鎳磷合金鍍液及乘用胎模具表面化學鍍加工方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的鎳磷合金鍍液及乘用胎模具表面化學鍍加工方法，采用鎳磷合金鍍液以在鋁鎂材料表面有效地形成化學鍍層，從而顯著地提高乘用胎模具表面的耐磨性、耐腐蝕性與硬度高，進而提高輪胎加工后的表面色澤均勻性與外觀質(zhì)量。鎳磷合金鍍液，主要應(yīng)用于鋁鎂合金材料的模具表面施鍍加工，其是以水為溶劑，構(gòu)成成份按以下比例進行重量配比：硫酸鎳，24-42克/升；次亞磷酸鈉，26-42克/升；檸檬酸鈉，16-28克/升；乙酸鈉，11-17克/升；硫脲，1-2.5毫克/升；其中，鎳磷合金鍍液的pH值在4.2至4.8之間。使用鎳磷合金鍍液可在鋁鎂材料的乘用胎模具表面形成一定的鎳-磷鍍層，從而在模具耐磨性、耐腐蝕性與硬度方面顯著地提高。
【專利說明】鎳磷合金鍍液及乘用胎模具表面化學鍍加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于鋁鎂材料表面化學鍍的鎳磷合金鍍液、以及應(yīng)用該鍍液實施乘用胎模具表面化學鍍的加工方法，屬于高分子材料與工業(yè)化學處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]輪胎硫化模具是輪胎硫化過程中所使用的重要工藝裝備，其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到輪胎外在質(zhì)量，甚至影響到輪胎使用壽命及安全性。目前較為常用的乘用汽車子午線輪胎活絡(luò)模具，由于模具使用及存放不合理，鋁鎂材質(zhì)的模具表面易與周圍介質(zhì)發(fā)生化學及電化學作用而破壞其表面平整度，易造成輪胎外觀麻面、不平整等缺陷。而且，也易使輪胎模具表面發(fā)生腐蝕。結(jié)果通常會使輪胎質(zhì)量明顯下降，后續(xù)針對模具的修理與維護會造成較大的經(jīng)濟損失。
[0003]目前，國內(nèi)外乘用胎模具還沒有進行表面處理的相關(guān)技術(shù)，乘用胎模具的花紋圈部分采用低壓精密鑄造技術(shù)生產(chǎn)，因其材料通常選用鋁鎂合金，而帶來材料表面硬度相對較低，抗腐蝕與耐磨性較差。
[0004]有鑒于此，特提出本專利申請。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所述的鎳磷合金鍍液及乘用胎模具表面化學鍍加工方法，其目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而采用鎳磷合金鍍液，以在鋁鎂材料表面有效地形成化學鍍層，從而顯著地提高乘用胎模具表面的耐磨性、耐腐蝕性與硬度高，進而提高輪胎加工后的表面色澤均勻性與外觀質(zhì)量。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，所述的鎳磷合金鍍液，主要應(yīng)用于鋁鎂合金材料的模具表面施鍍加工，其是以水為溶劑，構(gòu)成成份按以下比例進行重量配比:
[0007]硫酸鎳，24-42克/升；
[0008]次亞磷酸鈉，26-42克/升；
[0009]檸檬酸鈉，16-28克/升；
[0010]乙酸鈉，11-17克/升；
[0011]硫脲，1-2.5暈克/升；
[0012]其中，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間。
[0013]如上述方案內(nèi)容，使用鎳磷合金鍍液可在鋁鎂材料的乘用胎模具表面形成一定的鎳-磷鍍層，從而在模具耐磨性、耐腐蝕性與硬度方面顯著地提高。
[0014]按上述重量配比關(guān)系進行配制過程中，為防止出現(xiàn)不良反應(yīng)和保持鍍液成份、PH值的穩(wěn)定，上述所有成份的添加混合順序依次為硫酸鎳、檸檬酸鈉、次亞磷酸納、乙酸鈉與硫脲。
[0015]基于上述發(fā)明構(gòu)思與改進措施，在使用以上鎳磷合金鍍液的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還實現(xiàn)了下述乘用胎模具表面化學鍍加工方法:[0016]即在施鍍處理階段之前、之后，分別地進行前處理階段與后處理階段，與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于，
[0017]所述的施鍍處理階段，是在75_99°C溫度下，將鋁鎂合金材料的乘用胎模具完全地浸入鎳磷合金鍍液中；
[0018]其中，裝載比為0.6-1.2dm2/L，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間，根據(jù)目標鍍層厚度結(jié)合0.012-0.025毫米/小時的施鍍速度來控制所需的施鍍時間。
[0019]實際上，在施鍍過程中鎳磷合金鍍液的PH值會逐漸變小，為維持其在4.2至4.8之間，進一步地改進措施是:
[0020]在施鍍處理階段中，通過添加氨水以控制鎳磷合金鍍液的PH值穩(wěn)定在4.2至4.8之間。
[0021]為提高施鍍階段中模具的表面光潔度，可針對所述的前處理階段實施以下操作步驟:
[0022]打磨試片，通過通用打磨裝置對乘用胎模具表面進行打磨處理；
[0023]除油除銹，在60_75°C溫度范圍內(nèi)使用堿液進行除油除銹15-30秒；
[0024]第一次水洗,包括至少一個水洗步驟；
[0025]出光處理，在常溫條件下使用1:1濃度的硝酸溶液進行出光處理；
[0026]第二次水洗，包括至少一個水洗步驟；
`[0027]第一次浸鋅，在常溫條件下將模具進行浸鋅處理60-100秒；
[0028]第三次水洗，包括至少一個水洗步驟；
[0029]退鋅處理，使用1:1濃度的硝酸溶液進行退鋅處理；
[0030]第四次水洗，包括至少一個水洗步驟；
[0031]第二次浸鋅，在常溫條件下將模具再次浸鋅處理50-70秒；
[0032]第五次水洗，包括至少一個水洗步驟；
[0033]堿性預(yù)鍍，使用堿性溶液在常溫條件下預(yù)鍍處理3-10分鐘；
[0034]第六次水洗，包括至少一個水洗步驟。
[0035]相應(yīng)地，在后處理階段，可將施鍍結(jié)束的模具進行至少一個水洗的階段、以及吹干處理。
[0036]為進一步地保持鎳磷合金鍍液的性能，較為優(yōu)選的實施方式是，在施鍍處理階段中使用的鎳磷合金鍍液，其配比順序是先將硫酸鎳粉術(shù)添加到水中并混合均勻、停放靜止;
[0037]然后依次地添加檸檬酸鈉、次亞磷酸納、乙酸鈉與硫脲，每次添加后均需混合均勻、停放靜止。
[0038]綜上內(nèi)容，本發(fā)明鎳磷合金鍍液及乘用胎模具表面化學鍍加工方法具有的優(yōu)點與有益效果是:
[0039]1、經(jīng)過施鍍處理后的乘用胎模具表面鍍層為高磷鍍層，鎳磷鍍層中磷元素的質(zhì)量分數(shù)約為11.43%，因此模具表面的硬度提高了約5倍。
[0040]2、相應(yīng)地，模具的耐腐蝕性和硬度也得以顯著提高，因此模具的摩擦系數(shù)得以降低，耐摩擦力顯著提高。
[0041]3、采用上述模具加工的乘用車輪胎，其表面色澤更為均勻，外觀質(zhì)量較好。【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0043]圖1是在400倍金相顯微鏡下顯示的鍍層厚度示意圖；
[0044]圖2是鎳磷合金鍍層的能譜分析圖；
[0045]圖3是針對鎳磷合金鍍層與模具基體的摩擦磨損試驗對比圖；
[0046]圖4是針對模具基體的極化試驗曲線圖；
[0047]圖5是針對鎳磷合金鍍層的極化試驗曲線圖；
【具體實施方式】
[0048]實施例1，所述的鎳磷合金鍍液，是以水為溶劑，構(gòu)成成份按以下比例進行重量配比:
[0049]硫酸鎳，26克/升；
[0050]次亞磷酸鈉，28克/升；
[0051]檸檬酸鈉，16克/升；
[0052]乙酸鈉，13克/升；
[0053]硫脲，1.5暈克/升；
[0054]其中，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間。
[0055]鎳磷合金鍍液的配比過程是，先將硫酸鎳粉末添加到水中并混合均勻、停放靜止；然后依次地添加檸檬酸鈉、次亞磷酸納、乙酸鈉與硫脲，每次添加后均需混合均勻、停放靜止。
[0056]應(yīng)用上述鎳磷合金鍍液，針對乘用胎模具表面化學鍍的加工方法如下:
[0057]在施鍍處理階段之前、之后，分別地進行前處理階段與后處理階段。其中，
[0058]所述的施鍍處理階段，是在77°C溫度下，將鋁鎂合金材料的乘用胎模具完全地浸入鎳磷合金鍍液中；
[0059]其中，裝載比為0.6dm2/L,鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間，根據(jù)目標鍍層厚度結(jié)合0.015毫米/小時的施鍍速度來控制所需的施鍍時間；
[0060]在施鍍處理階段中，通過添加氨水以控制鎳磷合金鍍液的PH值穩(wěn)定在4.2至4.8之間。
[0061]所述的前處理階段，包括有以下操作步驟:
[0062]打磨試片，通過通用打磨裝置對乘用胎模具表面進行打磨處理；
[0063]除油除銹，在60°C溫度范圍內(nèi)使用堿液進行除油除銹20秒；
[0064]第一次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0065]出光處理，在常溫條件下使用1:1濃度的硝酸溶液進行出光處理；
[0066]第二次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0067]第一次浸鋅，在常溫條件下將模具進行浸鋅處理75秒；
[0068]第三次水洗，包 括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0069]退鋅處理，使用1:1濃度的硝酸溶液進行退鋅處理；
[0070]第四次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；[0071]第二次浸鋅，在常溫條件下將模具再次浸鋅處理55秒；
[0072]第五次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0073]堿性預(yù)鍍，使用堿性溶液在常溫條件下預(yù)鍍處理5分鐘；
[0074]第六次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗。
[0075]所述后處理階段，是將施鍍結(jié)束的模具進行包括有自來水水洗與蒸餾水水洗、以及吹干處理。
[0076]實施例2，所述的鎳磷合金鍍液，是以水為溶劑，構(gòu)成成份按以下比例進行重量配比:
[0077]硫酸鎳，32克/升；
[0078]次亞磷酸鈉，32克/升；
[0079]檸檬酸鈉，22克/升；
[0080]乙酸鈉，12克/升；
[0081]硫脲，1.8暈克/升；
[0082]其中，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間。
[0083]鎳磷合金鍍液的配比過程是，先將硫酸鎳粉末添加到水中并混合均勻、停放靜止；然后依次地添加檸檬酸鈉、次亞磷酸納、乙酸鈉與硫脲，每次添加后均需混合均勻、停放靜`止。
[0084]應(yīng)用上述鎳磷合金鍍液，針對乘用胎模具表面化學鍍的加工方法如下:
[0085]在施鍍處理階段之前、之后，分別地進行前處理階段與后處理階段。其中，
[0086]所述的施鍍處理階段，是在85°C溫度下，將鋁鎂合金材料的乘用胎模具完全地浸入鎳磷合金鍍液中；
[0087]其中，裝載比為0.6dm2/L,鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間，根據(jù)目標鍍層厚度結(jié)合0.02毫米/小時的施鍍速度來控制所需的施鍍時間；
[0088]在施鍍處理階段中，通過添加氨水以控制鎳磷合金鍍液的PH值穩(wěn)定在4.2至4.8之間。
[0089]所述的前處理階段，包括有以下操作步驟:
[0090]打磨試片，通過通用打磨裝置對乘用胎模具表面進行打磨處理；
[0091]除油除銹，在60°C溫度范圍內(nèi)使用堿液進行除油除銹25秒；
[0092]第一次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0093]出光處理，在常溫條件下使用1:1濃度的硝酸溶液進行出光處理；
[0094]第二次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0095]第一次浸鋅，在常溫條件下將模具進行浸鋅處理80秒；
[0096]第三次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0097]退鋅處理，使用1:1濃度的硝酸溶液進行退鋅處理；
[0098]第四次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0099]第二次浸鋅，在常溫條件下將模具再次浸鋅處理60秒；
[0100]第五次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0101]堿性預(yù)鍍，使用堿性溶液在常溫條件下預(yù)鍍處理6分鐘；
[0102]第六次水洗,包括有自來水水洗與蒸餾水水洗。[0103]所述后處理階段，是將施鍍結(jié)束的模具進行包括有自來水水洗與蒸餾水水洗、以及吹干處理。
[0104]實施例3，所述的鎳磷合金鍍液，是以水為溶劑，構(gòu)成成份按以下比例進行重量配比:
[0105]硫酸鎳，36克/升；
[0106]次亞磷酸鈉，36克/升；
[0107]檸檬酸鈉，27克/升；
[0108]乙酸鈉，16克/升；
[0109]硫脲，2.4暈克/升；
[0110]其中，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間。
[0111]鎳磷合金鍍液的配比過程是，先將硫酸鎳粉末添加到水中并混合均勻、停放靜止；然后依次地添加檸檬酸鈉、次亞磷酸納、乙酸鈉與硫脲，每次添加后均需混合均勻、停放靜止。
[0112]應(yīng)用上述鎳磷合金鍍液，針對乘用胎模具表面化學鍍的加工方法如下:
[0113]在施鍍處理階段之前、 之后，分別地進行前處理階段與后處理階段。其中，
[0114]所述的施鍍處理階段，是在85°C溫度下，將鋁鎂合金材料的乘用胎模具完全地浸入鎳磷合金鍍液中；
[0115]其中，裝載比為0.8dm2/L,鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間，根據(jù)目標鍍層厚度結(jié)合0.02毫米/小時的施鍍速度來控制所需的施鍍時間；
[0116]在施鍍處理階段中，通過添加氨水以控制鎳磷合金鍍液的PH值穩(wěn)定在4.2至4.8之間。
[0117]所述的前處理階段，包括有以下操作步驟:
[0118]打磨試片，通過通用打磨裝置對乘用胎模具表面進行打磨處理；
[0119]除油除銹，在60°C溫度范圍內(nèi)使用堿液進行除油除銹30秒；
[0120]第一次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0121]出光處理，在常溫條件下使用1:1濃度的硝酸溶液進行出光處理；
[0122]第二次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0123]第一次浸鋅，在常溫條件下將模具進行浸鋅處理90秒；
[0124]第三次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0125]退鋅處理，使用1:1濃度的硝酸溶液進行退鋅處理；
[0126]第四次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0127]第二次浸鋅，在常溫條件下將模具再次浸鋅處理80秒；
[0128]第五次水洗，包括有自來水水洗與蒸餾水水洗；
[0129]堿性預(yù)鍍，使用堿性溶液在常溫條件下預(yù)鍍處理10分鐘；
[0130]第六次水洗,包括有自來水水洗與蒸餾水水洗。
[0131]所述后處理階段，是將施鍍結(jié)束的模具進行包括有自來水水洗與蒸餾水水洗、以及吹干處理。
[0132]綜合上述3個實施例，如圖1所示，采用XJP-6A型正置式400倍金相顯微鏡對鍍層的截面進行了觀察，見圖1所示。[0133]白色光亮部分為乘用胎模具的基體，黑色部分為鑲嵌所用材料，中間微微發(fā)暗的窄條為鎳磷合金鍍層，厚度約為8-1 μ m。
[0134]如圖2所示，為確定鎳磷合金鍍層的組成成分，在掃描電鏡觀察時對生成的膜層進行了能譜分析，以及結(jié)合以下表1。
[0135]表1鋁鎂材料的乘用胎模具N1-P鍍層成分表
【權(quán)利要求】
1.一種鎳磷合金鍍液，應(yīng)用于鋁鎂合金材料的模具表面施鍍加工，其特征在于:在水為溶劑的鍍液中，按重量配比比例包括有以下成份， 硫酸鎳，24-42克/升； 次亞磷酸鈉，26-42克/升； 檸檬酸鈉，16-28克/升； 乙酸鈉，11-17克/升； 硫脲，1-2.5暈克/升； 其中，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳磷合金鍍液，其特征在于:在配比時，按前后順序分別向水中添加硫酸鎳、檸檬酸鈉、次亞磷酸納、乙酸鈉、硫脲。
3.應(yīng)用如權(quán)利要求1或2所述鎳磷合金鍍液的乘用胎模具表面化學鍍加工方法，包括在施鍍處理階段之前的前處理階段、以及在施鍍處理階段之后的后處理階段，其特征在于:所述的施鍍處理階段，是在75-99°C溫度下，將鋁鎂合金材料的乘用胎模具完全地浸入鎳磷合金鍍液中； 其中，裝載比為0.6-1.2dm2/L，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間，根據(jù)目標鍍層厚度結(jié)合0.012-0.025毫 米/小時的施鍍速度來控制所需的施鍍時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乘用胎模具表面化學鍍加工方法，其特征在于:在施鍍處理階段中，通過添加氨水以控制鎳磷合金鍍液的PH值穩(wěn)定在4.2至4.8之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的乘用胎模具表面化學鍍加工方法，其特征在于:所述的前處理階段包括有以下操作步驟， 打磨試片，通過通用打磨裝置對乘用胎模具表面進行打磨處理； 除油除銹，在6075°C溫度范圍內(nèi)使用堿液進行除油除銹15-30秒； 第一次水洗，包括至少一個水洗步驟； 出光處理，在常溫條件下使用1:1濃度的硝酸溶液進行出光處理； 第二次水洗，包括至少一個水洗步驟； 第一次浸鋅，在常溫條件下將模具進行浸鋅處理60-100秒； 第三次水洗，包括至少一個水洗步驟； 退鋅處理，使用1:1濃度的硝酸溶液進行退鋅處理； 第四次水洗，包括至少一個水洗步驟； 第二次浸鋅，在常溫條件下將模具再次浸鋅處理50-70秒； 第五次水洗，包括至少一個水洗步驟； 堿性預(yù)鍍，使用堿性溶液在常溫條件下預(yù)鍍處理3-10分鐘； 第六次水洗，包括至少一個水洗步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的乘用胎模具表面化學鍍加工方法，其特征在于:所述的后處理階段，是將施鍍結(jié)束的模具進行至少一個水洗的階段、以及吹干處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的乘用胎模具表面化學鍍加工方法，其特征在于:在施鍍處理階段中使用的鎳磷合金鍍液，其配比順序是先將硫酸鎳粉末添加到水中并混合均勻、停放靜止； 然后依次地添加檸檬酸鈉、次亞磷酸納、乙酸鈉與硫脲，每次添加后均需混合均勻、停放靜止。
【文檔編號】C23C18/18GK103805973SQ201210484549
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】劉英杰, 胡海明, 郭建章 申請人:青島軟控精工有限公司