一種化學(xué)鍍鎳磷組合物及其制備方法、化學(xué)鍍方法和化學(xué)鍍鎳件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)鍍技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種化學(xué)鍍鎳磷組合物及其制備方法、采 用該化學(xué)鍍鎳磷組合物進(jìn)行化學(xué)鍍的方法以及該化學(xué)鍍方法得到的化學(xué)鍍鎳件。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)鍍技術(shù)在工件表面改性領(lǐng)域已得到廣泛使用。目前，為進(jìn)一步改善待鍍工件 的表面性能，一般會(huì)在鍍液中引入相應(yīng)組分使其隨金屬粒子一起沉積，從而是該組分分布 于鍍層中賦予鍍件表面相應(yīng)的性能。例如，為增強(qiáng)鍍件的表面耐磨性能，目前會(huì)在常規(guī)鍍液 中引入二氧化硅或納米碳化硅等微粒。但由于這些微粒本身的物理/化學(xué)性質(zhì)特性，其改 性困難，因此直接將其加入鍍液中會(huì)發(fā)生團(tuán)聚或沉降現(xiàn)象，嚴(yán)重影響化學(xué)鍍效果，導(dǎo)致鍍層 中出現(xiàn)微粒分散不均勻或鍍陰陽(yáng)面的現(xiàn)象，大大降低鍍層性能。
[0003] 目前現(xiàn)有技術(shù)中，為防止這一類耐磨性鍍液中這些微粉顆粒發(fā)生沉降，一般在鍍 液使用前先對(duì)鍍液體系進(jìn)行機(jī)械攪拌或空氣攪拌，然后立即投入使用，一方面工藝繁瑣降 低化學(xué)鍍效率，另一方面還是不能較好地保證鍍層效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的耐磨性鍍液中存在的微粉顆粒易團(tuán)聚或沉降導(dǎo)致化 學(xué)鍍效率較低、且鍍層效果差的技術(shù)問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明提供了一種化學(xué)鍍鎳磷組合物，所述化學(xué)鍍鎳磷組合物中含有鎳鹽、還原 齊?、絡(luò)合劑和碳化硅微粉，所述還原劑為次磷酸鹽；所述化學(xué)鍍鎳磷組合物中還含有九水合 硅酸鈉和聚乙二醇。
[0006] 本發(fā)明還提供了所述化學(xué)鍍鎳磷組合物的一種制備方法，包括先將鎳鹽、還原劑 和絡(luò)合劑分別溶于水制備各自的水溶液，然后將鎳鹽水溶液與絡(luò)合劑水溶液混合，再加入 還原劑水溶液，然后往體系中繼續(xù)加入九水合硅酸鈉和聚乙二醇至混合均勻，最后加入碳 化硅微粉至體系分散均勻，得到所述化學(xué)鍍鎳磷組合物。
[0007] 進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種化學(xué)鍍方法，包括將待鍍工件浸漬于本發(fā)明提供 的化學(xué)鍍鎳磷組合物中進(jìn)行化學(xué)鍍處理的步驟。
[0008] 最后，本發(fā)明提供了一種化學(xué)鍍鎳件，所述化學(xué)鍍鎳件包括工件基材和位于工件 基材表面的復(fù)合鍍鎳層，所述復(fù)合鍍鎳層中含有金屬鎳和碳化硅；所述化學(xué)鍍鎳件由本發(fā) 明提供的化學(xué)鍍方法得到。
[0009] 本發(fā)明提供的化學(xué)鍍鎳磷組合物，通過(guò)在鍍液中配合使用九水合硅酸鈉和聚乙二 醇，此兩種組分具有協(xié)同作用，能通過(guò)電荷吸附作用吸附于碳化硅微粉表面，從而使其不發(fā) 生團(tuán)聚或沉降，使本發(fā)明的化學(xué)鍍鎳磷組合物無(wú)論是在靜置還是化學(xué)鍍過(guò)程中，碳化硅微 粉能均勻分散于體系中，保證體系的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性；同時(shí)，在化學(xué)鍍過(guò)程中碳化硅微粉能隨 金屬粒子發(fā)生均勻沉積，在鍍層中均勻分布，保證鍍層各處均具有良好的耐磨性能，即鍍層 一致性高，防止鍍陰陽(yáng)面的現(xiàn)象發(fā)生。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 本發(fā)明提供了一種化學(xué)鍍鎳磷組合物，所述化學(xué)鍍鎳磷組合物中含有鎳鹽、還原 齊?、絡(luò)合劑和碳化硅微粉，所述還原劑為次磷酸鹽；所述化學(xué)鍍鎳磷組合物中還含有九水合 硅酸鈉和聚乙二醇。
[0011] 本發(fā)明提供的化學(xué)鍍鎳磷組合物，通過(guò)在鍍液中配合使用九水合硅酸鈉和聚乙二 醇，此兩種組分具有協(xié)同作用，能通過(guò)電荷吸附作用吸附于碳化硅微粉表面，從而使其不發(fā) 生團(tuán)聚或沉降，使本發(fā)明的化學(xué)鍍鎳磷組合物無(wú)論是在靜置還是化學(xué)鍍過(guò)程中，碳化硅微 粉能均勻分散于體系中，保證體系的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性；同時(shí)，在化學(xué)鍍過(guò)程中碳化硅微粉能隨 金屬粒子發(fā)生均勻沉積，在鍍層中均勻分布，保證鍍層各處均具有良好的耐磨性能，即鍍層 一致性高，防止鍍陰陽(yáng)面的現(xiàn)象發(fā)生。
[0012] 如前所述，碳化硅微粉直接分散于現(xiàn)有的化學(xué)液中，其容易發(fā)生團(tuán)聚、沉降。本發(fā) 明中，通過(guò)在常規(guī)化學(xué)鍍液中引入九水合硅酸鈉和聚乙二醇，其能有效防止碳化硅微粉發(fā) 生團(tuán)聚。具體地，九水合硅酸鈉與聚乙二醇的協(xié)同作用原理為：九水合硅酸鈉是荷電載體， 其分子量小，能通過(guò)電荷吸附、氫鍵及范德華力等作用吸附在碳化硅微粉顆粒表面，使顆粒 表面產(chǎn)生化學(xué)特性吸附，起到靜電位阻的作用。同時(shí)聚乙二醇具有較長(zhǎng)的分子鏈，它與低分 子的九水合硅酸鈉通過(guò)氫鍵相互作用，使聚乙二醇更有效地吸附在碳化硅顆粒表面，同時(shí) 聚乙二醇還能溶解分散在已吸附了硅酸鈉電解質(zhì)的顆粒周圍，當(dāng)顆粒相互靠近時(shí)，顆粒之 間不僅要受到靜電位阻作用，還要通過(guò)壓縮相鄰兩顆粒所吸附的聚乙二醇、以及相鄰兩顆 粒間分散的聚乙二醇，從而產(chǎn)生更高的排斥能，增強(qiáng)空間位阻效應(yīng)。優(yōu)選情況下，所述化學(xué) 鍍鎳磷組合物中，九水合硅酸鈉的含量為0. l-10g/L，聚乙二醇的含量為10-100mg/L。
[0013] 本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)進(jìn)一步地實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，聚乙二醇的重均分子量低于6000時(shí)對(duì) 鍍層改善效果不明顯，而大于6000容易造成工件不上鍍。因此，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí) 施方式，所述聚乙二醇的重均分子量為6000,簡(jiǎn)稱為聚乙二醇6000。
[0014] 具體地，本發(fā)明中，所述鎳鹽為化學(xué)鍍鎳的主鹽，用于提供Ni2+，從而可與還原劑反 應(yīng)生成單質(zhì)Ni并沉積于待鍍工件表面，形成鎳磷鍍層。優(yōu)選情況下，本發(fā)明中，所述鎳鹽可 采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的硫酸鎳、氯化鎳或醋酸鎳，本發(fā)明沒有特殊限定。優(yōu)選情況下，所述 鎳鹽采用為六水合硫酸鎳，但不局限于此。所述鎳鹽的含量在本領(lǐng)域的常用范圍內(nèi)即可，例 如，可為l〇 -35g/L，但不局限于此。
[0015] 本發(fā)明中，所述還原劑為次磷酸鹽，其與Ni2+反應(yīng)生成Ni原子，并在待鍍件表面沉 淀下來(lái)。所述還原劑的含量為l〇_35g/L，但不局限于此。本發(fā)明中，所述還原劑優(yōu)選采用一 水合次磷酸鈉，但不局限于此。
[0016] 本發(fā)明中，所述碳化硅微粉的含量可根據(jù)技術(shù)人員對(duì)鍍層的耐磨性能要求進(jìn)行適 應(yīng)性選擇。優(yōu)選情況下，所述化學(xué)鍍鎳磷組合物中，碳化硅微粉含量為l-30g/L，但不局限于 此。優(yōu)選情況下，所述碳化硅的平均粒徑為5 -30 μ m。
[0017] 絡(luò)合劑的作用是防止Ni2+沉淀，其能與Ni2+形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，同時(shí)還能防止鎳直 接與還原劑反應(yīng)造成所述化學(xué)鍍鎳磷組合物失效。所述絡(luò)合劑可采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的各 種絡(luò)合劑，例如可以選自檸檬酸三鈉、蘋果酸或丁二酸中的至少一種。優(yōu)選情況下，絡(luò)合劑 的含量為3-60g/L。
[0018] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述絡(luò)合劑中同時(shí)含有朽1檬酸鈉三鈉、蘋果酸 和丁二酸，且檸檬酸三鈉的含量為3_20g/L，蘋果酸的含量為l_20g/L，丁二酸的含量為 l-15g/L。
[0019] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明提供的化學(xué)鍍鎳磷組合物中還可根據(jù)需要含 有各種其它添加劑，例如還可含有穩(wěn)定劑、緩沖劑、光亮劑、表面活性劑中的一種或多種。
[0020] 其中，所述穩(wěn)定劑用于穩(wěn)定鍍液體系，防止化學(xué)鍍鎳磷組合物出現(xiàn)分解失效。且所 述穩(wěn)定劑可采用化學(xué)鍍鎳液中常見的各種穩(wěn)定劑，例如可采用硫脲，但不局限于此。優(yōu)選情 況下，所述化學(xué)鍍鎳磷組合物中，穩(wěn)定劑的含量為〇. 5_20mg/L。
[0021] 所述光亮劑可以提高鍍層表面光亮程度。且所述光亮劑可采用化學(xué)鍍鎳液中常見 的各種光亮劑，例如可采用1，4_ 丁炔二醇，但不局限于此。優(yōu)選情況下，所述化學(xué)鍍鎳磷組 合物中，光亮劑的含量為〇. l_20mg/L。
[0022] 所述緩沖劑用于穩(wěn)定所述化學(xué)鍍鎳磷組合物的pH值，防止化學(xué)鍍過(guò)程中體系pH 值發(fā)生較大變化。本發(fā)明中，所述緩沖劑可采用乙酸鈉，優(yōu)選采用三水合乙酸鈉，但不局限 于此。優(yōu)選情況下，所述化學(xué)鍍鎳磷組合物中，緩沖劑的含量為有5_30g/L。
[0023] 所述表面活性劑為現(xiàn)有技術(shù)中常用的各種表面活性劑，提高鍍層質(zhì)量，例如可以 優(yōu)選采用十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉，優(yōu)選采用十二烷基苯磺酸鈉，但不局