專利名稱：稀土－鎳－鉬－磷－碳化鎢合金電鍍液的制作方法
技術領域：
本發明涉及材料表面處理領域中的稀土-鎳-鉬-磷-碳化鎢電鍍，特別是對金屬材料表面進行稀土-鎳-鉬-磷-碳化鎢合金施鍍的電鍍液配方。
背景技術：
多元合金鍍層性能較鎳-鉬-磷鍍層更加優異，為了適應特定環境下，在鎳-鉬-磷鍍層中加入某種粒子(如SiC，Al2O3，WC等)制成復合鍍合金，使其具有更加優越的性能。復合鍍層與單相材料相比，具有獨特的機械性能。碳化鎢粒子具有硬度高，耐高溫等良好的機械性能。稀土以獨特的物理化學特性，微小的用量產生顯著的效果而著稱，被廣泛用于材料科學領域，然而稀土在材料表面處理中應用較晚，但發展迅速。
目前，一方面制備鎳-鉬-磷合金鍍層要求溫度高，沉積速度小且不易控制，另一方面合金鍍層硬度小，不能滿足特定環境下高硬度的需要，而在鎳-鉬-磷合金中添加稀土和碳化鎢粒子的電鍍復合鍍卻沒有報道。
發明內容
本發明目的在于提供一種溫度低，沉積速度快，易控制，并且碳化鎢粒子密度高，分散性好，顯微硬度高的合金鍍層的稀土-鎳-鉬-磷-碳化鎢合金電鍍液配方。
本發明的稀土-鎳-鉬-磷-碳化鎢合金電鍍液配方組成為氯化鎳/硫酸鎳(NiCl2·6H2O/NiSO4·6H2O) 25～40克/升次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O) 15～30克/升鉬酸鈉(Na2MoO4·2H2O)0.00001～3.0克/升氫氧化鈉/碳酸鈉(NaOH/Na2CO3) 0～10克/升有機酸/有機酸20～45克/升輔助絡合劑 0～5克/升稀土 0.001～4克/升碳化鎢(WC) 0.001～25克/升硫脲 0～2×10-3克/升十二烷基苯磺酸鈉 0～2克/升pH 7.0～8.5DK0.05～2.5安培/分米2
溫度30～65℃加水至 1000毫升次亞磷酸鈉屬于弱堿鹽，當有鐵族元素，如鐵作催化劑和一定電位存在時，發生如下反應陽極反應 當陽極為鎳電極時(2)陰極反應(3)(4) 隨著稀土-鎳-鉬-磷-碳化鎢合金電鍍反應的進行，伴隨著大量H2從反應體系選出。當電流密度太大時，陽極發生析氧反應。陽極產生的H+促使化學鍍液pH降低，并且需要添加氫氧化鈉/碳酸鈉調節pH。
當性能活潑的混合稀土化合物加入到電鍍液中，可優先吸附在鍍層表面的晶體缺陷處(位錯露頭，晶界，空位等)改變了各離子的自然電位而使析出電位接近，同時改變了各離子的活度，降低了表面活化能，促進了金屬絡合物離子NiCm2+和還原劑離子H2PO2-向金屬表面吸附，并為合金形成提供了催化活性，使其形核率提高，稀土因其特殊的4f電子結構，在基體表面形核快，有較地抑制了晶體的表面膜，從而使晶粒細化。同時，稀土使碳化鎢粒子包覆著一層負電子，在攪拌和電勢差作用下，更有利于碳化鎢粒子吸附到鎳-鉬-磷合金鍍層上。
稀土-鎳-鉬-磷-碳化鎢合金電鍍液配制步驟如下1、稱取計量的氯化鎳/硫酸鎳，鉬酸鈉加水制得溶液A2、稱取計量的次亞磷酸鈉加水制得溶液B3、稱取計量的有機酸/有機酸鈉，輔助絡合劑和表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉加水制得溶液C4、將溶液C倒入B中，得到溶液D5、將溶液D加入到A中得到E6、用氫氧化鈉/碳酸鈉溶液調至pH在7.0～8.5范圍內7稱取計量的碳化鎢粒子到入E中得溶液F稀土-鎳-鉬-磷-碳化鎢合金電鍍在溫度為45℃，面容比為1.8～2.4分米2/升條件下，當Na2MoO4·2H2O濃度為0.2克/升，碳化鎢濃度為16克/升，陰極電流密度DK為0.2安培/分米2，鎳板為陽極，鍍件為陰極條件下。根據D8-ADVANCE X-射線衍射儀(德國布魯克公司)，JSM-5610LM型掃描電鏡(日本電子公司)，TG328B分析天平(上海天平儀器廠)和MHV2000型數顯顯微硬度計(上海材料試驗機廠)檢測結果。
X-射線衍射圖譜可見，出現了Ni(111)，Ni(200)，Ni(222)三條衍射峰和許多很強的碳化鎢衍射峰，證明鍍層為晶態結構。放大2000倍時，掃描電鏡可見碳化鎢粒子均勻分布于鍍層表面，且孔隙率低。用分析天平測沉積速度為12.5毫克/厘米2.小時(實施例)，經過400℃下保溫1小時的熱處理后，顯微硬度HV100為5361(實施例)。
本發明與現有的技術相比，具有如下優點1、由于本發明采用多元絡合劑與稀土組成的電鍍液，降低了制備合金鍍層的溫度，提高了鍍層的沉積速度。
2、本發明合金鍍層的碳化鎢粒子密度明顯提高，且分散性好，孔隙率降低。
3、本發明制備的合金鍍層的顯微硬度明顯提高。
具體實施例方式
實施例稀土-鎳-鉬-磷-碳化鎢合金電鍍液配方如下硫酸鎳(NiSO4·6H2O) 32克/升次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O) 22克/升鉬酸鈉(Na2MoO4·2H2O)0.2克/升碳酸鈉(Na2CO3)8克/升檸檬酸鈉(Na3C6H5O7·2H2O) 25克/升乙醇酸(C2H3O3) 4.5克/升丁二酸(C4H6O4) 3克/升硼酸(H3BO3) 3克/升稀土(CeO2) 2克/升稀土(La2O3) 2克/升碳化鎢(WC) 16克/升十二烷基苯磺酸鈉0.5克/升硫脲1.2×10-3克/升pH 8.0DK0.12安培/分米2溫度45℃加水至 1000毫升
權利要求
1.一種稀土-鎳-鉬-磷-碳化鎢合金電鍍液，其特征在于其電鍍液配方如下氯化鎳/硫酸鎳(NiCl2·6H2O/NiSO4·6H2O) 25～40克/升次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O) 15～30克/升鉬酸鈉(Na2MoO4·2H2O) 0.00001～3.0克/升氫氧化鈉/碳酸鈉(NaOH/Na2CO3) 0～10克/升有機酸/有機酸 20～45克/升輔助絡合劑0～5克/升稀土 0.001～4克/升碳化鎢(WC)0.001～25克/升硫脲 0～2×10-3克/升十二烷基苯磺酸鈉 0～2克/升pH7.0～8.5DK0.05～2.5安培/分米2溫度 30～65℃加水至1000毫升
2.根據權利要求1所述的稀土鎳-鉬-磷-碳化鎢電鍍液，其特征在于所述有機酸為檸檬鈉/檸檬酸鈉，乙醇酸/乙醇酸鈉，丁二酸/丁二酸鈉。
3.根據權利要求1所述的稀土鎳-鉬-磷-碳化鎢電鍍液，其特征在于所述稀土為混合稀土CeO2和La2O3。
4.根據權利要求1所述的稀土鎳-鉬-磷-碳化鎢電鍍液，其特征在于所述助絡合劑為硼酸。
全文摘要
本發明公開了一種稀土－鎳－鉬－磷－碳化鎢合金電鍍液配方，以解決目前在化學鍍－鎳－鉬－磷合金技術中存在的鍍液溫度高，穩定性差，化學沉積速度低，鍍層顯微硬度小等問題；本發明的配方包括氯化鎳/硫酸鎳，次亞磷酸鈉，鉬酸鈉，稀土，碳化鎢，檸檬酸/檸檬酸鈉，乙醇酸/乙醇酸鈉，丁二酸，硼酸，氫氧化鈉/碳酸鈉，硫脲，十二烷基苯磺酸鈉，陰極電流密度D
文檔編號C23C18/50GK1712564SQ20041006011
公開日2005年12月28日 申請日期2004年6月25日 優先權日2004年6月25日
發明者陳永福, 肖順華, 張海軍, 任瑋, 項衛勝 申請人:桂林工學院