專利名稱：一種不損害殷鋼低膨脹特性的薄層鍍鎳工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及到精密、超精密設(shè)備制造與結(jié)構(gòu)表面 腐蝕防護技術(shù)，特別涉及到一種不損害殷鋼低膨脹特性的薄層鍍鎳工藝方法。
技術(shù)背景隨著微細加工技術(shù)和超精密加工技術(shù)的快速發(fā)展，對加工所用設(shè)備的精度 要求越來越苛刻。不但對設(shè)備工作精度提出很高的要求，而且對于設(shè)備工作環(huán) 境的要求也不斷提高，例如溫度、振動、濕度、輻射等等，因此制造過程中必 須綜合考慮設(shè)備服役期間所有可能對加工精度產(chǎn)生影響的因素，并且逐一采取 措施予以解決。以當前某些重要的微細加工設(shè)備為例，在工作時需要產(chǎn)品保持低于100nm的尺寸誤差，這就對產(chǎn)品的制造設(shè)備提出了很高的要求。由于常見 的工程材料在環(huán)境溫度波動時，本身的熱膨脹效應(yīng)已經(jīng)可以引起明顯的變形誤 差，因此對于這些由多種材料匹配、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的加工系統(tǒng)來講，要保證產(chǎn)品的 制造精度，首先要著力解決設(shè)備主架構(gòu)的膨脹變形誤差問題，殷鋼正是應(yīng)這一 需求而得到廣泛應(yīng)用的。但是殷鋼的耐蝕性相比于常用的不銹鋼尚有一定差距， 這對它的應(yīng)用形成了一定的限制。在精密設(shè)備中應(yīng)用該合金時，通常采用表層 鍍鎳的處理方法作為提高其耐蝕性的措施，但是厚達幾十乃至幾百微米厚度的 鍍層又因膨脹系數(shù)的差異會與母材產(chǎn)生雙金屬效應(yīng)，對殷鋼的特性形成破壞作 用，因此面對新型微細和超精密加工設(shè)備的精度要求，這一處理方法顯然難以 適應(yīng)，迫切需要加以改進，減薄鍍層厚度便成為直接的解決方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種薄層電鍍鎳工藝，抑制殷鋼結(jié)構(gòu)件防 腐蝕鍍鎳處理以后，因為雙金屬效應(yīng)所產(chǎn)生的熱膨脹變形，從而在保證工件精 度的前提下提高殷鋼結(jié)構(gòu)的表面耐蝕性。本發(fā)明的技術(shù)方案是，采用瓦特型電鍍鎳方法，通過工藝參數(shù)的優(yōu)化配置， 在確定的時間內(nèi)獲得很薄的鎳鍍層，其特征在于(1) 對工件表面作磨削光整處理，使其表面粗糙度達到Ra 0.5pm左右；(2) 采用除油、酸洗和超聲波水洗，去除表面的雜物；(3) 采用瓦特型鍍鎳液脈沖鍍鎳工藝方案，通過控制脈沖電鍍鎳的工藝參數(shù)， 在確定的時間內(nèi)實現(xiàn)薄層鎳完整覆蓋工件表面。本發(fā)明的效果和益處是不需專用設(shè)備，可在普通電鍍設(shè)備上完成加工；使用化學(xué)藥劑比較常見， 工藝簡單，成本低，加工效率較高，節(jié)省原料；加工后鍍層與殷鋼的雙金屬變 形效應(yīng)可得到有效的抑制，又可達到提高殷鋼表面耐蝕性的目的，從而可以提 高殷鋼結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)精度，滿足超精密設(shè)備的使用要求。


圖1是按照給出工藝參數(shù)電鍍3小時后的試樣表面形貌。 圖2是電鍍后個別微小孔洞形貌。
具體實施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖，詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。(1) 對工件表面作磨削光整處理，使其表面粗糙度達到Ra0.5)im;(2) 采用化學(xué)除油法去除工件表面的油漬；使用稀硫酸溶液浸泡、除 銹和弱侵蝕；(3) 采用超聲波熱水清洗，去除表面的雜物；(4) 采用瓦特型鍍鎳液和脈沖鍍鎳的工藝方案，通過控制脈沖電鍍鎳的工藝參數(shù)，在確定的時間內(nèi)實現(xiàn)薄層鎳完整覆蓋工件表面。電鍍鎳工藝參數(shù)為NiS04-6H20 220 300 g/LNiCl2'6H20 40 60 g/LH3B04 30 40 g/L pH值 3.7 4.6溫度 4o±rc磁力攪拌 240±10r/min陰極有無移動 有陰陽極間距 100mm 電流密度Dk 0.5 A/dm2脈沖頻率/ 1200Hz占空比Y 1/5電鍍時間 150 180min實驗中陽極采用電解鎳板，Ni含量大于99.97%，面積為0.39dm2。在陽極 鎳板放入電鍍液之前，先在超聲波清洗劑內(nèi)用弱酸侵蝕液浸泡去除氧化皮、活 化表面，為防止陽極溶解產(chǎn)生的泥渣擴散，將鎳板裝入陽極袋內(nèi)加以隔離；陰 極板采用42mmX42mmX5mm的殷鋼薄板試件，陽極與陰極面積之比為2: 1。鍍層孔隙率是反映鍍層表面致密程度的一種性能指標，它直接影響到鍍層 的防腐蝕性能，特別是對陰極性鍍層影響更為明顯。由于鎳的電勢比鐵正，對 殷鋼鍍鎳而言，鎳鍍層為陰極鍍層。因此，孔隙率是衡量殷鋼鍍鎳性能的主要指標。孔隙率測量方法主要有貼濾紙法、涂膏法、浸漬法和電圖法。貼濾紙法 因簡單易行而被廣泛采用，本發(fā)明即采用此方法。從加工效果看出，采用現(xiàn)有的工藝方法，可在足夠薄的鍍層厚度下，同時 保證試樣表面覆蓋有很完整的耐蝕性鎳膜。
權(quán)利要求
1.一種不損害殷鋼低膨脹特性的薄層鍍鎳工藝方法，采用鍍暗鎳工藝方法，通過調(diào)整工藝參數(shù)，獲取5μm厚度的鍍層，其特征在于(1)對工件表面作磨削光整處理，使其表面粗糙度達到Ra0.5μm；(2)采用除油、酸洗和超聲波水洗，去除表面的雜物；(3)采用瓦特型鍍鎳液脈沖鍍鎳的工藝方案，通過控制脈沖電鍍鎳的工藝參數(shù)，在確定的時間內(nèi)實現(xiàn)薄層鎳完整覆蓋工件表面；電鍍鎳工藝參數(shù)為NiSO4·6H2O220～300g/LNiCl2·6H2O40～60g/LH3BO4 30～40g/LpH值 3.7～4.6溫度 40±1℃磁力攪拌 240±10r/min陰極有無移動 有陰陽極間距 100mm電流密度Dk 0.5A/dm2脈沖頻率f 1200Hz占空比γ 1/5電鍍時間 150～180min。
全文摘要
本發(fā)明為一種薄層電鍍鎳工藝，采用瓦特型電鍍鎳方法，通過工藝參數(shù)的優(yōu)化配置在一定的時間內(nèi)獲得很薄的鎳鍍層。首先對工件表面作磨削光整處理，使其表面粗糙度達到Ra 0.5μm；然后采用除油、酸洗和超聲波水洗，以保證徹底去除表面的雜物；之后采用瓦特型鍍鎳液脈沖鍍鎳的工藝方案，通過控制脈沖電鍍鎳的工藝參數(shù)，在確定的時間內(nèi)實現(xiàn)薄層鎳完整覆蓋工件表面。該方法不需專用設(shè)備，可在普通電鍍設(shè)備上進行，工藝簡單，成本低，加工效率較高，節(jié)省原料。工件的雙金屬變形效應(yīng)得到有效的抑制，又可達到提高表面耐蝕性的目的，從而提高殷鋼結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)精度，滿足超精密設(shè)備的使用要求。
文檔編號C25D3/12GK101225535SQ200710157310
公開日2008年7月23日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者喬玉鵬, 康仁科, 袁和平, 賀榮明, 郭東明, 金洙吉 申請人:大連理工大學(xué);上海微電子裝備有限公司