1前言

(Ni-P)-石墨復合鍍層具有耐磨性和自潤滑性,是一種優良的耐磨干態潤滑復合鍍層,可用于機械的滑動部件,模具等方面〔1〕｡國內外對(Ni-P)-石墨的化學鍍和復合電鍍進行了研究〔2〕〔3〕｡本文主要探討各種因素對復合鍍層中石墨鍍覆量的影響,包括優良表面活性劑類型的篩選,鍍液中石墨微粒含量與鍍層中微粒含量的關系以及操作條件的影響｡

2 實驗

2.1 試驗基體

直徑20mm,長100mm的A3低碳鋼柱

2.2 工藝流程

堿性除油(80℃)→水洗→強浸蝕(50~70℃)→弱浸蝕(常溫)→水洗→預鍍鎳層→復合電鍍

2.3 預鍍鎳工藝

NiSO₄.6H₂O                                                              240~320g/L

NiCl₂.6H₂O                                                                45~60g/L

H₃BO₃                                                                       35~45g/L

十二烷基硫酸鈉                                                        0.05~0.1g/L

JK                                                                            2~3A/dm2

Ө                                                                              40℃~50℃

pH                                                                            4~5

2.4 復合電鍍基礎液配方及工藝

NiSO₄.6H₂O                                                              240g/L

NiCl₂.6H₂O                                                                45g/L

H₃BO                                                                        330g/L

NaH₂PO₂.H₂O                                                            4g/LJ

K                                                                              1~1.5A/dm²

Θ                                                                              40℃~60℃

T                                                                              30min

陽極為鎳片,S陽:S陰=2:1,在磁力恒溫攪拌器中進行,控制攪拌速度使石墨較均勻分散在鍍液中｡

2.5 鍍液配制

配制基礎液500mL,將一定量的石墨(粒徑約5μm)與適量表面活性劑一起研磨潤濕,移入基礎液,快速攪拌1~2h,使微粒均勻分散懸浮在鍍液中｡

2.6 鍍層中石墨微粒含量的測定

采用重量法｡吹干復合鍍件,用H₂SO₄+HCl混合酸溶解復合鍍層,然后抽濾得石墨,烘干稱重,計算鍍層中微粒的量｡

3 結果與討論

3.1 表面活性劑選擇

用不同種類表面活性劑加入基礎液,以一定速度攪拌,在40~60℃的水浴進行復合鍍,以尋找在該條件下能使石墨微粒在鍍液中均勻分散,不結塊､不漂浮液面,所得鍍層石墨分布均勻的優良表面活性劑｡結果發現陽離子型表面活性劑如十六烷基三甲基溴化銨的效果好,其它如陰離子和非離子型的效果不好｡

3.2 鍍液中石墨含量與鍍層中微粒含量的關系

用不同量的石墨加入500mL鍍液中進行反復施鍍｡結果見圖1｡

從圖中可以看出,鍍層微粒含量W隨鍍液微粒含量C的增加而增加｡但當鍍液中微粒含量增至16g/L左右,鍍層中微粒含量達到最高值,隨后再增加鍍液中微粒含量,鍍層中微粒含量則呈下降趨勢｡因此,鍍液中石墨的最佳含量為16g/L左右｡

3.3 鍍液溫度與鍍層微粒含量的關系

鍍液中石墨微粒的含量為16g/L,其它條件相同,在不同溫度下施鍍,結果見圖2｡

從圖中可以看出,隨溫度的升高,鍍層石墨含量增加,但升至55℃后,鍍層石墨含量改變不明顯｡因此,鍍液溫度以55℃左右為佳｡

3.4 電流密度對鍍層石墨含量的影響

在溫度為60℃,石墨含量為16g/L的鍍液中,用不同電流密度進行反復施鍍,結果見圖3｡

從圖中可以看出,電流密度以1.25A/dm²為佳｡超過該值后,不僅石墨含量下降,而且可能會發生燒焦現象,以1.5A/dm²左右為限｡因此,最佳電流密度為1.25A/dm²左右｡

4 結論

4.1 陽離子型表面活性劑是該復合電鍍的有效潤濕分散劑

4.2 復合電鍍的適宜工藝及配方以石墨含量為16g/L,溫度為55℃,電流密度為1.25A/dm2,連續中速電磁攪拌為宜｡

參考文獻

1朱誠意,郭忠誠,劉中華.國內復合鍍層最新進展及應用.電鍍與環保,1998,18(1):3~7

2陳明貴,朱小明,楊祥林等.化學鍍鎳-磷-氟化石墨鍍層工藝的研究｡材料保護,1993,26(1):9~11

3姜曉霞,任平弟,陶佑卿.Ni-P/石墨減摩電鍍工藝及沉積過程的研究｡材料保護,1989,22(11):9~13