CN103031585A - 导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，包括：步骤一，SiO2表面预处理；步骤二，将硫酸镍、乳酸、柠檬酸钠、硼酸、丁二酸、次亚磷酸钠、表面活性剂及光亮剂加入镀槽内，即得复合镀液；步骤三，导电辊基体施镀的预处；步骤四，将Ni/SiO2混合均匀，超声分散，润湿，加入到所述复合镀液中，搅拌，加热后，放入步骤三预处理的导电辊基体施镀中；步骤五，取出导电辊，经过处理，即得最终产物。本发明组织致密、均一，无孔隙、微裂纹，且具有较高的硬度、抗高温性能和耐磨性能，克服了传统技术所制备的导电辊工作层中存在的晶界、位错、层错等晶体缺陷，满足了电镀锌用导电辊所需的耐腐蚀和力学性能要求，有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电镀锌生产线中导电辊技术领域，具体是一种导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法。
背景技术
随着钢铁行业的不断进步和国内钢铁企业的不断发展，作为关键部件的导电辊引起越来越多的关注。目前，各大钢铁企业中，导电辊广泛应用于钢板的连续电镀锌、电镀锡生产线上，主要用来传送钢板，并且在电镀过程中传导强大的阴极电流。导电辊的使用寿命长短不仅关系到生产效率的高低，企业效益的增减，更是与资源的充分利用、能源的节约、环境的保护及可持续发展密切相关。
在生产过程中，导电辊主要作为传送装置使用，一方面传递钢带沿着生产线前进，另一方面把外加电源提供的电子传送到钢带表面，使得电镀过程可以顺利进行。由于导电辊的使用工况恶劣，如一方面导电辊工作层的表面会接触含有诸如氢离子、硫酸根离子、氯离子、铁离子等腐蚀性介质的电镀液，另一方面导电辊工作层的表面与带钢之间不断摩擦而引起磨损。因此，在实际使用过程中，导电辊在不长甚至很短的时间内(2周-2个月)，其表面质量就会发生恶化(如辊面出现网纹、大量深浅不一的麻坑等)，进而严重影响了电镀产品的质量，需要停机对导电辊进行修复或者更换。导电辊的频繁修复与更换，极大增加了生产成本并显著影响了电镀生产线的产量。所以延长导电辊的使用寿命是保障连续电镀大生产进程的关键。
导电辊的工作层是决定导电辊寿命最关键的因素。传统获得所需包覆层的方法有堆焊，卷焊，粉末冶金等方法。但是三者都存在缺陷。堆焊对焊接工艺要求很高，容易产生气孔和夹渣等缺陷；卷焊的包覆层易在焊缝处引起失效；粉末冶金存在孔隙率大的缺陷。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法。
本发明通过以下技术方案实施：
本发明提供一种导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，SiO2表面预处理、修饰改性；
步骤二，将硫酸镍、乳酸、柠檬酸钠、硼酸、丁二酸、次亚磷酸钠、表面活性剂及光亮剂依次加入镀槽内，调节pH值，即得复合镀液；
步骤三，导电辊基体施镀的预处理：清洗导电辊基体表面的油脂、残留的除油溶液、钝化膜及残留的活化溶液；
步骤四，将Ni/SiO2混合均匀，超声分散，润湿，加入到所述复合镀液中，搅拌，加热后，放入步骤三预处理的导电辊基体施镀中；
步骤五，取出导电辊，经过流动水洗、干燥、磨修抛光处理，即得最终产物导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层。
优选的，步骤一中，所述SiO2表面预处理包括如下步骤：微波湿刻蚀、亲水处理、循环敏化、钯盐活化。
优选的，步骤二中，所述各组分的浓度为：
优选的，步骤三中，所述导电辊基体施镀的预处过程为：打磨、抛光、碱洗除油、有机溶剂除油、活化，其活化的目的在于，由于导电辊基体表面可能存在的钝化膜会严重影响基体和表面工作层的结合力，采用活化方法，除去导电辊基体表面的钝化膜，为下一步的电镀导电辊工作层做好准备；
优选的，步骤三中，采用碱性溶液除油，所述碱性溶液包括如下浓度的各组分：氢氧化钠20～30g/L，碳酸钠25～40g/L，磷酸三钠25～40g/L，所述除油温度为50～70℃，时间为5～10分钟。
优选的，步骤四中，所述加热温度为80℃～90℃，pH值为4.5～5.0，加热时间为2～3小时。
优选的，步骤四中，所述SiO2的加入量为2.0～4.5mg/L。
优选的，步骤四中，还包括以下步骤：
步骤一，电镀：将导电辊基体完全淹没复合镀液中，以导电辊基体为阴极，以镍板或装有镍块的钛篮为阳极，在导电辊基体表面制备镍基非晶合金工作层；
步骤二，调节复合镀液pH值；
步骤三，将磷酸加入复合镀液中，在导电辊基体表面得到镍基非晶合金工作层。
优选的，步骤一中，所述阳极与导电辊基体的间隔为35～40cm，电流密度为2～4A/dm2，电镀液温度为72～75℃。
优选的，步骤一中，所述电辊基体的转速为70～90转/分钟。
优选的，步骤二中，采用盐酸溶液调节，调节间隔为1～2小时。
优选的，步骤三中，所述磷酸的添加量为每通过500A/小时电量时，添加0.5g/L。
优选的，所述导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的厚度为0.05-1mm，其中磷的百分数为10～12％，所述百分数为质量百分数。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明针对现有的采用电镀铬制备导电辊工作层的方法，其方法存在阴极电流效率低，副反应严重的局限性，导致了增加了能源消耗，另外严重的副反应(如析氢)会使得电镀制备的工作层存在微观孔隙和裂纹；本发明采用的电镀方法，阴极电流效率可以达到90％以上，有效节约能源，降低成本，同时由于很好的控制了副反应，所制备的导电辊工作层组织均匀、致密、无微观孔隙和裂纹；
(2)本发明针对现有的采用导电辊工作层制备方法难以获得非晶组织，所得到的材料组织结构中存在晶界、位错、层错等晶体缺陷，然而这些缺陷是易于发生失效的薄弱主要因素；而本发明制得的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层，其硬度、抗高温性能和耐磨性都得到了明显提高。镍磷非晶合金(磷含量为11～12％)，不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷，因此具有优异的耐腐蚀和力学性能；
(3)本发明提供的导电辊工作层的制备方法，可以获得较大厚度范围的复合镀层，其厚度为0.05～1mm，当表面失效后，可重新修磨，反复使用多次；
(4)采用本发明制备的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层，当复合镀层达到使用寿命后，可采用电解退镀的方法，在不影响导电辊基体的情况下，快速除去工作层，重新电镀镍基非晶合金复合镀层，简化了修复周期，还可以循环利用原来的导电辊基体，大大节约了生产成本；
(5)用本发明制备的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层无需采用复合电镀方法，因此生产方法简单、操作简便、规范性强、生产成本低，具有很大的实用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，SiO2表面预处理、修饰改性；
步骤二，将硫酸镍、乳酸、柠檬酸钠、硼酸、丁二酸、次亚磷酸钠、表面活性剂及光亮剂依次加入镀槽内，调节pH值，即得复合镀液；
步骤三，导电辊基体施镀的预处理：清洗导电辊基体表面的油脂、残留的除油溶液、钝化膜及残留的活化溶液；
步骤四，将Ni/SiO2混合均匀，超声分散，润湿，加入到所述复合镀液中，搅拌，加热后，放入步骤三预处理的导电辊基体施镀中，其中加热温度为75℃～90℃，镀液中的pH值范围为4.0～5.0，施镀时间约为2h；
步骤五，取出导电辊，经过流动水洗、干燥、磨修抛光处理，即得最终产物导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层。
其中，步骤三中，采用碱性除油溶液，溶液由以下含量的各组分组成：氢氧化钠含量为15g/L，碳酸钠含量为30g/L，磷酸三钠含量为30g/L，除油温度为60℃，除油时间为8分钟。
其中，步骤四还包括以下步骤：
第一步，将导电辊基体完全淹没于复合镀液中，以导电辊基体为阴极，以镍板或装有镍块的钛篮为阳极，在导电辊基体表面制备镍基非晶合金工作层，阳极与导电辊基体的距离为35cm，电流密度为2A/dm2，电镀液温度为73℃，所述电镀液连续过滤，在次过程中，始终保持导电辊基体处于转动状态，其转速为80转/分钟。本步骤的目的在于，导电辊基体处于转动状态以尽可能降低扩散阻挡层效果，可提高阴极电流效率并获得各处均匀分布的镀层。
第二步，定时维护复合镀液pH值的稳定，每隔1～2小时测量溶液的pH值，并在电镀液中添加适量盐酸，将复合镀液pH值调节为2.0～2.5之间。本步骤的目的在于，长时间电镀过程中，复合镀液的pH值会缓慢上升，过高的pH值会使得电镀层质量严重下降，因此需要在电镀过程中，定时维护镀液pH值的稳定。
第三步，电镀过程中，定时向复合镀液中添加磷酸，以维护复合镀液中的磷酸含量，在导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层，其中，每隔1～2小时在电镀液中添加适量磷酸，其中，磷酸的添加量根据每通过500A·小时电量，添加0.5g/L磷酸。本步骤的目的在于，长时间电镀过程中，电镀液中的磷含量会缓慢降低，当磷含量过低时，得到的镀层将不在是Ni-P非晶合金，因此需要在电镀过程中，定时维护镀液中的磷酸含量。
将导电辊基体转移至水平电镀槽并被完全淹没于电镀液之前，用流动水持续冲洗导电辊基体表面，保持导电辊基体表面始终处于润湿状态。本步骤的目的在于，避免活化后的导电辊基体表面在空气中生成新的钝化膜或腐蚀产物，进而影响后续电镀效果。
其中，本实施例中的复合镀液的成分为：硫酸镍的浓度为25g·L-1，次亚磷酸钠的浓度为30g·L-1，乳酸的浓度为14ml·L-1、柠檬酸钠的浓度为11g·L-1、硼酸的浓度为9g·L、丁二酸的浓度为1.0mg·L-1，光亮剂的浓度为0.7mg·L-1，表面活性剂的浓度为40mg·L-1。
其中，导电辊基体的材质为碳钢、不锈钢或哈氏合金。
实施效果：本实施例制得的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的厚度为0.05～1mm，其磷含量为11～12％；
镀层表面的形貌及颗粒分散程度采用扫描电子显微镜SEM观察、分析；镀层厚度采用金相显微镜结合千分尺测试；镀层硬度采用显微硬度计进行测试，所加载荷为200g，时间为20s；镀层的耐磨性实验选取厚度为1.5mm的A3钢板为试样，在MM-200摩擦磨损机上进行测试。试验参数为：载荷20N，转数200r/min，磨损时间10min。实验测得复合镀层中纳米颗粒的沉积量为23％，较常规纳米化学复合镀层中纳米粒子的沉积量有较大的提高。对比实验中：Ni-P镀层的厚度为10μm，硬度为431HV，400℃热处理后为643HV，800℃热处理后为530HV；Ni-P-纳米SiO2复合镀层的厚度为23μm，硬度为704HV，400℃热处理后达到965HV，800℃热处理后为826HV；Ni-P-Ni/SiO2复合镀层的厚度为36μm，硬度为938HV，400℃热处理后可达到1267HV，800℃热处理后为1325HV。Ni-P化学镀层的磨损量为17.9mg，Ni-P-纳米SiO2化学复合镀层的磨损量为11.2mg，Ni-P-Ni/SiO2化学复合镀层的磨损量为2.4mg。从此实施例可见：Ni-P-Ni/SiO2复合镀层的硬度、抗高温性能和耐磨性都得到了明显提高。
实施例2
本实施例涉及一种导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，SiO2表面预处理、修饰改性；
步骤二，将硫酸镍、乳酸、柠檬酸钠、硼酸、丁二酸、次亚磷酸钠、表面活性剂及光亮剂依次加入镀槽内，调节pH值，即得复合镀液；
步骤三：导电辊基体施镀的预处理：清洗导电辊基体表面的油脂、残留的除油溶液、钝化膜及残留的活化溶液；
步骤四，将Ni/SiO2混合均匀，超声分散，润湿，加入到所述复合镀液中，搅拌，加热后，放入步骤三预处理的导电辊基体施镀中，其中温度为75℃～90℃，镀液中的pH值范围为4.0～5.0，施镀时间约为2h；
步骤五，取出导电辊，经过流动水洗、干燥、磨修抛光处理，即得最终产物导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层。
其中，步骤三中，采用碱性除油溶液，溶液由以下含量的各组分组成：氢氧化钠含量为15g/L，碳酸钠含量为30g/L，磷酸三钠含量为30g/L，除油温度为60℃，除油时间为8分钟
其中，步骤四还包括以下步骤：
第一步，将导电辊基体完全淹没于复合镀液中，以导电辊基体为阴极，以镍板或装有镍块的钛篮为阳极，在导电辊基体表面制备镍基非晶合金工作层，阳极与导电辊基体的距离为35cm，电流密度为4A/dm2，复合镀液温度为73℃，所述电镀液连续过滤。在次过程中，始终保持导电辊基体处于转动状态，其转速为80转/分钟。本步骤的目的在于，导电辊基体处于转动状态以尽可能降低扩散阻挡层效果，可提高阴极电流效率并获得各处均匀分布的镀层。
第二步，定时维护复合镀液pH值的稳定，每隔1～2小时测量溶液的pH值，并在电镀液中添加适量盐酸，将复合镀液pH值调节为2.0～2.5之间。本步骤的目的在于，长时间电镀过程中，复合镀液的pH值会缓慢上升，过高的pH值会使得电镀层质量严重下降，因此需要在电镀过程中，定时维护镀液pH值的稳定。
第三步，电镀过程中，定时向复合镀液中添加磷酸，以维护复合镀液中的磷酸含量，在导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层，其中，每隔1～2小时在电镀液中添加适量磷酸，其中，磷酸的添加量根据每通过500A·小时电量，添加0.5g/L磷酸。本步骤的目的在于，长时间电镀过程中，电镀液中的磷含量会缓慢降低，当磷含量过低时，得到的镀层将不在是Ni-P非晶合金，因此需要在电镀过程中，定时维护镀液中的磷酸含量。
将导电辊基体转移至水平电镀槽并被完全淹没于电镀液之前，用流动水持续冲洗导电辊基体表面，保持导电辊基体表面始终处于润湿状态。本步骤的目的在于，避免活化后的导电辊基体表面在空气中生成新的钝化膜或腐蚀产物，进而影响后续电镀效果。
其中，本实施例中的复合镀液的成分为：硫酸镍的浓度为25g·L-1，次亚磷酸钠的浓度为27g·L-1，乳酸的浓度为12ml·L-1、柠檬酸钠的浓度为10g·L-1、硼酸的浓度为10g·L、丁二酸的浓度为1.0mg·L-1，光亮剂的浓度为0.7mg·L-1，表面活性剂的浓度为40mg·L-1。
其中，导电辊基体的材质为碳钢、不锈钢或哈氏合金。
实施效果：本实施例制得的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的0.05～1mm，其磷含量为11～12％。
镀层表面的形貌及颗粒分散程度采用扫描电子显微镜SEM观察、分析；镀层厚度采用金相显微镜结合千分尺测试；镀层硬度采用显微硬度计进行测试，所加载荷为200g，时间为20s；镀层的耐磨性实验选取厚度为1.5mm的A3钢板为试样，在MM-200摩擦磨损机上进行测试。试验参数为：载荷20N，转数200r/min，磨损时间10min。实验测得复合镀层中纳米颗粒的沉积量为21％，较常规纳米化学复合镀层中纳米粒子的沉积量有较大的提高。对比实验中：Ni-P镀层的厚度为9μm，硬度为410HV，400℃热处理后为626HV，800℃热处理后为504HV；Ni-P-纳米SiO2复合镀层的厚度为21μm，硬度为664HV，400℃热处理后达到896HV，800℃热处理后为755HV；Ni-P-Ni/SiO2复合镀层的厚度为31μm，硬度为852HV，400℃热处理后可达到1227HV，800℃热处理后为1283HV。Ni-P化学镀层的磨损量为19.3mg，Ni-P-纳米SiO2化学复合镀层的磨损量为11.9mg，Ni-P-Ni/SiO2化学复合镀层的磨损量为2.7mg。从此实施例可见：Ni-P-Ni/SiO2复合镀层的硬度、抗高温性能和耐磨性都得到了明显提高。
实施例3
本实施例涉及一种导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，SiO2表面预处理、修饰改性；
步骤二，将硫酸镍、乳酸、柠檬酸钠、硼酸、丁二酸、次亚磷酸钠、表面活性剂及光亮剂依次加入镀槽内，调节pH值，即得复合镀液；
步骤三：导电辊基体施镀的预处理：清洗导电辊基体表面的油脂、残留的除油溶液、钝化膜及残留的活化溶液；
步骤四，将Ni/SiO2混合均匀，超声分散，润湿，加入到所述复合镀液中，搅拌，加热后，放入步骤三预处理的导电辊基体施镀中，其中温度为75℃～90℃，复合镀液中的pH值范围为4.0～5.0，施镀时间约为2h；
步骤五，取出导电辊，经过流动水洗、干燥、磨修抛光处理，即得最终产物导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层。
其中，步骤三中，采用碱性除油溶液，溶液由以下含量的各组分组成：氢氧化钠含量为20g/L，碳酸钠含量为25g/L，磷酸三钠含量为25g/L，除油温度为60℃，除油时间为8分钟，
其中，步骤四还包括以下步骤：
第一步，将导电辊基体完全淹没于复合镀液中，以导电辊基体为阴极，以镍板或装有镍块的钛篮为阳极，在导电辊基体表面制备镍基非晶合金工作层，阳极与导电辊基体的距离为35cm，电流密度为4A/dm2，电镀液温度为73℃，所述电镀液连续过滤。在次过程中，始终保持导电辊基体处于转动状态，其转速为80转/分钟。本步骤的目的在于，导电辊基体处于转动状态以尽可能降低扩散阻挡层效果，可提高阴极电流效率并获得各处均匀分布的镀层。
第二步，定时维护复合镀液pH值的稳定，每隔1～2小时测量溶液的pH值，并在电镀液中添加适量盐酸，将复合镀液pH值调节为2.0～2.5之间。本步骤的目的在于，长时间电镀过程中，复合镀液的pH值会缓慢上升，过高的pH值会使得电镀层质量严重下降，因此需要在电镀过程中，定时维护复合镀液pH值的稳定。
第三步，电镀过程中，定时向复合镀液中添加磷酸，以维护复合镀液中的磷酸含量，在导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层，其中，每隔1～2小时在电镀液中添加适量磷酸，其中，磷酸的添加量根据每通过500A·小时电量，添加0.5g/L磷酸。本步骤的目的在于，长时间电镀过程中，电镀液中的磷含量会缓慢降低，当磷含量过低时，得到的镀层将不在是Ni-P非晶合金，因此需要在电镀过程中，定时维护镀液中的磷酸含量。
将导电辊基体转移至水平电镀槽并被完全淹没于电镀液之前，用流动水持续冲洗导电辊基体表面，保持导电辊基体表面始终处于润湿状态。本步骤的目的在于，避免活化后的导电辊基体表面在空气中生成新的钝化膜或腐蚀产物，进而影响后续电镀效果。
其中，本实施例中的复合镀液的成分为：硫酸镍的浓度为30g·L-1，次亚磷酸钠的浓度为32g·L-1，乳酸的浓度为10ml·L-1、柠檬酸钠的浓度为13g·L-1、硼酸的浓度为8g·L、丁二酸的浓度为0.8mg·L-1，光亮剂的浓度为0.5mg·L-1，表面活性剂的浓度为30mg·L-1。
其中，导电辊基体的材质为碳钢、不锈钢或哈氏合金。
实施效果：本实施例制得的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的0.05～1mm，其磷含量为11～12％。
镀层表面的形貌及颗粒分散程度采用扫描电子显微镜SEM观察、分析；镀层厚度采用金相显微镜结合千分尺测试；镀层硬度采用显微硬度计进行测试，所加载荷为200g，时间为20s；镀层的耐磨性实验选取厚度为1.5mm的A3钢板为试样，在MM-200摩擦磨损机上进行测试。试验参数为：载荷20N，转数200r/min，磨损时间10min。实验测得复合镀层中纳米颗粒的沉积量为21％，较常规纳米化学复合镀层中纳米粒子的沉积量有较大的提高。对比实验中：Ni-P镀层的厚度为9μm，硬度为410HV，400℃热处理后为626HV，800℃热处理后为504HV；Ni-P-纳米SiO2复合镀层的厚度为21μm，硬度为664HV，400℃热处理后达到896HV，800℃热处理后为755HV；Ni-P-Ni/SiO2复合镀层的厚度为31μm，硬度为852HV，400℃热处理后可达到1227HV，800℃热处理后为1283HV。Ni-P化学镀层的磨损量为19.3mg，Ni-P-纳米SiO2化学复合镀层的磨损量为11.9mg，Ni-P-Ni/SiO2化学复合镀层的磨损量为2.7mg。从此实施例可见：Ni-P-Ni/SiO2复合镀层的硬度、抗高温性能和耐磨性都得到了明显提高。
实施例4
本实施例涉及一种导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，SiO2表面预处理、修饰改性；
步骤二，将硫酸镍、乳酸、柠檬酸钠、硼酸、丁二酸、次亚磷酸钠、表面活性剂及光亮剂依次加入镀槽内，调节pH值，即得复合镀液；
步骤三：导电辊基体施镀的预处理：清洗导电辊基体表面的油脂、残留的除油溶液、钝化膜及残留的活化溶液；
步骤四，将Ni/SiO2混合均匀，超声分散，润湿，加入到所述复合镀液中，搅拌，加热后，放入步骤三预处理的导电辊基体施镀中，其中温度为75℃～90℃，复合镀液中的pH值范围为4.0～5.0，施镀时间约为2h；
步骤五，取出导电辊，经过流动水洗、干燥、磨修抛光处理，即得最终产物导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层。
其中，步骤三中，采用碱性除油溶液，溶液由以下含量的各组分组成：氢氧化钠含量为30g/L，碳酸钠含量为40g/L，磷酸三钠含量为40g/L，除油温度为60℃，除油时间为8分钟，
其中，步骤四还包括以下步骤：
第一步，将导电辊基体完全淹没于复合镀液中，以导电辊基体为阴极，以镍板或装有镍块的钛篮为阳极，在导电辊基体表面制备镍基非晶合金工作层，阳极与导电辊基体的距离为35cm，电流密度为4A/dm2，电镀液温度为73℃，所述电镀液连续过滤。在次过程中，始终保持导电辊基体处于转动状态，其转速为80转/分钟。本步骤的目的在于，导电辊基体处于转动状态以尽可能降低扩散阻挡层效果，可提高阴极电流效率并获得各处均匀分布的镀层。
第二步，定时维护复合镀液pH值的稳定，每隔1～2小时测量溶液的pH值，并在电镀液中添加适量盐酸，将复合镀液pH值调节为2.0～2.5之间。本步骤的目的在于，长时间电镀过程中，复合镀液的pH值会缓慢上升，过高的pH值会使得电镀层质量严重下降，因此需要在电镀过程中，定时维护复合镀液pH值的稳定。
第三步，电镀过程中，定时向复合镀液中添加磷酸，以维护复合镀液中的磷酸含量，在导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层，其中，每隔1～2小时在电镀液中添加适量磷酸，其中，磷酸的添加量根据每通过500A·小时电量，添加0.5g/L磷酸。本步骤的目的在于，长时间电镀过程中，电镀液中的磷含量会缓慢降低，当磷含量过低时，得到的镀层将不在是Ni-P非晶合金，因此需要在电镀过程中，定时维护镀液中的磷酸含量。
将导电辊基体转移至水平电镀槽并被完全淹没于电镀液之前，用流动水持续冲洗导电辊基体表面，保持导电辊基体表面始终处于润湿状态。本步骤的目的在于，避免活化后的导电辊基体表面在空气中生成新的钝化膜或腐蚀产物，进而影响后续电镀效果。
其中，本实施例中的复合镀液的成分为：硫酸镍的浓度为30g·L-1，次亚磷酸钠的浓度为32g·L-1，乳酸的浓度为13ml·L-1、柠檬酸钠的浓度为13g·L-1、硼酸的浓度为8g·L、丁二酸的浓度为1.2mg·L-1，光亮剂的浓度为1.0mg·L-1，表面活性剂的浓度为50mg·L-1。
其中，导电辊基体的材质为碳钢、不锈钢或哈氏合金。
实施效果：本实施例制得的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的0.05～1mm，其磷含量为11～12％。
镀层表面的形貌及颗粒分散程度采用扫描电子显微镜SEM观察、分析；镀层厚度采用金相显微镜结合千分尺测试；镀层硬度采用显微硬度计进行测试，所加载荷为200g，时间为20s；镀层的耐磨性实验选取厚度为1.5mm的A3钢板为试样，在MM-200摩擦磨损机上进行测试。试验参数为：载荷20N，转数200r/min，磨损时间10min。实验测得复合镀层中纳米颗粒的沉积量为21％，较常规纳米化学复合镀层中纳米粒子的沉积量有较大的提高。对比实验中：Ni-P镀层的厚度为9μm，硬度为410HV，400℃热处理后为626HV，800℃热处理后为504HV；Ni-P-纳米SiO2复合镀层的厚度为21μm，硬度为664HV，400℃热处理后达到896HV，800℃热处理后为755HV；Ni-P-Ni/SiO2复合镀层的厚度为31μm，硬度为852HV，400℃热处理后可达到1227HV，800℃热处理后为1283HV。Ni-P化学镀层的磨损量为19.3mg，Ni-P-纳米SiO2化学复合镀层的磨损量为11.9mg，Ni-P-Ni/SiO2化学复合镀层的磨损量为2.7mg。从此实施例可见：Ni-P-Ni/SiO2复合镀层的硬度、抗高温性能和耐磨性都得到了明显提高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，SiO2表面预处理、修饰改性；
步骤二，将硫酸镍、乳酸、柠檬酸钠、硼酸、丁二酸、次亚磷酸钠、表面活性剂及光亮剂依次加入镀槽内，调节pH值，即得复合镀液；
步骤三，导电辊基体施镀的预处：清洗导电辊基体表面的油脂、残留的除油溶液、钝化膜及残留的活化溶液；
步骤四，将Ni/SiO2混合均匀，超声分散，润湿，加入到所述复合镀液中，搅拌，加热后，放入步骤三预处理的导电辊基体施镀中；
步骤五，取出导电辊，经过流动水洗、干燥、磨修抛光处理，即得最终产物导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层。
2.如权利要求1所述的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述SiO2表面预处理包括如下步骤：微波湿刻蚀、亲水处理、循环敏化、钯盐活化。
3.如权利要求1所述的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述各组分的浓度为：
4.如权利要求1所述的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述导电辊基体施镀包括如下步骤：打磨、抛光、碱洗除油、有机溶剂除油、活化。
5.如权利要求1所述的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤三中，采用碱性溶液除油，所述碱性溶液包括如下浓度的各组分：
氢氧化钠 20～30g/L
碳酸钠 25～40g/L
磷酸三钠 25～40g/L
所述除油温度为50～70℃，时间为5～10分钟。
6.如权利要求1所述的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述加热温度为80℃～90℃，pH值为4.5～5.0，加热时间为2～3小时。
7.如权利要求1所述的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述SiO2的加入量为2.0～4.5mg/L。
8.如权利要求1所述的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤四中，还包括以下步骤：
步骤一，电镀：将导电辊基体完全淹没复合镀液中，以导电辊基体为阴极，以镍板或装有镍块的钛篮为阳极，在导电辊基体表面制备镍基非晶合金工作层；
步骤二，调节复合镀液pH值；
步骤三，将磷酸加入复合镀液中，在导电辊基体表面得到镍基非晶合金工作层。
9.如权利要求8所述的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述阳极与导电辊基体的间隔为35～40cm，电流密度为2～4A/dm2，电镀液温度为72～75℃。
10.如权利要求8所述的导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述电辊基体的转速为70～90转/分钟；
步骤二中，采用盐酸溶液调节，调节间隔为1～2小时；
步骤三中，所述磷酸的添加量为每通过500A/小时电量时，添加0.5g/L；
所述导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的厚度为0.05～1mm，其中磷的百分数为10～12％，所述百分数为质量百分数。
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