專利名稱：一種長效納微米復合層合成液及其制備方法
技術領域：
本發明涉及到金屬陶瓷合金領域，特別是涉及到一種金屬陶瓷復合鍍的技術。
背景技術：
眾所周知，金屬尤其是金屬合金具有優越的物理機械性能，如一定的硬度，卓越的韌性與延展性、致密性、抗沖擊性、耐壓性。而陶瓷具有很高的硬度、優越的耐磨性、耐腐蝕等。兩者的結合是必然優點合二而一，將各自的缺點降到最低限度的辦法，那就是金屬陶瓷化學復合鍍。復合層陶瓷合金合成技術是在自催化鎳磷合金的基礎上轉化而來。自催化鍍是一種比較新的工藝技術。中國專利《環保型納米復合增強耐磨鍍層生成液》，專利號200610086886. 1。公開了一種環保型納米復合增強耐磨鍍層生成液，該鍍層生成液不依靠電場力就可以在金屬機件表面上生成一層由鎳磷納微米硬質陶瓷組成的耐磨鍍層。該發明與電鍍硬鉻相比具有成本低、耗能低、不污染環境的特點，特別是高性能納米陶瓷共沉入合金鍍層晶格中，大大增強了鍍層的綜合耐磨性能，比電鍍硬鉻層耐磨性提高了 3-5倍以上。可替代電鍍硬鉻層對金屬機件進行表面強化處理。但該液在使用四到五個周期時，穩定性變差、易分解、鍍液使用壽命短。
發明內容
本發明旨在提供一種高速、節能、穩定、可循環補充使用的長效納微米復合層合成液。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種長效納微米復合層合成液，由下述原料按重量份數制備而成主鹽20 40g、還原劑20 40g、主絡合劑20 40g、輔助絡合劑20 40g、緩沖劑 alO 30g、緩沖劑blO 30mL、碳化硅8 20g、氧化鎂0 lg、陽離子表面活性劑0. 1 lg、非離子表面活性劑0. 1 lg、稀土 0. 01 0. lg、穩定劑0. 1 20mg、促進劑0. 1 20g、 去離子水800 1500mL。上述主鹽是硫酸鎳、次磷酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳、氨基磺酸鎳中任選一種；上述還原劑是次磷酸鈉、硼氫化鈉、二甲基胺硼烷、二乙基胺硼烷中任選一種。上述陽離子表面活性劑是十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯亞胺、全氟烴基三甲基氯化銨中任選一種；非離子表面活性劑是聚乙二醇、氟碳型非離子表面活性劑中任選一種。上述稀土是硫酸高鈰、錸酸銨、硫酸鎘中任選一種；上述穩定劑是碘酸鉀、硫脲、氟化鈉、硝酸鉛中任選一種或兩種；上述促進劑是天冬氨酸、氟化鈉、氨基羧酸中任選一種。上述主絡合劑是檸檬酸、乳酸、乙醇酸、蘋果酸、丙酸、丁二酸、氨基乙酸中任選一種或組合；上述輔助絡合劑是四硼酸鈉、檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉、丁二酸鈉、乙二胺中任選一種或組合。上述緩沖劑a為醋酸鈉、無水硫酸鈉、硼砂、NaOH、硼酸鈉中任選一種；緩沖劑b為冰醋酸、甘氨酸、丁二酸、硼酸中任選一種。一種長效納微米復合層合成液的制備方法，包括如下步驟A.碳化硅活化處理用磷酸三鈉溶液浸泡5 90分鐘，再加入去離子水洗凈至pH =4 8，待20 90分鐘沉淀后將碳化硅以上的去離子水吸去，配成碳化硅混合液，簡稱A 液，備用；B.氧化鎂用氫氟酸浸蝕5 90分鐘，然后加入去離子水洗去氫氟酸，洗凈至pH = 4 8，待20 90分鐘沉淀后將氧化鎂以上的去離子水吸去，配成氧化鎂混合液，簡稱B液，C.在去離子水中加入主鹽，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成C液備用；D.在去離子水中加入還原劑，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成D液備用；E.在去離子水中加入主絡合劑，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成E液備用；F.在去離子水中加入輔助絡合劑，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成F液備用；G.在去離子水中加入緩沖劑a，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成G液備用；H.用氫氧化鈉溶液或氨水溶液將緩沖劑b的pH值調至4. 4 5. 1，配成H液備用；I.在去離子水中加入陽離子表面活性劑，使其充分溶解，攪勻，配成I液備用
J.在去離子水中加入非離子表面活性劑，使其充分溶解，攪勻，配成J液備用
K.在去離子水中加入稀土，使其充分溶解，攪勻，配成K液備用；
L.在去離子水中加入穩定劑，使其充分溶解，攪勻，配成L液備用；
Μ.在去離子水中加入促進劑，使其充分溶解，攪勻，配成M液備用；
N.將E液緩慢加入F液并不斷攪拌，配成N液備用；
0.將N液緩慢加入G液并不斷攪拌，配成0液備用；
P.將0液緩慢加入C液并不斷攪拌，配成P液備用；
Q.將H液緩慢加入P液并不斷攪拌，配成Q液備用；
R.將L液、M液緩慢加入D液并不斷攪拌，配成R液備用；
S.將B、I、J、K加入A并不斷攪拌配成S液備用；
Τ.將R液緩慢加入Q液并不斷攪拌，配成T液備用；
U.用去離子水將T液稀釋到體積IOOOmL ；
V.用硫酸、氫氧化鈉溶液或氨水溶液調節T液的pH值為4. 4 5. 1，放入鍍
即可施鍍。施鍍10 90分鐘后，緩慢加入S液并不斷攪拌，繼續施鍍3-6小時。上述磷酸三鈉溶液濃度為0. 5 50%，容積為10 IOOmL ；上述氫氟酸溶液濃度為0. 5 50%，容積為1 50mL ；上述氫氧化鈉溶液濃度為0. 5 50% ；上述氨水溶液濃度為0. 5 50% ；上述硫酸溶液濃度為2:1。上述去離子水溫度為50 70°C。一種長效納微米復合層合成液，由下述原料按重量份數制備而成主鹽硫酸鎳25g、還原劑次磷酸鈉Mg、主絡合劑檸檬酸30g、輔助絡合劑檸檬酸鈉IOg+四硼酸鈉20g、緩沖劑a 無水硫酸鈉15g或醋酸鈉15g、緩沖劑b 冰醋酸20mL、碳化硅10g、氧化鎂0. 5g、陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨0. 3g、非離子表面活性劑聚乙二醇0. 6g、稀土 硫酸高鈰0. Olg、穩定劑碘酸鉀2mg、促進劑氟化鈉0. 6g、 70°C去離子水900 1200mL。本專利的有益效果是1、本發明與普通常規的化學復合鍍液相比，具有鍍速高、鍍液性能穩定。2、本發明在沉積相同厚度的復合層，本合成液可節省一倍以上的時間。3、本發明合成液免維護、無污染，可循環使用，環保高效，經濟性好。只需周期補充損耗，以5小時為一周期，主鹽補充1 20g/L，還原劑補充1 20g/L。以此為基數，每增加一周期，相應補加1 20g即可。其它輔助物質以每一周期補入配方標準量的0. 10% 即可。施鍍過程中，每小時補充純水，保持溶液容積為1000mL。與基體結合力高達400MPa 以上，比常見的堿性自分解鍍液高出200MPa，比電鍍的結合力高出300Mpa。下面結合實施例對本發明進一步說明
具體實施例方式實施例1一種長效納微米復合層合成液，由下述原料按重量份數制備而成硫酸鎳40g、次磷酸鈉40g、檸檬酸40g、檸檬酸鈉20g+四硼酸鈉20g、無水硫酸鈉 IOg或醋酸鈉10g、冰醋酸10mL、碳化硅Sg、氧化鎂0. 3g、十六烷基三甲基溴化銨0. Sg、聚乙二醇0. 8g、硫酸高鈰0. 08g、碘酸鉀10mg、氟化鈉10g、50°C去離子水1000mL。一種長效納微米復合層合成液的制備方法A.碳化硅活化處理用5%磷酸三鈉溶液20mL浸泡10分鐘，再加入300mL去離子水洗凈至pH = 4 8，待30分鐘沉淀后將碳化硅以上的去離子水吸去，配成碳化硅混合液， 簡稱A液備用；B.氧化鎂用氫氟酸2mL浸蝕10分鐘，然后加入SOmL去離子水洗去氫氟酸，洗 8，待30分鐘沉淀后將氧化鎂以上的去離子水吸去，配成氧化鎂混合液，簡稱
在IOOmL去離子水中加入硫酸鎳，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成C液備
在IOOmL去離子水中加入次磷酸鈉，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成D液
在IOOmL去離子水中加入檸檬酸，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成E液備
在IOOmL去離子水中加入檸檬酸鈉、四硼酸鈉，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成F液備用； G.在50mL去離子水中加入無水硫酸鈉，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成G液H.用20 %氫氧化鈉溶液或氨水溶液將冰醋酸的pH值調至4. 4 5. 1，配成H液備用；I.在5mL去離子水中加入十六烷基三甲基溴化銨，使其充分溶解，攪勻，配成I液
凈至pH = 4 B液備用；C.
用；D.E. 用；F.
J.在25mL去離子水中加入聚乙二醇，使其充分溶解，攪勻，配成J液備用；K.在5mL去離子水中加入硫酸高鈰，使其充分溶解，攪勻，配成K液備用；L.在5mL去離子水中加入碘酸鉀，使其充分溶解，攪勻，配成L液備用；M.在5mL去離子水中加入氟化鈉，使其充分溶解，攪勻，配成M液備用；N.將E液緩慢加入F液并不斷攪拌，配成N液備用；0.將N液緩慢加入G液并不斷攪拌，配成0液備用；P.將0液緩慢加入C液并不斷攪拌，配成P液備用；Q.將H液緩慢加入P液并不斷攪拌，配成Q液備用；R.將L液、M液緩慢加入D液并不斷攪拌，配成R液備用；S.將B、I、J、K加入A并不斷攪拌配成S液備用；T.將R液緩慢加入Q液并不斷攪拌，配成T液備用；U.用去離子水將T液稀釋到體積IOOOmL ；V.用硫酸、氫氧化鈉溶液或氨水溶液調節T液的pH值為4. 4 5. 1，放入鍍槽中即可施鍍。施鍍10 90分鐘后，緩慢加入S液并不斷攪拌，繼續施鍍3-6小時。實施例2一種長效納微米復合層合成液的原料較佳配比為硫酸鎳25g、次磷酸鈉Mg、檸檬酸30g、檸檬酸鈉10g、四硼酸鈉20g、無水硫酸鈉 15g或醋酸鈉15g、冰醋酸20mL、碳化硅10g、氧化鎂0. 5g、陽離子表面活性劑0. 3g、非離子表面活性劑0. 6g、硫酸高鈰0. Olg、碘酸鉀ang、氟化鈉0. 6g、70°C去離子水1000mL。合成液制備方法，按實施例1步驟進行。施鍍工件面積03dm2/L 1. 5dm2/L左右。該實施例只需周期補充損耗，以施鍍5小時為一周期，主鹽補充1 20g/L，還原劑補充1 20g/L。以此為基數，每增加一周期，相應補加1 20g即可。其它輔助物質以每一周期補入配方標準量的0. 5% 3%即可。施鍍過程中，每小時補充純水，保持溶液容積為 1000mL。
權利要求
1.一種長效納微米復合層合成液，其特征在于該合成液含有下述原料并按重量份數制備而成主鹽20 40g、還原劑20 40g、主絡合劑20 40g、輔助絡合劑20 40g、緩沖劑 alO 30g、緩沖劑blO 30mL、碳化硅8 20g、氧化鎂0 lg、陽離子表面活性劑0. 1 lg、非離子表面活性劑0. 1 lg、稀土 0. 01 0. lg、穩定劑0. 1 20mg、促進劑0. 1 20g、 去離子水800 1500mL。
2.根據權利要求1所述的一種長效納微米復合層合成液，其特征在于上述主鹽是硫酸鎳、次磷酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳、氨基磺酸鎳中任選一種；上述還原劑是次磷酸鈉、硼氫化鈉、二甲基胺硼烷、二乙基胺硼烷中任選一種。
3.根據權利要求1所述的一種長效納微米復合層合成液，其特征在于上述陽離子表面活性劑是十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯亞胺、全氟烴基三甲基氯化銨中任選一種；非離子表面活性劑是聚乙二醇、氟碳型非離子表面活性劑中任選一種。
4.根據權利要求1所述的一種長效納微米復合層合成液，其特征在于上述稀土是硫酸高鈰、錸酸銨、硫酸鎘中任選一種；上述穩定劑是碘酸鉀、硫脲、氟化鈉、硝酸鉛中任選一種或兩種；上述促進劑是天冬氨酸、氟化鈉、氨基羧酸中任選一種。
5.根據權利要求1所述的一種長效納微米復合層合成液，其特征在于上述主絡合劑是檸檬酸、乳酸、乙醇酸、蘋果酸、丙酸、丁二酸、氨基乙酸中任選一種或組合；上述輔助絡合劑是四硼酸鈉、檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉、丁二酸鈉、乙二胺中任選一種或組合。
6.根據權利要求1所述的一種長效納微米復合層合成液，其特征在于上述緩沖劑a 為醋酸鈉、無水硫酸鈉、硼砂、NaOH、硼酸鈉中任選一種；緩沖劑b為冰醋酸、甘氨酸、丁二酸、硼酸中任選一種。
7.一種長效納微米復合層合成液的制備方法，其特征在于包括如下步驟A.碳化硅活化處理用磷酸三鈉溶液浸泡5 90分鐘，再加入去離子水洗凈至pH = 4 8，待20 90分鐘沉淀后將碳化硅以上的去離子水吸去，配成碳化硅混合液，簡稱A液，B.氧化鎂用氫氟酸浸蝕5 90分鐘，然后加入去離子水洗去氫氟酸，洗凈至pH= 4 8，待20 90分鐘沉淀后將氧化鎂以上的去離子水吸去，配成氧化鎂混合液，簡稱B液，備用；C.在去離子水中加入主鹽，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成C液備用；D.在去離子水中加入還原劑，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成D液備用；E.在去離子水中加入主絡合劑，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成E液備用；F.在去離子水中加入輔助絡合劑，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成F液備用；G.在去離子水中加入緩沖劑a，使其充分溶解，攪勻過濾雜質后，配成G液備用；H.用氫氧化鈉溶液或氨水溶液將緩沖劑b的pH值調至4.4 5. 1，配成H液備用；I.在去離子水中加入陽離子表面活性劑，使其充分溶解，攪勻，配成I液備用； J-在去離子水中加入非離子表面活性劑，使其充分溶解，攪勻，配成J液備用； K.在去離子水中加入稀土，使其充分溶解，攪勻，配成K液備用；L.在去離子水中加入穩定劑，使其充分溶解，攪勻，配成L液備用； M.在去離子水中加入促進劑，使其充分溶解，攪勻，配成M液備用；N.將E液緩慢加入F液并不斷攪拌，配成N液備用； 0.將N液緩慢加入G液并不斷攪拌，配成0液備用； P.將0液緩慢加入C液并不斷攪拌，配成P液備用； Q.將H液緩慢加入P液并不斷攪拌，配成Q液備用； R.將L液、M液緩慢加入D液并不斷攪拌，配成R液備用； S.將B、I、J、K加入A并不斷攪拌配成S液備用； T.將R液緩慢加入Q液并不斷攪拌，配成T液備用； U.用去離子水將T液稀釋到體積IOOOmL ；V.用硫酸、氫氧化鈉溶液或氨水溶液調節T液的pH值為4. 4 5. 1，放入鍍槽中即可施鍍。施鍍10 90分鐘后，緩慢加入S液并不斷攪拌，繼續施鍍3-6小時。
8.根據權利要求7所述的一種長效納微米復合層合成液的制備方法，其特征在于上述磷酸三鈉溶液濃度為0. 5 50%，容積為10 IOOmL ；上述氫氟酸溶液濃度為0. 5 50%，容積為1 50mL ；上述氫氧化鈉溶液濃度為0. 5 50% ；上述氨水溶液濃度為0. 5 50% ；上述硫酸溶液濃度為2 1。
9.根據權利要求7所述的一種長效納微米復合層合成液的制備方法，其特征在于上述去離子水溫度為50 70°C。
10.根據權利要求1所述的一種長效納微米復合層合成液，其特征在于由下述原料按重量份數制備而成主鹽硫酸鎳25g ；還原劑次磷酸鈉Mg ；主絡合劑檸檬酸30g ；輔助絡合劑檸檬酸鈉IOg+四硼酸鈉20g ；緩沖劑a 無水硫酸鈉15g或醋酸鈉15g ；緩沖劑b :冰醋酸20mL ；碳化硅IOg ；氧化鎂0. 5g ；陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨0. 3g ；非離子表面活性劑聚乙二醇0. 6g ；稀土 硫酸高鈰0. Olg ；穩定劑碘酸鉀2mg ；促進劑氟化鈉0. 6g ；70°C 去離子水900 1200mL。
全文摘要
本發明涉及一種長效納微米復合層合成液及其制備方法，由主鹽、還原劑、主絡合劑、輔助絡合劑、緩沖劑a、緩沖劑b、碳化硅、氧化鎂、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑、稀土、穩定劑、促進劑、去離子水制備而成。本發明與普通常規的化學復合鍍液相比，具有鍍速高、鍍液性能穩定；無污染，經濟性好。只需周期補充損耗可循環使用，與基體結合力高達400MPa以上，比常見的堿性自分解鍍液高出200MPa，比電鍍的結合力高出300Mpa。
文檔編號C23C18/36GK102296286SQ20111024041
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者程紹鵬 申請人:程紹鵬