專利名稱：一種用于Zn-Ni-Al₂O₃復合鍍層的刷鍍溶液及制備方法
技術領域：
本發明涉及電刷鍍領域，尤其涉及一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液及制備方法。
背景技術：
電刷鍍是一種從電鍍(槽鍍)發展起來，利用電化學原理在導電工件進行金屬離子沉積形成鍍層的新技術。電刷鍍使用專用電源、鍍筆和刷鍍液，無需常規電鍍槽。在電刷鍍過程中，鍍筆外裹布包套，以一定的壓力與工件保持接觸并作相對運動，在電流的作用下，使得金屬離子沉積在工件表面，從而完成刷鍍工作。電刷鍍技術由于具有設備簡單、工藝靈活、沉積速度快、鍍層和基體材料的結合強度高等優點，因而被廣泛使用于機械零部件的修復，對于大型機械的不解體現場修復或野外搶修具有尤其突出的實用價值。采用電刷鍍技術獲得復合鍍層，其原理是將一種或數種不溶性固體顆粒加到電刷鍍溶液中，使固體微粒與金屬離子共沉積，并使其均勻彌散在金屬鍍層中從而形成復合鍍層，復合鍍層可以大幅度提高鍍層的耐磨性、耐蝕性、抗高溫氧化性能等，因此在表面工程領域有著廣闊的應用價值。中國專利CN 1854350B公開了一種Zn-Fe- SiO2鍍層鋼鐵零部件電鍍方法，溶液成分多，含Fe2+的溶液容易氧化變質，生產維護困難，SiO2粉末的粒度大(0.5 y m 0.9Pm)，鍍層光亮度不高，鍍厚能力差(小于20 um)0

發明內容

本發明的目的在于:提供一種成本低、綠色環保的用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液及其制備方法。本發明的目的通過以下技術方案實現:
一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液，該刷鍍溶液的組成成分為:鎳鹽，含量為100 g / L至150g / L ;鋅鹽，含量為150 g / L至200g / L ;絡合劑，含量為50 g / L至 IOOg / L ;緩沖劑，含量為 20 g / L 至 30g / 1^粒徑為0.0511111至0.111111的 a - Al2O3顆粒，含量為3-5g / L0優選的，所述刷鍍溶液的組成成分為:NiS04 7H20,含量為100 g / L ;ZnSO4 7H20，含量為150 g / L ;酒石酸鉀鈉，含量為50 g / L ;硼酸，含量為20 g / L ;粒徑為0.05 ii m至0.1 ii m的a - Al2O3顆粒，含量為3g / L。優選的，所述刷鍍溶液的組成成分為=NiSO4 7H20,含量為125 g / L ;ZnSO4 *7H20，含量為175 g / L ;酒石酸鉀鈉，含量為75g / L ;硼酸，含量為25 g / L ;粒徑為 0.05 ii m 至 0.1 ii m 的 a - Al2O3 顆粒，含量為 4g / L。優選的，所述刷鍍溶液的組成成分為=NiSO4 7H20,含量為150 g / L ;ZnSO4 *7H20，含量為200 g / L ;酒石酸鉀鈉，含量為100 g / L ;硼酸，含量為30 g / L ;粒徑為0.05 ii m至0.1 ii m的a - Al2O3顆粒，含量為5g / L。
本發明還揭示了一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液的制備方法，包括如下步驟:
第一步，稱取適量鎳鹽、鋅鹽、絡合劑和緩沖劑，將四者先分別溶解于少量純水中，再混合配制成水溶液，使鎳鹽含量為100 g / L至150g / L，鋅鹽含量為150 g / L至200g /L，絡合劑含量為50 g / L至IOOg / L ;緩沖劑含量為20 g / L至30g / L ;
第二步，在第一步制得的水溶液中加入粒徑為0.05 ii m至0.1 ii m的a - Al2O3顆粒，使其含量為3 g / L至5g / L ;
第三步，對第二步制得的加入a - Al2O3顆粒后的水溶液進行攪拌，使a - Al2O3顆粒均勻分散在水溶液中，制得用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液。優選的，所 述第三步中，對第二步制得的加入a - Al2O3顆粒后的水溶液，先進行機械攪拌，后進行超聲振蕩，使a - Al2O3顆粒均勻分散在水溶液中，制得用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液。優選的，所述第三步中，對第二步制得的加入a - Al2O3顆粒后的水溶液，先進行機械攪拌至少30分鐘，后進行超聲振蕩至少30分鐘，使a - Al2O3顆粒均勻分散在水溶液中，制得用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液。優選的，所述用于Zn-N1- Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液的PH值為3_5。本發明的有益效果主要體現在:刷鍍溶液原料中無任何污染源，溶液穩定，質保期長；采用本發明刷鍍溶液刷鍍后，鍍層出光速度快，色澤鏡面光亮，防護能力好；鍍層無須鍍后鈍化處理，可保持外觀不變色；鍍層硬度高，耐磨性好。
具體實施例方式在本發明的具體實施方式
中，復合鍍層為Zn-N1- Al2O3，其中以重量計算，Ni的含量為10%至15%，Al2O3的含量為0.5%至1%，余量為Zn。該復合鍍層使用的溶液由作為主鹽的鎳鹽及鋅鹽，作為絡合劑的酒石酸鉀鈉，作為緩沖劑的硼酸，固體顆粒三氧化二鋁組成。具體為=NiSO4 7H20，含量為100 g / L至150g / L ；ZnSO4 7H20，含量為150 g / L至200g / L ;酒石酸鉀鈉，含量為50 g / L至IOOg / L ;硼酸，含量為 20 g / L 至 30g / L ;粒徑為 0.05 y m 至 0.1 y m 的 a - Al2O3 顆粒，含量為3-5g / L0溶液PH3-5。該溶液的制備方法為:將NiSO4 7H20、ZnSO4 7H20、酒石酸鉀鈉、硼酸分別溶解于純水中，最后混合配制成水溶液，在水溶液中加入固體微粒三氧化二鋁，機械攪拌至少30分鐘，再超聲振蕩至少30分鐘后，獲得鋅鎳合金復合電刷鍍溶液，溶液PH3-5。以下分別介紹三個具體的實施例。實施例1:
實施例1中的最終產品為表面鍍覆有Zn-N1- Al2O3復合鍍層的鏡面輥，該產品的Zn-N1- Al2O3復合鍍層中，以重量計Zn含量為85 %，Ni含量為14.5 %，Al2O3含量為
0.5 %，鍍層的厚度為0.03 mm。該鏡面輥的表面電刷鍍方法，包括在進行電刷鍍之前對所述零部件進行清洗，SP電凈(電化學除油)、活化(電化學除銹、除積碳)，然后進行電刷鍍，最后進行水洗、烘干的步驟。
清洗步驟首先為電凈，用電凈液TGY-1溶液，在正極性、電壓12V下處理約30秒，待工件上水膜均勻推開后完成。然后用水沖洗。隨后為一次活化，用活化液THY-2溶液，在反極性，電壓8V處理約20秒，待表面呈均勻的灰黑色后完成。然后用水沖洗。隨后為二次活化，用活化液THY-3溶液，在反極性，電壓18V處理約40秒，待表面呈均勻的銀灰色后完成。然后用水沖洗。清洗之后刷鍍工作層。用下述配方一的Zn-N1- Al2O3刷鍍溶液，移動鍍筆將刷鍍溶液刷鍍到鋼鐵材料制刷鍍工件的欲鍍表面上，所述電刷鍍機的工作電壓為8V,電流密度約為20A/dm2。所述鍍筆相對于鋼鐵材料的移動速度為15米/分。刷鍍時間約6 min，刷鍍速度0.005 mm/min。刷鍍溶液配方一=NiSO4 7H20 IOOg / L、ZnSO4 7H20 150g / L、酒石酸鉀鈉50g / L、H3B03 為 20g / L、a - Al2O3 為 3g / L，PH 值 3-5。溶液的制備方法為:將NiSO4 7H20、ZnSO4 7H20、酒石酸鉀鈉、硼酸分別溶解于純水中，最后混合配制成水溶液，在水溶液中加入固體微粒三氧化二鋁，機械攪拌30分鐘，再超聲振蕩30分鐘后，獲得鋅鎳合金復合電刷鍍溶液；上述刷鍍溶液配方的PH值檢測為3-5。實施例2:
實施例2中的最終產品為表面鍍覆有Zn-N1- Al2O3復合鍍層的閥門，該產品的Zn-N1-Al2O3復合鍍層中，以重量計Zn含量為87 %，Ni含量為12.3 %，Al2O3含量為0.7 %，鍍層的厚度為0.05mm。和前面介紹的類似，該閥門的表面電刷鍍方法，包括在進行電刷鍍之前對所述零部件進行清洗，即電凈(電化學除油)、活化(電化學除銹、除積碳)，然后進行電刷鍍，最后進行水洗、烘干的步驟。清洗步驟首先為電凈，用電凈液TGY-1溶液，在正極性、電壓12V下處理約30秒，待工件上水膜均勻推開后完成。然后用水沖洗。隨后為一次活化，用活化液THY-2溶液，在反極性，電壓12V處理約20秒，待表面呈均勻的灰黑色后完成。然后用水沖洗。隨后為二次活化，用活化液THY-3溶液，在反極性，電壓20V處理約40秒，待表面呈均勻的銀灰色后完成。然后用水沖洗。清洗之后刷鍍工作層。用下述配方二的Zn-N1- Al2O3刷鍍溶液，移動鍍筆將刷鍍溶液刷鍍到鋼鐵材料的欲鍍表面上，所述電刷鍍機的工作電壓為10V，電流密度約為30A/dm2。所述鍍筆相對于鋼鐵材料的移動速度為12米/分。刷鍍時間約7 min，刷鍍速度0.007 mm/min，鍍層鏡面光亮。刷鍍溶液配方二=NiSO4 7H20 125g / L、ZnSO4 7H20 175g / L、酒石酸鉀鈉75g / L、H3B03 為 25/ 升、a - Al2O3 為 4g / L，PH 值 3-5。該溶液的制備方法為:將NiSO4 7H20、ZnSO4 7H20、酒石酸鉀鈉、硼酸分別溶解于純水中，最后混合配制成水溶液，在水溶液中加入固體微粒三氧化二鋁，機械攪拌30分鐘，再超聲振蕩30分鐘后，獲得鋅鎳合金復合電刷鍍溶液；上述刷鍍溶液配方的PH值檢測為3-5。
實施例3:
實施例3中的最終產品為表面鍍覆有Zn-N1- Al2O3復合鍍層的烘缸，該產品的Zn-N1-Al2O3復合鍍層中，以重量計Zn含量為89 %，Ni含量為10 %，Al2O3含量為I %，鍍層的厚度為0.10mm。和前面介紹的類似，該烘缸的表面電刷鍍方法，包括在進行電刷鍍之前對所述零部件進行清洗，即電凈(電化學除油)、活化(電化學除銹、除積碳)，然后進行電刷鍍，最后進行水洗、烘干的步驟。清洗步驟首先為電凈，用電凈液TGY-1溶液，在正極性、電壓12V下處理約30秒，待工件上水膜均勻推開后完成。然后用水沖洗。隨后為一次活化，用活化液THY-2溶液，在反極性，電壓12V處理約20秒，待表面呈均勻的灰黑色后完成。然后用水沖洗。

隨后為二次活化，用活化液THY-3溶液，在反極性，電壓18V處理約40秒，待表面呈均勻的銀灰色后完成。然后用水沖洗。清洗之后刷鍍工作層。用下述配方三的Zn-N1- Al2O3刷鍍溶液，移動鍍筆將刷鍍溶液刷鍍到鋼鐵材料的欲鍍表面上，所述電刷鍍機的工作電壓為12V，電流密度約為40A/dm2。所述鍍筆相對于鋼鐵材料的移動速度為10-15米/分。刷鍍時間約10 min，刷鍍速度0.010 mm/min，鍍層鏡
面光亮。刷鍍溶液配方三:NiS04*7H20 150g / UZnSO4 *7H20 200g / L、酒石酸鉀鈉 IOOg/ L、H3BO3 為 30/ 升、a - Al2O3 為 5g / L，PH 值 3-5。該溶液的制備方法為:將NiSO4 7H20、ZnSO4 7H20、酒石酸鉀鈉、硼酸分別溶解于純水中，最后混合配制成水溶液，在水溶液中加入固體微粒三氧化二鋁，機械攪拌30分鐘，再超聲振蕩30分鐘后，獲得鋅鎳合金復合電刷鍍溶液；上述刷鍍溶液配方的PH值檢測為3-5。本發明并不限于前述實施方式，本領域技術人員在本發明技術精髓的啟示下，還可能做出其他變更，但只要其實現的功能與本發明相同或相似，均應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液，其特征在于，所述刷鍍溶液的組成成分為: 鎳鹽，含量為100 g / L至150g / L ； 鋅鹽，含量為150 g / L至200g / L ； 絡合劑，含量為50 g / L至IOOg / L ； 緩沖齊U，含量為20 g / L至30g / L ; 粒徑為0.05 ii m至0.1 ii m的a - Al2O3顆粒，含量為3_5g / L。
2.根據權利要求1所述的一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液，其特征在于，所述刷鍍溶液的組成成分為: 所述鎳鹽為NiSO4 7H20，含量為100 g / L至150g / L ;所述鋅鹽為ZnSO4. 7H20，含量為150 g / L至200g / L ;所述絡合劑為酒石酸鉀鈉，含量為50 g / L至IOOg / L ；所述緩沖劑為硼酸，含量為20 g / L至30g / 1^粒徑為0.0511111至0.111111的a - Al2O3顆粒，含量為3-5g / L0
3.根據權利要求2所述的一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液，其特征在于，所述刷鍍溶液的組成成分為:NiSO4 7H20，含量為 100 g / L ； ZnSO4WH2O，含量為 150 g / L ； 酒石酸鉀鈉，含量為50 g / L ; 硼酸，含量為20 g / L; 粒徑為0.05 ii m至0.1 ii m的a - Al2O3顆粒，含量為3g / L。
4.根據權利要求2所述的一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液，其特征在于，所述刷鍍溶液的組成成分為:NiSO4 7H20，含量為 125 g / L ;ZnSO4 7H20，含量為 175 g / L ; 酒石酸鉀鈉，含量為75g / L; 硼酸，含量為25 g / L; 粒徑為0.05 ii m至0.1 ii m的a - Al2O3顆粒，含量為4g / L。
5.根據權利要求2所述的一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液，其特征在于，所述刷鍍溶液的組成成分為:NiSO4 7H20，含量為 150 g / L ； ZnS04*7H20，含量為 200 g / L ； 酒石酸鉀鈉，含量為100 g / L ； 硼酸，含量為30 g / L; 粒徑為0.05 ii m至0.1 ii m的a - Al2O3顆粒，含量為5g / L。
6.根據權利要求2所述的一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液，其特征在于，所述刷鍍溶液的PH為3-5。
7.根據權利要求1-6所述的任意一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟， 第一步，稱取適量鎳鹽、鋅鹽、絡合劑和緩沖劑，將四者先分別溶解于少量純水中，再混合配制成水溶液，使鎳鹽含量為100 g / L至150g / L，鋅鹽含量為150 g / L至200g /L，絡合劑含量為50 g / L至IOOg / L ;緩沖劑含量為20 g / L至30g / L ; 第二步，在第一步制得的水溶液中加入粒徑為0.05 iim至0.1iim的a - Al2O3顆粒，使其含量為3 g / L至5g / L ; 第三步，對第二步制得的加入a - Al2O3顆粒后的水溶液進行攪拌，使a - Al2O3顆粒均勻分散在水溶液中，制得用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液。
8.根據權利要求7所述的一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液的制備方法，其特征在于，所述第三步中，對第二步制得的加入a- Al2O3顆粒后的水溶液，先進行機械攪拌，后進行超聲振蕩，使a - Al2O3顆粒均勻分散在水溶液中，制得用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液。
9.根據權利要求7所述的一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液的制備方法，其特征在于，所述第三步中，對第二步制得的加入a - Al2O3顆粒后的水溶液，先進行機械攪拌至少30分鐘，后進行超聲振蕩至少30分鐘，使a - Al2O3顆粒均勻分散在水溶液中，制得用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液。
10.根據權利要求7所述的一種用于Zn-N1-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液的制備方法，其特征在于，所述 用于Zn-N1- Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液的PH值為3-5。
全文摘要
本發明提供了一種用于Zn-Ni-Al2O3復合鍍層的刷鍍溶液，其組成成分為NiSO4·7H2O，含量為100g/L至150g/L；ZnSO4 ·7H2O，含量為150g/L至200g/L；酒石酸鉀鈉，含量為50g/L至100g/L；硼酸，含量為20g/L至30g/L；粒徑為0.05μm至0.1μm的α-Al2O3顆粒，含量為3-5g/L。本發明的有益效果主要體現在刷鍍溶液原料中無任何污染源，溶液穩定，質保期長；采用本發明刷鍍溶液刷鍍后，鍍層出光速度快，色澤鏡面光亮，防護能力好；鍍層無須鍍后鈍化處理，可保持外觀不變色；鍍層硬度高，耐磨性好。
文檔編號C25D5/06GK103243373SQ20121003120
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月13日 優先權日2012年2月13日
發明者薛伯生, 魏龍泉, 王金 申請人:南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司