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[57]摘要
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一種屬于化學(xué)鍍技術(shù)領(lǐng)域的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍 層的制備方法，本發(fā)明具體步驟如下：1)首先將用 于泡沬滅火劑的氟碳表面活性劑c2()h2()f23n204i和 PTFE乳液溶解后得混合液A,再將十六烷基三甲基 溴化銨和SiC或Si3N4或A1203陶瓷顆粒分別溶解后 得混合液B。2)鍍液配制：在室溫下依次向鍍槽中 添加硫酸鎳、乳酸、醋酸鈉、次磷酸鈉、丙稀基硫 脲，用氫氧化鈉調(diào)整pH值。3)化學(xué)復(fù)合鍍：在步 驟2配制的酸性鍍液中添加混合液A和B,加熱鍍 液，施鍍過(guò)程需不斷攪拌，獲取自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍 層。本發(fā)明針對(duì)不同的顆粒釆用合適的表面活性 劑，通過(guò)不同顆粒對(duì)不同表面活性劑的吸附作用來(lái) 改善顆粒表面的Zeta電位和在鍍液中的懸浮性，進(jìn) 一步實(shí)現(xiàn)顆粒的共沉積。
1. 一種自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
1)首先將用于泡沫滅火劑的氟碳表面活性劑C2()H2()F23N204I和PTFE乳液溶解 后得混合液A,再將十六烷基三甲基溴化銨和SiC或Si3N4或A1203陶瓷顆粒分別 溶解后得混合液B;
2)鍍液配制：化學(xué)鍍鎳合金鍍液選用酸性化學(xué)鍍鎳溶液，即：在室溫下依 次向鍍槽中添加硫酸鎳、乳酸、醋酸鈉、次磷酸鈉、丙稀基硫脲，用氫氧化鈉 調(diào)整pH值;
3)化學(xué)復(fù)合鍍：采用化學(xué)復(fù)合鍍工藝，即在步驟2配制的酸性鍍液中添加 混合液A和B，加熱鍍液，施鍍過(guò)程需不斷攪拌，獲取自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，其特征是，所 述的氟碳表面活性劑C2()H2()F23N204I和PTFE乳液，其質(zhì)量比是1: 30?1: 55。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合銀層的制備方法，其特征是，所 述的十六烷基三甲基溴化銨，其濃度為0. 07?0. 12g/L„
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，其特征是，所 述的十六烷基三甲基溴化銨，其濃度進(jìn)一步限定為0. 09g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，其特征是，所 述的十六烷基三甲基溴化銨和SiC或Si3N4或A1203陶瓷顆粒，其質(zhì)量比為1:80? 1： 100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，其特征是，所 述的在室溫下依次向鍍槽中添加硫酸鎳18?30g/L、乳酸15?35ml/L、醋酸鈉 10?20g/L、次磷酸鈉15?40g/L、丙稀基硫脲0. 1?0.3mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，其特征是，所 述的pH值為4. 6?5. 0,
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，其特征是，所 述的pH值進(jìn)一步限定為4. 8。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，其特征是，所 述的添加混合液A和B，混合液A的添加量為10?14g/L，混合液B的添加量為6?15g/L
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，其特征是， 所述的加熱，其溫度為85?90°C。
自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，特別是一種自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層 的制備方法，屬于化學(xué)鍍技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
長(zhǎng)期以來(lái)，化學(xué)鍍以及化學(xué)復(fù)合鍍技術(shù)因操作簡(jiǎn)便、成本低廉得到了越來(lái)越 廣泛的應(yīng)用。通過(guò)上述工藝所獲得的Ni-P-X(X為SiC、A1203、Si,具等硬質(zhì)顆粒) 復(fù)合鍍層具有良好的耐磨性能;而Ni-P-X(X為聚四氟乙烯、石墨、M0S2等潤(rùn)滑顆 粒)復(fù)合鍍層具有良好的減摩性能。這兩類復(fù)合鍍層已應(yīng)用于涉及摩擦磨損工況的 許多行業(yè)。然而，隨著技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)材料的要求越來(lái)越高，上述第一 種材料雖然耐磨性好但往往具有很高的摩擦系數(shù)，造成嚴(yán)重的噪音污染和機(jī)械振 動(dòng)損耗;第二種材料由于潤(rùn)滑顆粒的存在具有很低的摩擦系數(shù)，特別是含有聚四 氟乙烯(PTFE)顆粒的復(fù)合鍍層，但這種材料在高載低速和高載高速磨損條件下具 有較差的耐磨性，使材料磨損嚴(yán)重，不能滿足某些使用條件。基于上述原因，人 們迫切需要一種既耐磨又減摩的新型復(fù)合鍍層。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研究開(kāi)發(fā)的自 潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層有Ni-P-PTFE-SiC，但由于PTFE和SiC兩種顆粒的物理性能如 密度，吸附性等差別較大，兩種粒子在共沉積過(guò)程中相互之間容易產(chǎn)生界面效應(yīng)， 使得粒子沉積很少同時(shí)分布也極不均勻，從而使該復(fù)合鍍層耐磨減摩性能達(dá)不到 要求。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，Y. S. Huang, X. T. Zeng, I. Annergren et al. 在《化學(xué)鍍Ni-P-PTFE-SiC復(fù)合鍍層的開(kāi)發(fā)》一文中(《表面涂層技術(shù)》2003，167： 207-211 )報(bào)道了僅用氟碳表面活性劑來(lái)促使PTFE和SiC顆粒沉積，該方法用氟 碳表面活性劑對(duì)PTFE乳液進(jìn)行了處理，使PTFE顆粒表面電位明顯提高，而陶瓷 顆粒對(duì)氟碳表面活性劑吸附性較差，結(jié)果陶瓷顆粒表面電位仍然保持在低水平， 兩種顆粒的明顯電位差使得粒子在沉積過(guò)程中出現(xiàn)不均勻性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層的 制備方法，使其針對(duì)不同的顆粒采用合適的表面活性劑，通過(guò)不同顆粒對(duì)不同表 面活性劑的吸附作用來(lái)改善顆粒表面的Zeta電位和在鍍液中的懸浮性，進(jìn)一步實(shí) 現(xiàn)顆粒的共沉積。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的方法包括顆粒預(yù)處理、配制鍍 液、化學(xué)復(fù)合鍍，具體步驟如下：
1)首先將用于泡沫滅火劑的氟碳表面活性劑CmH2(1F23NAI和PTFE乳液溶解后 得混合液A,再將十六烷基三甲基溴化銨和SiC或Si3N4或A120:,陶瓷顆粒分別溶解 后得混合液B;
2)鍍液配制：化學(xué)鍍鎮(zhèn)合金鍍液選用酸性化學(xué)鍍鎳溶液，即：在室溫下依次 向鍍槽中添加硫酸鎳18?30g/L、乳酸15?35ml/L、醋酸鈉10?20g/L、次磷酸鈉 15?40g/L、丙稀基硫脲0. 1?0.3mg/L，用氫氧化鈉調(diào)整pH值;
3)化學(xué)復(fù)合鍍：采用化學(xué)復(fù)合鍍工藝，即在步驟2配制的酸性鍍液中添加混 合液A和B，加熱鍍液，施鍍過(guò)程需不斷攪拌，獲取自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層。
所述的氟碳表面活性劑C2()H2()F23N204I和PTFE乳液，其質(zhì)量比是1: 30?1: 55。
所述的十六烷基三甲基溴化銨，其濃度為0. 07?0.12g/L,最佳為0. 09g/Lo
所述的十六烷基三甲基溴化銨和SiC或Si具或Al20:i陶瓷顆粒，其質(zhì)量比為1: 80?1: 100。
所述的pH值為4. 6?5.0，最佳為4. 8。
所述的添加混合液A和B，混合液A的添加量為10?14g/L，混合液B的添加 量為6?15g/L。
所述的加熱，其溫度為85?90°C。
本發(fā)明是通過(guò)不同顆粒對(duì)不同表面活性劑的選擇吸附，改變顆粒表面的Zeta 電位。具體而言，陽(yáng)粒子氟碳表面活性劑C2()H2()F23N204I吸附于PTFE顆粒表面，使 其表面的電位增加，增加了顆粒之間的靜電斥力，避免了顆粒因重力作用引起的 沉降。另外，顆粒表面電位增加使得PTFE在靜電引力的作用下更容易吸附于基體 表面，從而增加顆粒的沉積量。同樣，十六烷基三甲基溴化銨的吸附也增加SiC 顆粒表面電位，增加SiC顆粒之間的靜電斥力，避免顆粒沉降，同時(shí)也使SiC容 易吸附于基體表面，使其沉積量增加。總之，表面活性劑的加入達(dá)到了增大顆粒沉積量和改善顆粒均勻分布的效果，最終達(dá)到改善復(fù)合鍍層耐磨減摩性能的目的。 當(dāng)然，顆粒的復(fù)合量以改善鍍層性能為目的，如果加入量太多，會(huì)使鍍層的應(yīng)力 增加，結(jié)合力下降。顆粒含量太少則達(dá)不到改善鍍層性能的效果。反復(fù)試驗(yàn)得出， PTFE乳液添加量為10?14g/L，陶瓷顆粒的添加量為6?15g/L比較合適。
本發(fā)明所獲得的自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層兩種顆粒沉積量多且分布均勻，在高載 高速下具有良好的耐磨減摩性能。本發(fā)明所涉及的方法操作簡(jiǎn)便，成本低，通過(guò) 表面活性劑的作用實(shí)現(xiàn)了粒子的均勻沉積，獲得了自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層，使材料 具備了更廣泛的應(yīng)用范圍。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
1、將0. 33g氟碳表面活性劑CMH2eF23N204I用去離子水溶解后和14gPTFE乳液 混合;將()• 07g十六烷基三甲基溴化銨用去離子水溶解后和8gSiC混合。
2、化學(xué)鍍鎳溶液配制：化學(xué)鍍液成分包括硫酸鎳、次磷酸鈉、乳酸、醋酸鈉、 丙稀基硫脲,在室溫下依次向鍍槽中添加硫酸鎳20g/L、乳酸33mL/L、醋酸鈉 15g/L、次磷酸鈉25g/L以及丙稀基硫脲1. 5mg/L，用氫氧化鈉調(diào)整pH值至4. 6。
3、化學(xué)復(fù)合鍍：在步驟2配制的酸性鍍液中添加1中所述的兩種混合液，加 熱鍍液至90°C，施鍍過(guò)程不斷攪拌，獲取自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層。
本實(shí)施例所獲得的鍍層磷含量為8. 7%wt, PTFE含量為5. 3%wt, SiC含量為 6%wto該鍍層鍍態(tài)下顯微硬度為HV5„482，比相同條件下得到的化學(xué)鍍Ni-P-PTFE 復(fù)合鍍層的顯微硬度明顯提高。在150N高載荷和lOOr/min的轉(zhuǎn)速下，該復(fù)合鍍 層的摩擦系數(shù)僅為0. 15，其體積磨損速率為8.77乂10_51111113*1111,而相同厚度，相 同磨損條件下的化學(xué)鍍Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層已經(jīng)磨透，基底已遭到破壞。在400 °〇下熱處理lhr使得Ni-P-PTFE-SiC復(fù)合鍍層的耐磨性進(jìn)一步提高。
實(shí)施例2
1、將0. 18g氟碳表面活性劑C21)H2(1F23N204I用去離子水溶解后和lOgPTFE乳液 混合;將0.07g十六燒基三甲基溴化銨用去離子水溶解后和10gAl20:i陶瓷顆粒混
2、化學(xué)鍍鎳溶液配制：其成分包括硫酸鎳、次磷酸鈉、乳酸、醋酸鈉、丙稀 基硫脲，在室溫下依次向鍍槽中添加硫酸鎳20g/L、檸檬酸鈉25g/L、次磷酸鈉30g/L以及丙稀基硫脲1. 5rag/L,用氫氧化鈉調(diào)整pH值至4. 8。
3、化學(xué)復(fù)合鍍：在步驟2配制的酸性鍍液中添加1中所述的兩種混合液，加 熱鍍液至90°C,施鍍過(guò)程不斷攪拌，獲取自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層。
本實(shí)施例所得表面納米復(fù)合材料中磷含量為9. 0%wt，PTFE含量為4%wt,微 米氧化鋁的含量為5. 2%wt0在150N高載荷和100r/min的轉(zhuǎn)速下，該復(fù)合鍍層的 摩擦系數(shù)僅為0. 17，其體積磨損速率為8. 31X10 W •
實(shí)施例3
1、將0. 27g氟碳表面活性劑C2()H2()F23N204I用去離子水溶解后和12. 5gPTFE乳 液混合;將0. 09g十六烷基三甲基溴化銨用去離子水溶解后和9gSi具混合。
2、化學(xué)鍍鎳溶液配制：其成分包括硫酸鎳、次磷酸鈉、乳酸、醋酸鈉、丙稀 基硫脲，在室溫下依次向鍍槽中添加硫酸鎳25 g/L、乳酸33mL/L、醋酸鈉15g/L、 次磷酸鈉25g/L以及丙稀基硫脲1. 5mg/L,用氫氧化鈉調(diào)整pH值至5. 0。
3、化學(xué)復(fù)合鍍：在步驟2配制的酸性鍍液中添加1中所述的兩種混合液，加 熱鍍液至90°C，施鍍過(guò)程不斷攪拌，獲取自潤(rùn)滑化學(xué)復(fù)合鍍層。
本實(shí)施例所得表面自潤(rùn)滑復(fù)合材料中磷含量為8. 9%wt,PTFE含量為4. 2%wt, 微米氮化硅顆粒的含量為5. 0%wt„在150N高載荷和100r/min的轉(zhuǎn)速下，與熱處 理態(tài)45#碳鋼對(duì)磨時(shí)該復(fù)合鍍層的摩擦系數(shù)僅為0.17,其體積磨損速率為8.5X
