點研究課題。大量理論和實驗研究表明，石墨烯及其衍生物在納米器件、半導(dǎo)體材料、生物傳感器、信息存儲、太陽能電池和儲氫材料等領(lǐng)域具有潛在的重要應(yīng)用價值。
稀土由于其具有優(yōu)良的光電磁等物理特性，能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。Nd作為最活潑的稀土金屬之一，在稀土領(lǐng)域中扮演著重要角色。
然而目前還沒有關(guān)于超聲波輔助的Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層制備方法的相關(guān)研究?，F(xiàn)在涉及比較多的是Ni-Mo-P的研究，但其并沒有涉及到超聲及摻雜稀土元素與氧化石墨烯。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層及其制備方法。本發(fā)明采用超聲波輔助方法進(jìn)行制備，得到的Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層解決了現(xiàn)有技術(shù)中的低碳鋼表面耐腐蝕、耐摩擦性能和硬度不高的技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案具體介紹如下。
一種Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層的制備方法，具體步驟如下：首先將低碳鋼表面預(yù)處理，然后將預(yù)處理后低碳鋼放入Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液中，在80～90℃的溫度下超聲，最后取出并干燥，得到Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層；其中：Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液中，每升沉積液包括如下組成的組分：20～50g六水硫酸鎳，2～5g鉬酸鈉，5～20g次磷酸鈉，20～50g檸檬酸三鈉，0.1～5g釹，1～10g氧化石墨烯，0.3-0.6g十二烷基苯磺酸鈉。
本發(fā)明中，低碳鋼的預(yù)處理包括先表面打磨，然后在超聲波中乙醇清洗，再除油和最后鹽酸酸洗的步驟。
本發(fā)明中，用氨水調(diào)節(jié)Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液的pH值在8～10之間。
本發(fā)明中，Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液中，每升沉積液包括如下組成的組分：30～40g六水硫酸鎳，3～4g鉬酸鈉，10～15g次磷酸鈉，30～40g檸檬酸三鈉，2～4g釹，3～6g氧化石墨烯，0.4-0.5g十二烷基苯磺酸鈉。
本發(fā)明中，超聲波的強(qiáng)度在100～700W之間，頻率在20～40KHz之間。
本發(fā)明中，干燥溫度在20～25℃之間。
本發(fā)明還提供一種上述制備方法得到的Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層；其表面呈顆粒狀的晶態(tài)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的一種Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液，在原有的Ni-Mo-P沉積液中加入了稀土元素Nd和Go，因此應(yīng)用該化學(xué)復(fù)合沉積液在碳鋼工件表面施鍍時，最終所形成的Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層的耐磨性增強(qiáng)。通過稀土Nd和GO的性能，顯著改善了碳鋼表面層的耐磨性和耐腐蝕性。
本發(fā)明中，在Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層制備中，通過超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時產(chǎn)生的空化效應(yīng)和機(jī)械剪切效應(yīng)，在化學(xué)納米復(fù)合沉積工藝中可以有效地分散納米顆粒，細(xì)化晶粒，從而保證納米復(fù)合鍍層具有良好的組織性能，改善鍍層晶向，增加鍍層光亮度，提高硬度和耐蝕性等。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的Nd-Ni-Mo-P/Go的化學(xué)復(fù)合沉積層為較強(qiáng)的耐腐蝕性能，其表現(xiàn)出的耐蝕性比單純的Ni-Mo-P合金層要好。此外，在制備過程中引入超聲波，細(xì)化了涂層表面晶粒和提高了涂層中氧化石墨GO的含量和均勻性。因此，最終所形成的Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，耐摩擦性及高硬度。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。
實施例1
一種Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液，按每升溶液計算，其組成及含量如下：
將六水硫酸鎳，鉬酸鈉，次磷酸鈉，檸檬酸三鈉，釹，氧化石墨烯，十二烷基苯磺酸鈉依次加入到去離子水中溶解，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH值到8，即得到Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液。
實施例2
將實施例1所得的化學(xué)復(fù)合沉積液應(yīng)用于低碳鋼表面以形成Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層，具體包括如下步驟：
(1)低碳鋼工件表面的預(yù)處理，將低碳鋼工件的表面依次經(jīng)1、4、7號砂紙磨光除污，然后用丙酮在超聲波清輔助下脫脂1分鐘，用去離子水沖洗10秒；然后再用質(zhì)量百分比濃度10％的鹽酸酸洗15s，用去離子水沖洗10秒。
(2)將步驟1預(yù)處理后的低碳鋼工件放入已配好的Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液中，將溶液溫度控制在85℃，超聲強(qiáng)度在150W，超聲頻率在20KHZ，1h后取出，用去離子水洗凈后，在常溫下吹干，即得到表面鍍有Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層的樣品A。鍍層呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒散開或彼此融合成較大的顆粒。通過測試，其硬度達(dá)到了765.6HV，腐蝕速度(3.5％NaCl,20h)為3.975g/m2·h。
實施例3
一種Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液，按每升溶液計算，其組成及含量如下：
將六水硫酸鎳，鉬酸鈉，次磷酸鈉，檸檬酸三鈉，釹，氧化石墨烯，十二烷基苯磺酸鈉依次加入到去離子水中溶解，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH值到8，即得到Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液。
實施例4
將實施例3所得的化學(xué)復(fù)合沉積液應(yīng)用于低碳鋼表面以形成Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層，具體包括如下步驟：
(1)低碳鋼工件表面的預(yù)處理，將低碳鋼工件的表面依次經(jīng)1、4、7號砂紙磨光除污，然后用丙酮在超聲波清輔助下脫脂1分鐘，用去離子水沖洗10秒；然后再用質(zhì)量百分比濃度10％的鹽酸酸洗15s，用去離子水沖洗10秒。
(2)將步驟1預(yù)處理后的低碳鋼工件放入已配好的Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液中，將溶液溫度控制在85℃，超聲強(qiáng)度在200W，超聲頻率在25KHZ，1h后取出，用去離子水洗凈后，在常溫下吹干，即得到表面鍍有Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層的樣品B。鍍層呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒散開或彼此融合成較大的顆粒。通過測試，其硬度達(dá)到了780.3HV，腐蝕速度(3.5％NaCl,20h)為3.826g/m2·h。
實施例5
一種Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液，按每升溶液計算，其組成及含量如下：
將六水硫酸鎳，鉬酸鈉，次磷酸鈉，檸檬酸三鈉，釹，氧化石墨烯，十二烷基苯磺酸鈉依次加入到去離子水中溶解，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH值到8，即得到Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液。
實施例6
將實施例5所得的化學(xué)復(fù)合沉積液應(yīng)用于低碳鋼表面以形成Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層，具體包括如下步驟：
(1)低碳鋼工件表面的預(yù)處理，將低碳鋼工件的表面依次經(jīng)1、4、7號砂紙磨光除污，然后用丙酮在超聲波清輔助下脫脂1分鐘，用去離子水沖洗10秒；然后再用質(zhì)量百分比濃度10％的鹽酸酸洗15s，用去離子水沖洗10秒。
(2)將步驟1預(yù)處理后的低碳鋼工件放入已配好的Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積液中，將溶液溫度控制在85℃，超聲強(qiáng)度在200W，超聲頻率在20KHZ，1h后取出，用去離子水洗凈后，在常溫下吹干，即得到表面鍍有Nd-Ni-Mo-P/Go化學(xué)復(fù)合沉積層的樣品C。鍍層呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒散開或彼此融合成較大的顆粒。通過測試，其硬度達(dá)到了774.5HV，腐蝕速度(3.5％NaCl,20h)為2.321g/m2·h。