CN108060441B - 铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法 - Google Patents

铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法，它是采用无槽电沉积技术制得；所述无槽电沉积技术是将作为阳极的镍板蘸取碱性沉积液在作为阴极的铜质环形件内壁旋转，从而在铜质环形件内壁沉积镍钴镀层。本发明采用无槽电沉积技术，利用阳极与阴极之间的反复摩擦能够有效解决常规电沉积过程中存在的针孔、麻点和结瘤等缺陷，得到的镍钴镀层结构致密，表面光滑，质量较好，大大提高了铜质环形件的使用寿命。而且本发明的方法得到的镍钴镀层厚度可达800～1200μm，且硬度可达450～550HV，而且与基体结合力好，耐磨性好，能够满足苛刻环境的使用要求。

Description

铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法
技术领域
本发明属于电沉积技术领域，具体涉及一种铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法。
背景技术
目前，铜质环形件常用的内镀层主要是纯镍镀层或着镍铁镀层。纯镍镀层硬度较低，不能抵抗钢坯的磨损，使用寿命较短。镍铁镀层抗热交变性能和抗电化学腐蚀较差，并且镀液不易控制，控制不好会导致成品率低，实际使用寿命波动较大。
镍钴合金是一种性能优异的镍基合金，与纯镍镀层和镍铁镀层相比，镍钴镀层除了拥有相似的物理化学性能外，还有两大优点：（1）硬度更高，尤其是高温下仍能保持较高的硬度；（2）化学稳定性更好，尤其是热稳定性和高温耐磨损性能得到了较大的提高。
然而，由于水溶液中析氢、杂质吸附、尖端放电等因素影响，采用常规电镀方法在铜质环形件内壁制备镍钴镀层存在以下不足：（1）晶粒通常较为粗大，且容易出现针孔、麻点和结瘤等缺陷，镀层质量不佳；（2）难以制备硬度和厚度均较高的镍钴镀层。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种镀层质量较好、硬度和厚度均较高的铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法，它是采用无槽电沉积技术制得；所述无槽电沉积技术是将作为阳极的镍板蘸取碱性沉积液在作为阴极的铜质环形件内壁旋转，从而在铜质环形件内壁沉积镍钴镀层。
所述碱性沉积液配方如下：硫酸镍220～280g/L，硫酸钴0～50g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，pH=7.5～8.0。沉积工艺参数如下：沉积电压为8～14V，阳极转速为100～300r/min，沉积时间为0.5～2h。
本发明在沉积镍钴镀层之前还包括对铜质环形件内壁依次进行打磨、电净除油、沉积打底镍层等预处理。
所述电净除油是将作为阴极的铜质环形件底部封闭，然后注入电净液，接着将作为阳极的镍板置于电净液中并旋转。所述电净液配方如下：氢氧化钠25～40g/L，碳酸钠20～40g/L，磷酸钠40～160g/L，氯化钠2～5g/L，pH=11～13。电净工艺参数如下：电净电压为10V，阳极转速为100～300r/min，电净时间为30s。
所述沉积打底镍层是将作为阴极的铜质环形件底部封闭，然后注入打底液，接着将作为阳极的镍板置于打底液中并旋转，从而在铜质环形件内壁沉积打底镍层。所述打底液配方如下：硫酸镍390～400g/L，氯化镍15～25g/L，盐酸19～22ml/L，冰醋酸68～70ml/L，pH=0.3～1.0。沉积工艺参数如下：沉积温度为30～50℃，沉积电压为12V，阳极转速为100～300r/min，沉积时间为1min。
本发明的方法得到的镍钴镀层的厚度为800～1200μm。
本发明的方法得到的镍钴镀层的显微硬度为450～550HV。
本发明具有的积极效果：
（1）本发明采用无槽电沉积技术，利用阳极与阴极之间的反复摩擦能够有效解决常规电沉积过程中存在的针孔、麻点和结瘤等缺陷，得到的镍钴镀层结构致密，表面光滑，质量较好，大大提高了铜质环形件的使用寿命。
（2）本发明的方法得到的镍钴镀层厚度可达800～1200μm，且硬度可达450～550HV，而且与基体结合力好，耐磨性好，能够满足苛刻环境的使用要求。
（3）本发明的方法设备简单，操作方便，经济性好，易于实施，尤其是沉积速度较快，可达15～20μm/min，明显高于常规电沉积。
附图说明
图1为实施例1的方法得到的镍钴镀层截面的扫描电子显微镜图片。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法具有以下步骤：
①打磨。
依次使用100#、200#的砂纸将铜质环形件内壁打磨光滑，然后用去离子水冲洗干净并烘干。
②电净除油。
将铜质环形件连接电源负极作为阴极，然后将其底部封闭并注入电净液，将高纯镍板用涤纶包裹并连接电源正极作为阳极并置于电净液并旋转，以除去铜质环形件内壁锈迹和油污。
电净液配方如下：氢氧化钠30g/L，碳酸钠28g/L，磷酸钠90g/L，氯化钠3g/L，pH=12。
电净工艺参数如下：电净电压为10V，阳极转速为200r/min，电净时间为30s。
③沉积打底镍层。
将铜质环形件连接电源负极作为阴极，然后将其底部封闭并注入打底液，将高纯镍板用涤纶包裹并连接电源正极作为阳极并置于打底液中并旋转，从而在铜质环形件内壁沉积打底镍层，以提高镍钴镀层的结合强度。
打底液配方如下：硫酸镍400g/L，氯化镍20g/L，盐酸20ml/L，冰醋酸70ml/L，pH=0.6。
沉积工艺参数如下：沉积温度为40℃，沉积电压为12V，阳极转速为200r/min，沉积时间为1min。
④沉积镍钴镀层。
将铜质环形件连接电源负极作为阴极，将高纯镍板用涤纶包裹并连接电源正极作为阳极，用镍板蘸取碱性沉积液在铜质环形件内壁旋转，从而在铜质环形件内壁沉积镍钴镀层。
碱性沉积液配方如下：硫酸镍220g/L，硫酸钴10g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，pH经氨水调节至7.8。
沉积工艺参数如下：沉积电压为11V，阳极转速为200r/min，沉积时间为1h。
本实施例的方法得到的镍钴镀层截面的扫描电子显微镜图片见图1。
由图1可以看出：本实施例的方法得到的镍钴镀层结构致密，表面光洁度好，没有针孔、麻点和结瘤等缺陷，其厚度约913μm。
在本实施例得到的镍钴镀层上随机挑选五个点进行显微硬度检测，结果分别为：499HV、495HV、502HV、505HV、502HV。

Claims (5)

1.一种铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法，其特征在于：它是采用无槽电沉积技术制得；所述无槽电沉积技术是将作为阳极的镍板蘸取碱性沉积液在作为阴极的铜质环形件内壁旋转，从而在铜质环形件内壁沉积镍钴镀层；所述碱性沉积液配方如下：硫酸镍220g/L，硫酸钴10g/L，柠檬酸氨40g/L，乙酸氨40g/L，pH=7.8；所述沉积工艺参数如下：沉积电压为8～14V，阳极转速为100～300r/min，沉积时间为0.5～2h。
2.根据权利要求1所述的铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法，其特征在于：所述沉积工艺参数如下：沉积电压为11V，阳极转速为200r/min，沉积时间为1h。
3.根据权利要求1或2所述的铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法，其特征在于：在沉积镍钴镀层之前还包括对铜质环形件内壁依次进行打磨、电净除油、沉积打底镍层。
4.根据权利要求3所述的铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法，其特征在于：所述电净除油是将作为阴极的铜质环形件底部封闭，然后注入电净液，接着将作为阳极的镍板置于电净液中并旋转；所述电净液配方如下：氢氧化钠25～40g/L，碳酸钠20～40g/L，磷酸钠40～160g/L，氯化钠2～5g/L，pH=11～13；电净工艺参数如下：电净电压为10V，阳极转速为100～300r/min，电净时间为30s。
5.根据权利要求3所述的铜质环形件内壁镍钴镀层的制备方法，其特征在于：所述沉积打底镍层是将作为阴极的铜质环形件底部封闭，然后注入打底液，接着将作为阳极的镍板置于打底液中并旋转，从而在铜质环形件内壁沉积打底镍层；所述打底液配方如下：硫酸镍390～400g/L，氯化镍15～25g/L，盐酸19～22ml/L，冰醋酸68～70ml/L，pH=0.3～1.0；沉积工艺参数如下：沉积温度为30～50℃，沉积电压为12V，阳极转速为100～300r/min，沉积时间为1min。
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