CN111411379B - 一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊及其电镀工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊，包括钢辊基材，表面依次形成冲击镍层、镀铜层、镍磷非晶合金层，电镀工艺包括如下步骤：S1：将钢辊基材置于电镀液中形成冲击镍层；S2：将钢辊基材浸入装有电镀铜液的电解槽A中形成镀铜层，制得预镀辊；S3：将预镀辊浸入乙酸溶液中，取去离子水A冲洗预镀辊表面，后将预镀辊放入电解槽B中，预镀辊完全浸入复合镀液；S4：将预镀辊与电源阴极相连，将钛网电极和装满镍饼的钛篮阳极连接至电源阳极，电镀形成镍磷非晶合金层，制得镍磷合金辊；S5：将镍磷合金辊冷却后进行微结构加工，制得用于微结构加工的低应力镍磷合金辊。本发明得到的低应力镍磷合金辊更适合用于高精度结构加工。

Description

一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊及其电镀工艺
技术领域
本发明涉及金属表面处理领域，尤其涉及一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊及其电镀工艺。
背景技术
电镀非晶合金是提升材料功能的一个工程技术分支，因非晶材料其独特的性能而在近年来备受关注。非晶合金材料由于不具有晶界，因此在耐磨性和耐腐蚀性方面相较于传统合金具有很大的优势。在非晶合金材料中，最被广泛研究与应用的就是镍磷合金，根据含磷量的不同，镍磷合金的结构与性能也有较大的差异，含磷量达到1％的镍磷合金是过饱和固溶体的非平衡合金；含磷量达到3％，镍磷合金的晶粒就会发生显著细化；镍磷合金的含磷量达到8％时就能获得单相的非晶态合金，没有晶界存在，耐腐蚀性大大增强；镍磷合金的含磷量达到15％时，磷的电子排布式发生变化，3d层不饱和电子层被P层给予的电子填满，波尔磁子消失，其内、外轨型和空间构型更稳定，镍磷合金的微观组织更稳定。
虽然电镀镍磷合金自发明之始已经走过了半个世纪之久，但其电流效率低，稳定性差，镀层应力较大等缺陷仍大大限制了其在工业上的使用。传统电镀工艺普遍采用次亚磷酸钠，虽然次亚磷酸钠具有pH范围较广、电流效率高的优势，但也存在稳定性差且极易被氧化为亚磷酸钠的缺陷。而传统电镀工艺采用亚磷酸钠进行电镀时，则存在电流效率低下、成品的孔隙率高等缺陷，且在电镀过程中伴随着磷元素的消耗，成品的厚镀层往往呈现出分层的缺陷，且内应力较大，层与层之间缺陷较多，无法满足CNC精密加工的要求。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的镍磷合金镀层存在较大内应力和缺陷、电镀工艺存在电流效率低且孔隙率高等缺陷，提供了一种新的用于微结构加工的低应力镍磷合金辊及其电镀工艺。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊，包括钢辊基材，所述钢辊基材的表面通过电镀依次形成冲击镍层、镀铜层、镍磷非晶合金层，所述镀铜层的厚度为200～1000微米，所述镍磷非晶合金层的厚度为300～800微米，所述镀铜层的HV硬度为380～400，所述镍磷非晶合金层的HV硬度为580～650，所述镍磷非晶合金层的磷含量为10～18％、镍含量为82～90％。
在上述的镍磷合金辊结构中，冲击镍层在钢辊基材表面形成很薄的闪镀层，且结晶细致，有利于镀层与钢辊基材之间形成良好的结合力。镀铜层作为预镀层，具有高光亮、高整平、高分散性、与其他金属层的结合力好、镀层致密等优点，能有效提高镀层之间的结合力并减少镀层之间的微观缺陷。本发明在钢辊基材表面设置超厚(≥300微米)、高磷含量且致密、低应力的镍磷非晶合金层，能够使整个低应力高硬度的镍磷合金辊性能优良，适合用于高精度结构加工。
作为优选，上述所述的一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊，所述镍磷非晶合金层的表面粗糙度Ra<0.3μm。
将镍磷非晶合金层的表面粗糙度控制在上述范围内，能够节约后续加工合金辊的时间，从而提高生产效率。
作为优选，上述所述的一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊，所述钢辊基材为45号钢或304不锈钢。
选用45号钢或304不锈钢作为钢辊基材的材料，不仅易于获取，且硬度适宜，能节约镍磷合金辊整体造价。
一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊的电镀工艺，包括如下步骤：
S1：将所述钢辊基材充分除油、酸洗活化后，置于含有200～250g/L的氯化镍和150～200mL/L的盐酸的电镀液中，其中所述氯化镍、盐酸按质量份比例为1：0.72～1：1.2的比例混合，所述钢辊基材在4～10A/dm2的电流密度以及室温条件下电镀60～100S，形成所述冲击镍层；
S2：将镀有所述冲击镍层的钢辊基材充分水洗活化后全浸入或半浸入装有电镀铜液的电解槽A中，所述电解槽A设有水平旋转机构，将所述水平旋转机构的转速设定为5～8转/分钟，并在15～30A/dm2的电流密度、35～45℃的温度条件下电镀5～15h，形成所述镀铜层，制得预镀辊；
S3：将所述预镀辊浸入除油液中充分去油，然后将所述预镀辊浸入5～17％浓度的乙酸溶液中清洗180～300S，取去离子水A持续冲洗所述预镀辊表面，清洗后将所述预镀辊放入装有复合镀液以及设置有垂直旋转机构的电解槽B中，所述预镀辊通过所述垂直旋转机构悬挂于所述电解槽B中并完全浸入所述复合镀液；
S4：将所述预镀辊与电源阴极相连，取与所述钢辊基材等长的钛网电极和装满镍饼的钛篮阳极并将钛网电极和钛篮阳极连接至电源阳极，接着将所述预镀辊的转速设定为10～30转/分钟，并在1～1.1A/dm2的电流密度、42～45℃的温度条件下电镀36～96h，形成所述镍磷非晶合金层，将所述预镀辊从所述复合镀液中取出，用去离子水B将所述预镀辊表面残余镀液洗去，制得镍磷合金辊；
S5：将所述镍磷合金辊自然冷却至22～23℃，然后在镍磷非晶合金层表面进行微结构加工，最终制得用于微结构加工的低应力镍磷合金辊。
在上述步骤S1中，预镀冲击镍层是为了增强后续镀铜层与钢辊基材的结合力，若在钢辊基材上直接镀铜易形成疏松的置换铜层，从而极大影响镀层间的结合力。同时预镀冲击镍层能防止钢辊基材在活化后再次钝化的情况。
在上述步骤S2中，通过电镀铜液形成的镀铜层能提高镀层硬度。
在上述步骤S3、S4中，对预镀辊表面进行清洗，洗去表面的电镀铜液后进行电镀镍磷非晶合金层，能够保证镍磷非晶合金层的品质。
在上述步骤S5中，对镍磷合金辊进行微结构加工，来满足CNC精密加工的要求，使最终制得的镍磷合金辊适用于实际的生产制造。
作为优选，上述所述的一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊的电镀工艺，所述步骤S3中，每1L所述复合镀液由如下组份组成：硫酸镍90～105g、亚磷酸35～40g、乙醇酸18～22g、柠檬酸25～30g、氢氧化钠30～35g、糖精钠水合物4.5～6g、十二烷基硫酸钠0.05～0.1g、硼酸35～40g、氯化镧0.45～0.75g、余量为去离子水C，在42～45℃环境下，所述复合镀液的pH值为2.5～2.8。
上述复合镀液采用乙醇酸和柠檬酸双络合剂，配合小电流电镀，能够调节元素的析出电位，在长时间的电镀过程中能使反应界面处的磷元素浓度不发生过大的改变，使得镀层成分与结构更均匀。上述复合镀液还采用氯化镧作为重要组份之一，氯化镧可以改善镀液的分散能力，同时显著提升电流效率，使电流效率可达50％以上，由于稀土元素具有丰富的能级，会在电极表面发生特性吸附，进而改变双电层的结构，从而改变镍磷元素的扩散与沉积过程，改善镀层结构，促进非晶形成，并且加入稀土元素使得镀层表面更加细致，并提升了镀层的显微硬度。而糖精钠水合物易产生特性吸附，能有效去除镀层的宏观内应力。糖精钠水合物的使用量限定在以上范围内，能够更好地提升镀液的稳定性。通过以上组分形成的复合镀液稳定性强，实际生产使用寿命达5年以上，不仅节约生产成本，而且减少了废弃镀液对环境造成的污染。
作为优选，上述所述的一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊的电镀工艺，所述步骤S3中，所述复合镀液的制备方法如下：
Q1：所述电解槽B中还设置有磁力搅拌器，取上述配比的硫酸镍、亚磷酸、乙醇酸、柠檬酸、糖精钠水合物、十二烷基硫酸钠、硼酸、氯化镧加入电解槽B中，再取去离子水C加入电解槽B中，接着通过所述磁力搅拌器进行搅拌，搅拌温度保持在42～45℃，搅拌0.5～1h；
Q2：待各组分完全溶解后，再逐步加入氢氧化钠调试溶液的PH值，最终制得在42～45℃环境下pH值为2.5～2.8的复合镀液。
上述制备步骤中，采用磁力搅拌器能线性的调整磁子搅拌速率，加速组份的扩散速度，降低复合镀液的浓差极化，提高阴极电流密度，形成稳定均匀的复合镀液。
作为优选，上述所述的一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊的电镀工艺，所述步骤S1、S2、S4中，在电镀过程中通入压缩空气并进行搅拌。
电镀时，通入压缩空气能达到充分搅拌镀液的目的，进一步提高镀液的对流传质速度，及时补充阴极区预镀离子，从而降低浓差极化作用的影响。搅拌还可以及时驱除钢辊表面的气泡，减少镀层针孔、麻点的产生。
作为优选，上述所述的一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊的电镀工艺，所述步骤S1、S2、S3中，所述电镀液、电镀铜液、复合镀液均采用连续过滤方式进行过滤。
对电镀液、电镀铜液、复合镀液先进行连续过滤能够有效去除镀液杂质，提高镀层质量，且连续过滤的效率较高，减少故障，适用于批量化生产。
作为优选，上述所述的一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊的电镀工艺，所述步骤S2中，每1L所述电镀铜液由如下组份组成：硫酸铜200～280g、硫酸55～70g、氯化钠0.13～0.25g、硬化剂6～9ml、整平剂2～3ml，电镀时向所述电镀铜液中按照80～120mL/(kA·h)的消耗量补加硬化剂和整平剂。
在上述组份中，选用硬化剂作为酸性的电镀铜液的组份之一，能够改善阴极的极化作用，改变镀层晶粒尺寸及晶格参数，进一步改变晶格结构，从而改善镀层的内应力并提高镀层硬度。而整平剂能提高镀层的平整度，硬化剂和整平剂相互配合，能够使镀铜层具有平整的表层，能更好的与镍磷非晶合金层结合。其中硬化剂具体可以选用日本大和COSMO-G型硬化剂，整平剂具体可以选用日本大和210型整平剂。
作为优选，上述所述的一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊的电镀工艺，所述步骤S2中，在电镀过程中采用磷铜阳极板作为阳极，所述磷铜阳极板的磷含量为0.006％，所述步骤S1、S4中，在电镀过程中采用含硫镍饼作为阳极，所述含硫镍饼的硫含量为0.01～0.03％，所述步骤S4中，所述钛网电极为镀铂金钛网，所述镀铂金钛网上的铂层厚度为1～5μm。
采用磷铜阳极板、含硫镍饼作为电镀阳极，能够有效防止电镀过程中阳极钝化，从而影响阳极的电流效率，采用镀铂金钛网作为电极，可以更好地稳定复合镀液的PH值和镍离子浓度。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图；
图2为本发明中设有水平旋转机构的电解槽A的结构示意图；
图3为本发明中设有垂直旋转机构和磁力搅拌器的电解槽B的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-3和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但它们不是对本发明的限制：
实施例1
一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊，包括钢辊基材4，所述钢辊基材4的表面通过电镀依次形成冲击镍层3、镀铜层2、镍磷非晶合金层1，所述镀铜层2的厚度为200微米，所述镍磷非晶合金层1的厚度为300微米，所述镀铜层2的HV硬度为380，所述镍磷非晶合金层1的HV硬度为580，所述镍磷非晶合金层1的磷含量为10％、镍含量为82％。
作为优选，所述镍磷非晶合金层1的表面粗糙度Ra<0.3μm。
作为优选，所述钢辊基材4为45号钢或304不锈钢。
一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊的电镀工艺，包括如下步骤：
S1：将所述钢辊基材4充分除油、酸洗活化后，置于含有200g/L的氯化镍和150mL/L的盐酸的电镀液中，其中所述氯化镍、盐酸按质量份比例为1：0.72的比例混合，所述钢辊基材4在4A/dm2的电流密度以及室温条件下电镀60S，形成所述冲击镍层3；
S2：将镀有所述冲击镍层3的钢辊基材4充分水洗活化后全浸入或半浸入装有电镀铜液的电解槽A5中，所述电解槽A5设有水平旋转机构6，将所述水平旋转机构6的转速设定为5转/分钟，并在15A/dm2的电流密度、35℃的温度条件下电镀5h，形成所述镀铜层2，制得预镀辊9；
S3：将所述预镀辊9浸入除油液中充分去油，然后将所述预镀辊9浸入5％浓度的乙酸溶液中清洗180S，取去离子水A持续冲洗所述预镀辊9表面，清洗后将所述预镀辊9放入装有复合镀液以及设置有垂直旋转机构11的电解槽B10中，所述预镀辊9通过所述垂直旋转机构11悬挂于所述电解槽B10中并完全浸入所述复合镀液；
S4：将所述预镀辊9与电源阴极相连，取与所述钢辊基材4等长的钛网电极7和装满镍饼的钛篮阳极8并将钛网电极7和钛篮阳极8连接至电源阳极，接着将所述预镀辊9的转速设定为10转/分钟，并在1A/dm2的电流密度、42℃的温度条件下电镀36h，形成所述镍磷非晶合金层1，将所述预镀辊9从所述复合镀液中取出，用去离子水B将所述预镀辊9表面残余镀液洗去，制得镍磷合金辊；
S5：将所述镍磷合金辊自然冷却至22℃，然后在镍磷非晶合金层1表面进行微结构加工，最终制得用于微结构加工的低应力镍磷合金辊。
作为优选，所述步骤S3中，每1L所述复合镀液由如下组份组成：硫酸镍90g、亚磷酸35g、乙醇酸18g、柠檬酸25g、氢氧化钠30g、糖精钠水合物4.5g、十二烷基硫酸钠0.05g、硼酸35g、氯化镧0.45g、余量为去离子水C，在42～45℃环境下，所述复合镀液的pH值为2.5。
作为优选，所述步骤S3中，所述复合镀液的制备方法如下：
Q1：所述电解槽B10中还设置有磁力搅拌器12，取上述配比的硫酸镍、亚磷酸、乙醇酸、柠檬酸、糖精钠水合物、十二烷基硫酸钠、硼酸、氯化镧加入电解槽B10中，再取去离子水C加入电解槽B10中，接着通过所述磁力搅拌器12进行搅拌，搅拌温度保持在42℃，搅拌0.5h；
Q2：待各组分完全溶解后，再逐步加入氢氧化钠调试溶液的PH值，最终制得在42～45℃环境下pH值为2.5的复合镀液。
作为优选，所述步骤S1、S2、S4中，在电镀过程中通入压缩空气并进行搅拌。
作为优选，所述步骤S1、S2、S3中，所述电镀液、电镀铜液、复合镀液均采用连续过滤方式进行过滤。
作为优选，所述步骤S2中，每1L所述电镀铜液由如下组份组成：硫酸铜200g、硫酸55g、氯化钠0.13g、硬化剂6ml、整平剂2ml，电镀时向所述电镀铜液中按照80mL/(kA·h)的消耗量补加硬化剂和整平剂。
作为优选，所述步骤S2中，在电镀过程中采用磷铜阳极板作为阳极，所述磷铜阳极板的磷含量为0.006％，所述步骤S1、S4中，在电镀过程中采用含硫镍饼作为阳极，所述含硫镍饼的硫含量为0.01％，所述步骤S4中，所述钛网电极7为镀铂金钛网，所述镀铂金钛网上的铂层厚度为1μm。
实施例2
一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊，包括钢辊基材4，所述钢辊基材4的表面通过电镀依次形成冲击镍层3、镀铜层2、镍磷非晶合金层1，所述镀铜层2的厚度为1000微米，所述镍磷非晶合金层1的厚度为800微米，所述镀铜层2的HV硬度为400，所述镍磷非晶合金层1的HV硬度为650，所述镍磷非晶合金层1的磷含量为18％、镍含量为90％。
作为优选，所述镍磷非晶合金层1的表面粗糙度Ra<0.3μm。
作为优选，所述钢辊基材4为45号钢或304不锈钢。
一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊的电镀工艺，包括如下步骤：
S1：将所述钢辊基材4充分除油、酸洗活化后，置于含有250g/L的氯化镍和200mL/L的盐酸的电镀液中，其中所述氯化镍、盐酸按质量份比例为1：1.2的比例混合，所述钢辊基材4在10A/dm2的电流密度以及室温条件下电镀100S，形成所述冲击镍层3；
S2：将镀有所述冲击镍层3的钢辊基材4充分水洗活化后全浸入或半浸入装有电镀铜液的电解槽A5中，所述电解槽A5设有水平旋转机构6，将所述水平旋转机构6的转速设定为8转/分钟，并在30A/dm2的电流密度、45℃的温度条件下电镀15h，形成所述镀铜层2，制得预镀辊9；
S3：将所述预镀辊9浸入除油液中充分去油，然后将所述预镀辊9浸入17％浓度的乙酸溶液中清洗300S，取去离子水A持续冲洗所述预镀辊9表面，清洗后将所述预镀辊9放入装有复合镀液以及设置有垂直旋转机构11的电解槽B10中，所述预镀辊9通过所述垂直旋转机构11悬挂于所述电解槽B10中并完全浸入所述复合镀液；
S4：将所述预镀辊9与电源阴极相连，取与所述钢辊基材4等长的钛网电极7和装满镍饼的钛篮阳极8并将钛网电极7和钛篮阳极8连接至电源阳极，接着将所述预镀辊9的转速设定为30转/分钟，并在1.1A/dm2的电流密度、45℃的温度条件下电镀96h，形成所述镍磷非晶合金层1，将所述预镀辊9从所述复合镀液中取出，用去离子水B将所述预镀辊9表面残余镀液洗去，制得镍磷合金辊；
S5：将所述镍磷合金辊自然冷却至23℃，然后在镍磷非晶合金层1表面进行微结构加工，最终制得用于微结构加工的低应力镍磷合金辊。
作为优选，所述步骤S3中，每1L所述复合镀液由如下组份组成：硫酸镍105g、亚磷酸40g、乙醇酸22g、柠檬酸30g、氢氧化钠35g、糖精钠水合物6g、十二烷基硫酸钠0.1g、硼酸40g、氯化镧0.75g、余量为去离子水C，在42～45℃环境下，所述复合镀液的pH值为2.8。
作为优选，所述步骤S3中，所述复合镀液的制备方法如下：
Q1：所述电解槽B10中还设置有磁力搅拌器12，取上述配比的硫酸镍、亚磷酸、乙醇酸、柠檬酸、糖精钠水合物、十二烷基硫酸钠、硼酸、氯化镧加入电解槽B10中，再取去离子水C加入电解槽B10中，接着通过所述磁力搅拌器12进行搅拌，搅拌温度保持在45℃，搅拌1h；
Q2：待各组分完全溶解后，再逐步加入氢氧化钠调试溶液的PH值，最终制得在42～45℃环境下pH值为2.8的复合镀液。
作为优选，所述步骤S1、S2、S4中，在电镀过程中通入压缩空气并进行搅拌。
作为优选，所述步骤S1、S2、S3中，所述电镀液、电镀铜液、复合镀液均采用连续过滤方式进行过滤。
作为优选，所述步骤S2中，每1L所述电镀铜液由如下组份组成：硫酸铜280g、硫酸70g、氯化钠0.25g、硬化剂9ml、整平剂3ml，电镀时向所述电镀铜液中按照120mL/(kA·h)的消耗量补加硬化剂和整平剂。
作为优选，所述步骤S2中，在电镀过程中采用磷铜阳极板作为阳极，所述磷铜阳极板的磷含量为0.006％，所述步骤S1、S4中，在电镀过程中采用含硫镍饼作为阳极，所述含硫镍饼的硫含量为0.03％，所述步骤S4中，所述钛网电极7为镀铂金钛网，所述镀铂金钛网上的铂层厚度为5μm。
实施例3
一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊，包括钢辊基材4，所述钢辊基材4的表面通过电镀依次形成冲击镍层3、镀铜层2、镍磷非晶合金层1，所述镀铜层2的厚度为600微米，所述镍磷非晶合金层1的厚度为550微米，所述镀铜层2的HV硬度为390，所述镍磷非晶合金层1的HV硬度为615，所述镍磷非晶合金层1的磷含量为14％、镍含量为86％。
作为优选，所述镍磷非晶合金层1的表面粗糙度Ra<0.3μm。
作为优选，所述钢辊基材4为45号钢或304不锈钢。
一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊的电镀工艺，包括如下步骤：
S1：将所述钢辊基材4充分除油、酸洗活化后，置于含有225g/L的氯化镍和175mL/L的盐酸的电镀液中，其中所述氯化镍、盐酸按质量份比例为1：0.96的比例混合，所述钢辊基材4在7A/dm2的电流密度以及室温条件下电镀80S，形成所述冲击镍层3；
S2：将镀有所述冲击镍层3的钢辊基材4充分水洗活化后全浸入或半浸入装有电镀铜液的电解槽A5中，所述电解槽A5设有水平旋转机构6，将所述水平旋转机构6的转速设定为7转/分钟，并在22.5A/dm2的电流密度、40℃的温度条件下电镀10h，形成所述镀铜层2，制得预镀辊9；
S3：将所述预镀辊9浸入除油液中充分去油，然后将所述预镀辊9浸入11％浓度的乙酸溶液中清洗240S，取去离子水A持续冲洗所述预镀辊9表面，清洗后将所述预镀辊9放入装有复合镀液以及设置有垂直旋转机构11的电解槽B10中，所述预镀辊9通过所述垂直旋转机构11悬挂于所述电解槽B10中并完全浸入所述复合镀液；
S4：将所述预镀辊9与电源阴极相连，取与所述钢辊基材4等长的钛网电极7和装满镍饼的钛篮阳极8并将钛网电极7和钛篮阳极8连接至电源阳极，接着将所述预镀辊9的转速设定为20转/分钟，并在1.05A/dm2的电流密度、43℃的温度条件下电镀60h，形成所述镍磷非晶合金层1，将所述预镀辊9从所述复合镀液中取出，用去离子水B将所述预镀辊9表面残余镀液洗去，制得镍磷合金辊；
S5：将所述镍磷合金辊自然冷却至22℃，然后在镍磷非晶合金层1表面进行微结构加工，最终制得用于微结构加工的低应力镍磷合金辊。
作为优选，所述步骤S3中，每1L所述复合镀液由如下组份组成：硫酸镍97.5g、亚磷酸37.5g、乙醇酸20g、柠檬酸27.5g、氢氧化钠32.5g、糖精钠水合物5.25g、十二烷基硫酸钠0.07g、硼酸37.5g、氯化镧0.6g、余量为去离子水C，在42～45℃环境下，所述复合镀液的pH值为2.7。
作为优选，所述步骤S3中，所述复合镀液的制备方法如下：
Q1：所述电解槽B10中还设置有磁力搅拌器12，取上述配比的硫酸镍、亚磷酸、乙醇酸、柠檬酸、糖精钠水合物、十二烷基硫酸钠、硼酸、氯化镧加入电解槽B10中，再取去离子水C加入电解槽B10中，接着通过所述磁力搅拌器12进行搅拌，搅拌温度保持在43℃，搅拌0.7h；
Q2：待各组分完全溶解后，再逐步加入氢氧化钠调试溶液的PH值，最终制得在42～45℃环境下pH值为2.7的复合镀液。
作为优选，所述步骤S1、S2、S4中，在电镀过程中通入压缩空气并进行搅拌。
作为优选，所述步骤S1、S2、S3中，所述电镀液、电镀铜液、复合镀液均采用连续过滤方式进行过滤。
作为优选，所述步骤S2中，每1L所述电镀铜液由如下组份组成：硫酸铜240g、硫酸62.5g、氯化钠0.19g、硬化剂7.5ml、整平剂2.5ml，电镀时向所述电镀铜液中按照100mL/(kA·h)的消耗量补加硬化剂和整平剂。
作为优选，所述步骤S2中，在电镀过程中采用磷铜阳极板作为阳极，所述磷铜阳极板的磷含量为0.006％，所述步骤S1、S4中，在电镀过程中采用含硫镍饼作为阳极，所述含硫镍饼的硫含量为0.02％，所述步骤S4中，所述钛网电极7为镀铂金钛网，所述镀铂金钛网上的铂层厚度为3μm。
实施例4
取上述各实施例得到的镍磷合金辊，取现有的韩国OSP株式会社生产的镍磷合金辊作为对比例，然后进行微结构加工，并对金刚石刀具磨损量、镍磷合金辊涂布寿命两项性能进行测试，测试方法如下：
一、金刚石刀具磨损量测试：先将样品辊的镍磷非晶合金层研磨到200微米的厚度，然后采用同一精密加工机进行同一微结构加工，并使用同一批次的金刚石刀具，加工相同时间后，使用显微镜对金刚石刀具刀尖的磨损量进行检测。
评价标准：测得金刚石刀具刀尖的磨损量越大，则越不适合加工微结构。
二、镍磷合金辊涂布寿命测试：取样品辊投入同一条涂布生产线进行涂布生产，将同批次的胶水涂布在PET膜上，测得样品辊的涂布寿命。
评价标准：测得涂布寿命越长，则镍磷合金辊的生产效率越高。
本发明各实施例得到的镍磷合金辊和对比例性能参数参见表1：
表1
样品 刀具磨损量 涂布寿命
实施例1 1.2μm 10.2万米
实施例2 0.8μm 15.7万米
实施例3 1.5μm 13.4万米
对比例 2.8μm 8.7万米
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (1)

1.一种用于微结构加工的低应力镍磷合金辊，包括钢辊基材（4），其特征在于：所述钢辊基材（4）的表面通过电镀依次形成冲击镍层（3）、镀铜层（2）、镍磷非晶合金层（1），所述镀铜层（2）的厚度为200~1000微米，所述镍磷非晶合金层（1）的厚度为300~800微米，所述镀铜层（2）的HV硬度为380~400，所述镍磷非晶合金层（1）的HV硬度为580~650，所述镍磷非晶合金层（1）的磷含量为18%、镍含量为82%，所述镍磷非晶合金层（1）的表面粗糙度Ra<0.3μm，所述钢辊基材（4）为45号钢或304不锈钢，其电镀工艺包括如下步骤：
S1：将所述钢辊基材（4）充分除油、酸洗活化后，置于含有200~250g/L的氯化镍和150~200mL/L的盐酸的电镀液中，所述钢辊基材（4）在4~10A/dm²的电流密度以及室温条件下电镀60~100s ，形成所述冲击镍层（3）；
S2：将镀有所述冲击镍层（3）的钢辊基材（4）充分水洗活化后全浸入或半浸入装有电镀铜液的电解槽A（5）中，所述电解槽A（5）设有水平旋转机构（6），将所述水平旋转机构（6）的转速设定为5~8转/分钟，并在15~30A/dm²的电流密度、35~45℃的温度条件下电镀5~15h，形成所述镀铜层（2），制得预镀辊（9）；
S3：将所述预镀辊（9）浸入除油液中充分去油，然后将所述预镀辊（9）浸入5~17%浓度的乙酸溶液中清洗180~300s ，取去离子水A持续冲洗所述预镀辊（9）表面，清洗后将所述预镀辊（9）放入装有复合镀液以及设置有垂直旋转机构（11）的电解槽B（10）中，所述预镀辊（9）通过所述垂直旋转机构（11）悬挂于所述电解槽B（10）中并完全浸入所述复合镀液；
S4：将所述预镀辊（9）与电源阴极相连，取与所述钢辊基材（4）等长的钛网电极（7）和装满镍饼的钛篮阳极（8）并将钛网电极（7）和钛篮阳极（8）连接至电源阳极，接着将所述预镀辊（9）的转速设定为10~30转/分钟，并在1~1.1A/dm2的电流密度、42~45℃的温度条件下电镀36~96h，形成所述镍磷非晶合金层（1），将所述预镀辊（9）从所述复合镀液中取出，用去离子水B将所述预镀辊（9）表面残余镀液洗去，制得镍磷合金辊；
S5：将所述镍磷合金辊自然冷却至22~23℃，然后在镍磷非晶合金层（1）表面进行微结构加工，最终制得用于微结构加工的低应力镍磷合金辊；
所述步骤S1、S2、S4中，在电镀过程中通入压缩空气并进行搅拌；
所述步骤S1、S2、S3中，所述电镀液、电镀铜液、复合镀液均采用连续过滤方式进行过滤；
所述步骤S2中，每1L所述电镀铜液由如下组份组成：硫酸铜200~280g、硫酸55~70g、氯化钠0.13~0.25g、硬化剂6~9ml、整平剂2~3ml，电镀时向所述电镀铜液中按照80~120mL/(kA·h)的消耗量补加硬化剂和整平剂；
所述步骤S2中，在电镀过程中采用磷铜阳极板作为阳极，所述磷铜阳极板的磷含量为0.006%，所述步骤S1、S4中，在电镀过程中采用含硫镍饼作为阳极，所述含硫镍饼的硫含量为0.01~0.03%，所述步骤S4中，所述钛网电极（7）为镀铂金钛网，所述镀铂金钛网上的铂层厚度为1~5μm；
所述步骤S3中，每1L所述复合镀液由如下组份组成：硫酸镍90~105g、亚磷酸35~40g、乙醇酸18~22g、柠檬酸25~30g、氢氧化钠30~35g、糖精钠水合物4.5~6g、十二烷基硫酸钠0.05~0.1g、硼酸35~40g、氯化镧0.45~0.75g、余量为去离子水C，在42~45℃环境下，所述复合镀液的pH值为2.5~2.8，其制备方法如下：
Q1：所述电解槽B（10）中还设置有磁力搅拌器（12），取上述配比的硫酸镍、亚磷酸、乙醇酸、柠檬酸、糖精钠水合物、十二烷基硫酸钠、硼酸、氯化镧加入电解槽B（10）中，再取去离子水C加入电解槽B（10）中，接着通过所述磁力搅拌器（12）进行搅拌，搅拌温度保持在42~45℃，搅拌0.5~1h；
Q2：待各组分完全溶解后，再逐步加入氢氧化钠调试溶液的pH 值，最终制得在42~45℃环境下pH值为2.5~2.8的复合镀液。
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