= P + 2H20
納米Zr02粉體和微米級PTFE粉體在反應過程中，被吸附或包夾到Ni_P合金鍍層中，在模具表面制備Zr02-PTFE-N1-P合金鍍層材料。
[0052]實施例3
(1)按下列用量，配制化學鍍溶液并加熱至353K，保持溶液pH值4.0 ;
主鹽(硫酸鎳:20 g/Ι，次磷酸鹽:23g/l)
絡合劑(一元羧酸:15 g/Ι，二元羧酸:4 g/1) pH緩沖劑(強堿:5 g/Ι、一元羧酸鹽:16 g/1)
混合粉體(納米粉體Zr02:1.0g/1，粒徑范圍在10-15nm之間，微米粉體PTFE:2.0g/1，粒徑范圍在2_5um之間)
分散劑(陰離子表面活性劑:0.5g/l，和非離子表面活性劑:0.5 g/1)
(2 )將碳素工具鋼模具表面拋光、除油、除銹、水洗后，浸入步驟(1)溶液中，在模具表面發生自催化氧化-還原反應，制備Zr02-PTFE-N1-P合金鍍層材料；
(3 )將步驟(2 )制備的Zr02-PTFE-N1-P合金鍍層材料，置于熱處理爐中，對鍍層材料進行熱處理，加熱速率以每分鐘1K，在640K下，保溫7小時后，自然冷卻至室溫。
[0053]本實施例中，鍍液中發生自催化氧化-還原反應，在碳素工具鋼模具表面發生自催化氧化-還原反應如下:
H2P02- + H20 = H2P03- + 2H+ + 2e
Ni2+ + 2e = Ni
H2P02- + 2H+ + e = P + 2H20
納米Zr02粉體和微米級PTFE粉體在反應過程中，被吸附或包夾到Ni_P合金鍍層中，在模具表面制備Zr02-PTFE-N1-P合金鍍層材料。
[0054]圖1是現有的在碳素工具鋼模具表面經化學鍍鎳獲得一層N1-P合金鍍層材料的SEM照片，該N1-P合金鍍層雖然能保護碳素工具鋼的模具不被腐蝕，但鍍層不能解決橡膠制品粘連模具的難題，實際生產中，在模具表面涂覆脫模劑解決粘連難題，因脫模劑在模具表面積累成污垢，使產品費品率高，每個生產班次都要人工清洗模具，清洗時拆卸和安裝模具，工作強度大，浪費工時和能源。
[0055]圖2中圓球狀結構是納米Zr02和不同粒徑微米粉體PTFE，被吸附或包夾到Ni_P合金鍍層中形成不同的觸突微結構表面狀態，即本發明的產品形貌的掃描電鏡照片，鍍層材料中微米粉體PTFE具備自潤滑性能，使橡膠制品不粘連模具，脫模更容易。本發明中的鍍層表面摩擦系數0.06-0.13，化學鍍N1-P合金鍍層的摩擦系數0.13-0.40，在實際使用中，采用本發明后，連續工作20天均無需對模具進行表面處理，工作強度極大地減輕。
[0056]圖3表明Zr02-PTFE-Ni_P合金鍍層材料是非晶態結構，非晶態結構材料具有耐腐蝕性能。
【主權項】
1.含有ZrO2、PTFE, N1-P合金的模具鍍層材料，其特征在于:在每升化學鍍溶液中含有:40.00-60.00g 的含有 Ni 和 P 的主鹽、16.00-25.00g 的絡合劑、15.00-30.00g 的 pH 緩沖劑、1.00-3.00g的含有Zr4+、PTFE的混合粉體、0.15-1.00g的分散劑。2.根據權利要求1所述的一種含有ZrO2、PTFE、N1-P合金的模具鍍層材料，其特征在于: 所述含有Ni和P的主鹽為硫酸鎳和次磷酸鹽的混合物； 所述絡合劑為一元羧酸和二元羧酸的混合物；其中，一元羧酸為乳酸、冰醋酸、或乙醇酸；二元羧酸為丁二酸、蘋果酸、或酒石酸； 所述緩沖劑為強堿和一元羧酸鹽的混合物；其中，強堿為NaOH或K0H，一元羧酸鹽為醋酸鈉或乙醇酸鈉； 所述含有Zr4+、PTFE的混合粉體為納米Zr02粉體和微米PTFE粉體的混合物； 所述分散劑為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑的混合物；其中，陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉或苯磺酸鈉； 所述化學鍍溶液為蒸餾水溶液。3.根據權利要求2所述的一種含有ZrO2、PTFE、N1-P合金的模具鍍層材料，其特征在于:硫酸鎳和次磷酸鹽的質量比為1:1.1-1.2 ;一元羧酸和二元羧酸的質量比為1:0.20-0.25 ;強堿和一元羧酸鹽的質量比為1:1.5-2.5 ;納米Zr02粉體和微米PTFE粉體的質量比為1: 1.0-2.0 ;陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑的質量比為1:0.5-1.0。4.根據權利要求2所述的一種含有ZrO2、PTFE、N1-P合金的模具鍍層材料，其特征在于:所述非離子表面活性劑采用APG或司盤(Span)系列非離子表面活性劑。5.根據權利要求2所述的一種含有ZrO2、PTFE、N1-P合金的模具鍍層材料，其特征在于:納米ZrO；^體的粒徑為15_20nm ;微米PTFE粉體的粒徑為2_5um。6.根據權利要求1所述的一種含有ZrO2、PTFE、N1-P合金的模具鍍層材料，其特征在于:化學鍍溶液的溫度為353-363K，pH值為4.0-5.0。7.根據權利要求1所述的一種含有ZrO2、PTFE、N1-P合金的模具鍍層材料，其特征在于:在溫度為353-363K，pH值為4.0-5.0的每升化學鍍溶液中，含有:20.00-30.00 g的硫酸鎳；20.00-30.00g的次磷酸鹽；15.00-20.00g的乳酸、冰醋酸、或乙醇酸；1.00-5.00g的丁二酸、蘋果酸、或酒石酸；5.00-10.00g的NaOH或KOH ;10.00-20.00g的醋酸鈉或乙醇酸鈉；0.50-1.00g的納米粉體Zr02;0.50-2.00g的微米粉體PTFE ；0.10-0.50g的十二烷基硫酸鈉或苯磺酸鈉；0.05-0.50g的APG或Span。8.制備如權利要求1至7所述的含有ZrO2、PTFE、N1-P合金的模具鍍層材料增強模具性能的方法，其特征在于:按如下步驟進行: 步驟1:往每升蒸餾水中，投入:20.00-30.00 g的硫酸鎳、20.00-30.00g的次磷酸鹽、15.00-20.00g 的一元羧酸、1.00-5.00g 的二元羧酸、5.00-10.00g 的強堿、10.00-20.00g 的一元羧酸鹽、0.50-1.00g的納米粉體Zr02、0.50-2.00g的微米粉體PTFE、0.10-0.50g的陰離子表面活性劑、0.05-0.50g的非離子表面活性劑； 隨后，均勻攪拌并加熱到353-363K，獲得待使用的化學鍍溶液；所述化學鍍溶液的pH值在 4.0-5.0 ； 步驟2:將碳素工具鋼的模具表面拋光、除油、除銹、水洗后，浸入由步驟1獲得的待使用的化學鍍溶液中1.5到2.0h ;同時，保持化學鍍溶液的溫度維持在353-363K ;化學鍍溶液在模具表面發生自催化氧化-還原反應，獲得半成品模具； 步驟3:將由步驟2獲得的半成品模具置于熱處理爐中，對半成品模具的鍍層進行熱處理:以每分鐘1K的加熱速率升溫，待熱處理爐的溫度達到573-673K后下，保溫6_8小時，隨后自然冷卻至室溫，獲得表面具有一層含有Zr02、PTFE, N1-P合金鍍層的模具，即獲得具有防腐蝕、耐磨損、自潤滑特性的成品。9.由權利要求8所述的制備含有ZrO2、PTFE、N1-P合金的模具鍍層材料增強模具性能的方法而獲得的防腐耐磨產品，其特征在于: 防腐耐磨產品的鍍層厚度在15-25um之間； 該防腐耐磨產品的鍍層包含:1.52-3.64%質量比的納米粉體Zr02、2.10-5.65%質量比的微米粉體PTFE、96.38-91.71%質量比的Ni_P合金。10.由權利要求8所述的制備含有Zr02、PTFE,N1-P合金的模具鍍層材料增強模具性能的方法而獲得的防腐耐磨產品，其特征在于:該防腐耐磨產品的鍍層經過673K以下低溫熱處理后的硬度為1000-1 ΙΟΟΗν，其與模具基體之間的結合力為300-400MPa，鍍層表面摩擦系數 0.06-0.13。
【專利摘要】本發明提供含有ZrO2、PTFE、Ni-P合金的模具鍍層材料、增強模具性能的方法、及防腐耐磨防粘連產品，所述模具鍍層材料由Ni-P、ZrO2、PTFE組成；所述方法能夠獲得鍍層硬度為1000-1100Hv，結合力為300-400MPa，表面摩擦系數0.06-0.13的模具。有益的技術效果：本發明的鍍層材料有耐磨損，耐腐蝕，自潤滑特性，以解決氯丁橡膠、氯醇膠、氯磺化聚乙烯等橡膠制品生產中粘連模具、脫模困難、模具被腐蝕，產品廢品率高難題。
【IPC分類】C23C18/50
【公開號】CN105349974
【申請號】CN201510876563
【發明人】袁孝友, 張恩貢, 夏茹, 周藝峰, 李村, 李鵬, 葉麗娜
【申請人】安徽大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月3日