納米石墨烯復合鎳基鍍層及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種納米石墨烯復合鎳基鍍層及其制備方法。本發明專利技術采用納米化學復合鍍工藝制備在鍍層中含有化學修飾的納米石墨烯和納米稀土氧化物的鎳基復合鍍層，在化學鍍液和電鍍液中，含有3～16g/L的納米稀土氧化物和3～15g/L納米石墨烯。本發明專利技術不需要復雜的設備，使得鍍層的硬度、耐磨性顯著提高，光潔度和致密性得到改善，氣孔率大幅度下降，出現“無氣孔鍍層”概念，適合于中試化、工業化生產。本發明專利技術耐磨性高，有自潤滑功能，能最大限度地降低界面摩擦系數，實現零磨損，使鍍層的可變結構參數及復合效應得到充分發揮，產生出最佳宏觀性能。

Nano graphene composite nickel base coating and preparation method thereof

The invention discloses a nano graphene composite nickel base coating and a preparation method thereof. Ni based composite coatings with the nanometer composite electroless plating preparation in the coating containing chemically modified graphene nano and nano rare earth oxides, in liquid chemical plating and electroplating liquid, containing 3 ~ 16g/L and 3 ~ 15g/L nano rare earth oxide nano graphene. The invention does not need complex equipment, the microhardness, wear resistance is improved obviously, smoothness and compactness are improved, the porosity decreased greatly, there is no stomatal coating \concept, suitable for pilot and industrialized production. The invention has high wear resistance, self lubrication function, can minimize the friction coefficient, zero wear, the variable structure parameters of coating and composite effect into full play, produce the best macroeconomic performance.

【技術實現步驟摘要】
納米石墨烯復合鎳基鍍層及其制備方法
本專利技術涉及表面鍍覆
，尤其涉及一種納米石墨烯復合鎳基鍍層及其制備方法。
技術介紹
納米復合鍍層的功能具有基質金屬與復合微粒的雙重性質。由于復合微粒嵌入到金屬中，改變了材料的表面形貌，甚至結構，從而提高了復合鍍層的表面特性如耐磨性、耐蝕性、抗高溫氧化性等。為滿足工程中對材料性能越來越高的要求，新結構和獨特功能的復合材料越來越被人們所發現。鎳基納米復合鍍層，因具有耐磨損、耐腐蝕、抗高溫氧化、潤滑和催化等性能，越來越受到研究者和使用者們的青睞。鎳基復合鍍層表面性質的改善和提高使得復合電鍍技術越來越趨向成熟。將非水溶性的納米固體微粒加入到電鍍溶液中,在電鍍過程中使其與主體金屬共沉積在基材上，得到的鍍層即為納米復合鍍層。該類鍍層具有比普通復合鍍層更優異的性能,可大大提高鍍層的工作溫度、耐磨性、耐蝕性等。因而納米復合電鍍技術已成為近年來國內外競相研究的熱點。目前已制備出多種具有不同功能的納米復合鍍層,并有部分工藝已應用到生產實踐中。納米微粒的加入能顯著提高復合鍍層的性能，并能節省材料，減少污染，因而納米復合電鍍技術的研究與應用有廣闊的發展前景。
技術實現思路
為了克服現有技術存在的上述不足，本專利技術提供一種防止粘結的納米石墨烯鎳基復合鍍層及其制備方法；鎳基鍍層中的納米稀土氧化物和納米石墨烯具有良好的圓體潤滑和減磨性能，納米石墨烯鎳基復合鍍層非晶鍍層具有很高的硬度和提高運動組件的耐磨性能。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案如下介紹。本專利技術提供一種納米石墨烯復合鎳基鍍層，其是含有化學修飾的納米稀土氧化物和納米石墨烯的鎳基復合鍍層。本專利技術還提供一種上述的納米石墨烯復合鎳基鍍層的制備方法，其采用化學復合鍍或者復合電沉積的方法制備鎳基鍍層；在化學復合鍍液和電鍍液中，含有納米稀土氧化物3～16g/L和3～15g/L納米石墨烯。優選的，所述納米稀土氧化物選自納米氧化鑭或納米氧化鈰的一種或兩種。本專利技術中，采用化學復合鍍時，化學鍍液的配方如下：乙酸鎳16～40g/L，次亞磷酸鈉15～35g/L，乙酸鈉3～58g/L，檸檬酸鈉7～72g/L，乳酸5～30g/L，納米稀土氧化物3～16g/L和納米石墨烯3～15g/L；pH＝4～14。本專利技術中，化學復合鍍時，將化學鍍液加熱到68～93℃，鍍覆時間為0.6～3.2h。本專利技術中，采用復合電沉積的方法時，電鍍液的配方如下：乙酸鎳120～296g/L，氯化鎳15～80g/L，硼酸3～30g/L，亞磷酸或次亞磷酸鈉4～48g/L，硫酸鈉10～96g/L，納米稀土氧化物3～16g/L，納米石墨烯3～15g/L；pH＝2～5。本專利技術中，采用復合電沉積的方法時，將電鍍液加熱到25～75℃，在陰極電流密度1.5～3.5A/dm2下鍍覆0.6～3.3小時。上述制備方法中，所述納米稀土氧化物選自納米氧化鑭或納米氧化鈰的一種或兩種。和現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：在鍍層中引入高度彌散的納米石墨烯和納米稀土氧化物，構成所謂納米復合鍍層，其表面電接觸特性會發生很大變化，并可按照設計要求實現功能性的改進。納米粒子的引入方式和后工序加工是納米復合電鍍的主要技術關鍵，前者保證復合鍍層的制取，后者有助于進一步發揮復合鍍層的最佳功能。獲得的納米復合鍍層具有低摩擦效應；復合鍍層中納米粒子的含量，針對不同的電接觸組件，對應不同的最佳含量，可獲得最小的摩擦系數。彌散強化效應：復合鍍層中，由于高硬度納米粒子的引入，提高了整體的硬度和耐磨性。納米石墨烯一端深嵌于鍍層中，一端外露，憑借納米石墨烯自身的高硬度、高韌性、自潤滑特性，提高了鍍層的抗塑性流變和犁削的能力，從而使耐磨性提高。這種鍍層可防止航天飛行器中運動構件或接觸對偶摩擦副的真空冷焊行為，因此在航空航天、機械、化工等工業領域具有廣泛的應用前景。該專利技術材料來源廣闊、價格低廉、制備成本低、生產過程無污染，適合于中試化、工業化生產。具體實施方式實施例中，納米氧化鑭、納米氧化鈰和納米石墨烯的粒徑小于75納米，自制，也可購買相同指標產品。實施例1鈦合金經除油、堿性浸蝕和酸性浸蝕后，通過二次浸鋅和預鍍無電沉鎳，然后用納米化學復合鍍方法在鈦合金基體上鍍覆含有納米稀土氧化物和納米石墨烯的Ni基復合鍍層。其鍍覆方法如下：(1)配制化學鍍液其組成為：乙酸鎳28g/L，次亞磷酸鈉20g/L，乙酸鈉24g/L，檸檬酸鈉26g/L，乳酸21g/L。納米氧化鑭16g/L和12g/L納米石墨烯；用醋酸或氨水調整鍍液的pH值，pH＝4.5(2)鍍件除油、活化、預鍍；(3)鍍液加熱到88℃，鍍覆時間0.3～l.2小時。納米復合鍍層的摩擦系數為0.018～0.030，而用濺射方法獲得納米稀土氧化物和納米石墨烯薄膜的摩擦系數在0.013到0.045。實施例2非晶合金經除油和酸性浸蝕后用納米化學復合鍍方法在鋯基大塊非晶合金基體上鍍覆方法鍍覆含有納米稀土氧化物和納米石墨烯的Ni基復合鍍層。其鍍覆方法如下：(1)配制納米化學復合鍍液其組成為：乙酸鎳26g/L，24g/L，乙酸鈉23g/L，檸檬酸鈉32g/L，乳酸25g/L，15g/L的納米氧化鈰和16g/L納米石墨烯；用醋酸(硫酸銨)和醋酸鈉(氨水)調整鍍液的pH值，pH＝8.5；(2)鍍件除油、活化、預鍍；(3)鍍液加熱到90℃，鍍覆時間0.5～1.3小時。納米復合鍍層的摩擦系數為0.020～0.040，而用濺射方法獲得納米稀土氧化物和納米石墨烯薄膜的摩擦系數在0.012到0.044。實施例3鋁合金經除油、堿性浸蝕和酸性浸蝕后，通過二次浸鋅和預鍍無電沉鎳，然后用納米復合鍍方法在鋁基體上鍍覆含有納米稀土氧化物和納米石墨烯的Ni基復合鍍層。其納米復合電鍍方法如下：(1)配制電鍍液其組成為：乙酸鎳202g/L，硝酸鎳20g/L，次亞磷酸鈉14g/L，硫酸鈉44g/L，18g/L的納米氧化鈰和14g/L納米石墨烯；用硫酸和氨水調整鍍液的pH值，pH＝2.5～4.5；(2)鍍件除油、活化、預鍍；(3)鍍液加熱到55～60℃，陰極電流密度1A/dm2下，鍍覆時間0.45～1.35小時。納米復合鍍層的摩擦系數為0.025～0.036，而用濺射方法獲得納米稀土氧化物和納米石墨烯薄膜的摩擦系數在0.014到0.0435。實施例4非晶合金經除油和酸性浸蝕后用納米化學復合鍍方法在鋯基大塊非晶合金基體上鍍覆方法鍍覆含有納米稀土氧化物和納米石墨烯的Ni基復合鍍層。電鍍液組成和工藝條件如下：(1)配制電鍍液其組成為：乙酸鎳242g/L，硝酸鎳34g/L，亞磷酸15g/L，硼酸25g/L，8g/L的納米氧化鑭、7g/L的納米氧化鈰和13g/L納米石墨烯；用硫酸和氨水調整鍍液的pH值，pH＝1.5～3.5；(2)鍍件除油、活化、預鍍；(3)鍍液加熱到50～55℃，陰極電流密度1.5A/dm2下，鍍覆時間0.45～1.50小時。納米復合鍍層的摩擦系數為0.029-0.040，而用濺射方法獲得納米稀土氧化物和納米石墨烯薄膜的摩擦系數在0.013到0.045。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種納米石墨烯復合鎳基鍍層，其特征在于：其是納米稀土氧化物和納米石墨烯的鎳基復合鍍層。

【技術特征摘要】
1.一種納米石墨烯復合鎳基鍍層，其特征在于：其是納米稀土氧化物和納米石墨烯的鎳基復合鍍層。2.根據權利要求1所述的納米石墨烯復合鎳基鍍層，其特征在于：所述納米稀土氧化物選自納米氧化鑭或納米氧化鈰的一種或兩種。3.一種根據權利要求1所述的納米石墨烯復合鎳基鍍層的制備方法，其特征在于：其采用化學復合鍍或者復合電沉積的方法制備鎳基鍍層；在化學復合鍍液和電鍍液中，含有3～16g/L納米稀土氧化物和3～15g/L納米石墨烯。4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，采用化學復合鍍時，化學鍍液的配方如下：乙酸鎳16～40g/L，次亞磷酸鈉15～35g/L，乙酸鈉3～58g/L，檸檬酸鈉7～72g/L，乳酸5～30g/L，納米稀土氧化物3～16g/L和納米石墨烯3～15g/L；pH＝4～...

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉斌，
申請(專利權)人：上海應用技術大學，
類型：發明
國別省市：上海,31