一種在鋼表面形成高耐蝕性鎳與鉻復合鍍層的方法
【專利摘要】本發明提供的是一種在鋼表面形成高耐蝕性鎳與鉻復合鍍層的方法。將經過表面預處理的鋼材在鍍液中進行電鍍，再進行后處理，所述鍍液每升水含硫酸鎳220-250g、氯化鎳20-40g、硼酸20-40g、1，4-丁炔二醇0.2-0.3g、阿拉伯樹膠0.4g、植酸0.2g、納米Cr粉20g，平均電流密度為2.0-3.0A·dm-2、脈沖頻率250-800Hz、占空比30％-50％、鍍液溫度30-50℃、攪拌速度控制在3-5r/s。本發明與傳統電鍍工藝的技術相比，鉻以納米鉻顆粒的形式很好的分散在鍍液中，在脈沖電流的作用下鉻顆粒與鎳一起鍍于待鍍金屬表面，使所獲鍍層厚度大，鉻的分散性好，且鍍層的耐蝕性能優異。
【專利說明】一種在鋼表面形成高耐蝕性鎳與鉻復合鍍層的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及的是一種鋼材防護處理方法，具體地說是一種在鋼材表面形成防護層 的方法。
【背景技術】
[0002] 腐蝕是材料的主要失效形式，能源的浪費和經濟的損失很大一部分來源于腐蝕， 據有關的研究表明，生銹和其它腐蝕大約消耗了世界鋼產量的十分之一，并且腐蝕引起了 相當嚴重的環境污染，破壞生態平衡，危害人民健康，妨礙可持續發展。所以采用有效的防 護手段，是減少腐蝕和磨損損失的有效方法。
[0003] 復合電鍍技術是有效的防護手段之一，能有效的起到耐蝕、耐磨、抗氧化性能和裝 飾的作用，由于其成本低，便于大規模生產。所以在航空、電子、機械、化工等領域得到了廣 泛的應用。
[0004] 鎳-鉻納米復合鍍層是一種具有很大應用前景的耐蝕性鍍層，決定該復合鍍層耐 蝕性能的一個關鍵因素是鍍層中納米鉻顆粒的分散性，所以，研究如何提高鍍層中納米鉻 顆粒的分散性很有必要。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種所獲鍍層厚度大、鉻的分散性好、且鍍層的耐蝕性能 優異的在鋼表面形成高耐蝕性鎳與鉻復合鍍層的方法。
[0006] 本發明的目的是這樣實現的：
[0007] 將經過表面預處理的鋼材在鍍液中進行電鍍，再進行后處理，所述鍍液每升水含 硫酸鎳220-250g、氯化鎳20-40g、硼酸20-40g、1，4-丁炔二醇0· 2-0. 3g、阿拉伯樹膠0· 4g、 植酸0. 2g、納米Cr粉20g，平均電流密度為2. 0-3. 0A · dm-2、脈沖頻率250-800HZ、占空比 30%-50%、鍍液溫度30-501：、攪拌速度控制在3-517^。
[0008] 本發明還可以包括：
[0009] 1、所述鍍液是按照如下方法配制的：將1，4_ 丁炔二醇、阿拉伯樹膠和植酸在30°C 下加少量去離子水溶解，再加入硫酸鎳、氯化鎳、硼酸與去離子水，攪拌24h得到溶液A ;將 納米Cr粉放于少量溶液A中超聲20min得到溶液B，將溶液B與剩余的溶液A分混合，立即 用氨水調配pH至5-6,充分攪拌24h。
[0010] 2、所述表面預處理為：鋼材經150#、400#、800#砂紙打磨后，置于丙酮中超聲清洗 2h，用堿洗液堿洗除油2h，最后用無水乙醇擦拭、吹風機吹干，60°C烘箱內保存24h，在放入 電鍍液之前用稀鹽酸活化處理2秒后立刻放入電鍍槽中進行電鍍。
[0011] 3、所述后處理是將電鍍后的鋼材從電鍍槽中取出后，立刻用去離子水超聲清洗30 分鐘，每隔15分鐘換水一次，超聲清洗后將鍍層表面輕輕拋光使鍍層表面光滑平整，最后 吹干。
[0012] 決定該復合鍍層耐蝕性能的一個關鍵因素是鍍層中納米鉻顆粒的分散性，本發明 的技術特點是使鉻以納米鉻顆粒的形式很好的分散在鍍液中，在脈沖電流的作用下鉻顆粒 與鎳一起鍍于待鍍金屬表面，使所獲鍍層厚度大，鉻的分散性好，且鍍層的耐蝕性能優異。 阿拉伯樹膠的使用和鉻粉的處理形式是本技術的關鍵所在。
[0013] 本發明具有的技術效果主要包括：
[0014] (1)本發明的技術特點是：在電鍍液中，鉻以納米鉻顆粒的形式很好的分散在鍍 液中，在脈沖電流的作用下鉻顆粒與鎳一起鍍于待鍍金屬表面。
[0015] (2)所獲鎳-鉻復合鍍層厚度大，鉻的分散性好，且鍍層的耐蝕性能優異。
[0016] (3)鍍層制備工藝簡單、成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1高耐蝕性鎳-鉻復合鍍層極化曲線。
[0018] 圖2a-圖2b高耐蝕性鎳-鉻復合鍍層SEM照片。
[0019] 圖3a-圖3b高耐蝕性鎳-鉻復合鍍層截面SEM照片。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合實例對本發明做進一步說明。
[0021] 實施例1 :
[0022] 將Q235鋼線切割成長50暈米，寬20暈米，厚5暈米的試樣；
[0023] 用丙酮浸泡超聲以除去切割試樣時殘留的油污超聲處理時間3h ;
[0024] 依次用150#、400#、800#砂紙打磨試樣后置于丙酮超聲清洗2h，然后用堿洗液堿 洗除油2h，最后用無水乙醇擦拭Q235鋼，用吹風機吹干，置于60°C烘箱內保存；
[0025] 鍍液的配置：用天平稱硫酸鎳220_250g、氯化鎳20_40g、硼酸20_40g，加去離子水 至一升后，用天平稱1，4- 丁炔二醇0. 2-0. 3g、阿拉伯樹膠0. 4g、植酸0. 2g加入上述溶液， 充分攪拌24小時，最后稱量20g納米鉻粉（約60nm)放于少量電鍍液中超聲20min，再將所 得溶液與電鍍液充分混合，立即用氨水調配pH至5-6,充分攪拌24h。
[0026] 電鍍前將試樣用稀鹽酸活化處理20秒后應立刻放入電鍍槽內電鍍，不能長時間 裸露在空氣中。
[0027] 電鍍參數應選擇平均電流密度為2. 0-3. 0A · dm-2、脈沖頻率250-800HZ、占空比 30%-50%、鍍液溫度30-501：、攪拌速度控制在3-517 /8為宜。
[0028] 將電鍍試樣從電鍍槽中取出后，應立刻用去離子水超聲清洗30分鐘，每隔15分鐘 換水一次，超聲清洗后應將鍍層表面輕輕拋光使鍍層表面光滑平整，最后用吹風機吹干。
[0029] 對試樣做SEM (掃描電鏡）。
[0030] 高耐蝕性鎳-鉻復合鍍層置于3. 5% NaCl中進行電化學測試
[0031] 將電鍍試樣從電鍍槽中取出后,應立刻用去離子水超聲清洗30分鐘，每隔15分鐘 換水一次，超聲清洗后應將鍍層表面輕輕拋光使鍍層表面光滑平整，最后用吹風機吹干。
[0032] 用聚四氟將電鍍后的試樣包裹，露出工作面作為電極，面積為lcm2,方便做電化學 測試。
【權利要求】
1. 一種在鋼表面形成高耐蝕性鎳與鉻復合鍍層的方法，將經過表面預處理的鋼材在 鍍液中進行電鍍，再進行后處理，其特征是：所述鍍液每升水含硫酸鎳220-250g、氯化鎳 20_40g、硼酸20-40g、l，4- 丁炔二醇0· 2-0. 3g、阿拉伯樹膠0· 4g、植酸0· 2g、納米Cr粉 2(^，平均電流密度為2.0-3.(^*(1111-2、脈沖頻率250-800取、占空比30%-50%、鍍液溫度 30-50°C、攪拌速度控制在3-5r/s。
2. 根據權利要求1所述的在鋼表面形成高耐蝕性鎳與鉻復合鍍層的方法，其特征是所 述鍍液是按照如下方法配制的：將1，4_ 丁炔二醇、阿拉伯樹膠和植酸在30°C下加少量去離 子水溶解，再加入硫酸鎳、氯化鎳、硼酸與去離子水，攪拌24h得到溶液A ;將納米Cr粉放于 少量溶液A中超聲20min得到溶液B，將溶液B與剩余的溶液A分混合，立即用氨水調配pH 至5-6,充分攪拌24h。
3. 根據權利要求1或2所述的在鋼表面形成高耐蝕性鎳與鉻復合鍍層的方法，其特征 是所述表面預處理為：鋼材經150#、400#、800#砂紙打磨后，置于丙酮中超聲清洗2h，用堿 洗液堿洗除油2h，最后用無水乙醇擦拭、吹風機吹干，60°C烘箱內保存24h，在放入電鍍液 之前用稀鹽酸活化處理2秒后立刻放入電鍍槽中進行電鍍。
4. 根據權利要求1或2所述的在鋼表面形成高耐蝕性鎳與鉻復合鍍層的方法，其特征 是所述后處理是將電鍍后的鋼材從電鍍槽中取出后，立刻用去離子水超聲清洗30分鐘，每 隔15分鐘換水一次，超聲清洗后將鍍層表面輕輕拋光使鍍層表面光滑平整，最后吹干。
5. 根據權利要求3所述的在鋼表面形成高耐蝕性鎳與鉻復合鍍層的方法，其特征是所 述后處理是將電鍍后的鋼材從電鍍槽中取出后，立刻用去離子水超聲清洗30分鐘，每隔15 分鐘換水一次，超聲清洗后將鍍層表面輕輕拋光使鍍層表面光滑平整，最后吹干。
【文檔編號】C25D15/00GK104109895SQ201410323852
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】孟國哲, 崔媛, 邵亞薇, 張濤, 王艷秋, 劉斌 申請人:哈爾濱工程大學