用于載重胎模具表面化學(xué)鍍的鎳磷合金鍍液和化學(xué)鍍方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的用于載重胎模具表面化學(xué)鍍的鎳磷合金鍍液和化學(xué)鍍方法，采用鎳磷合金鍍液以在鑄鋼材料表面有效地形成化學(xué)鍍層，從而顯著地提高載重胎模具表面的耐磨性、耐腐蝕性與硬度，進而提高輪胎加工后的表面色澤均勻性與外觀質(zhì)量。鎳磷合金鍍液以水為溶劑的鍍液中，按重量配比比例包括有以下成份，硫酸鎳，20-40克/升；次亞磷酸鈉，15-30克/升；檸檬酸鈉，2-7克/升；乙酸鈉，11-18克/升；硫脲，1-3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鑄鋼材料的載重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】用于載重胎模具表面化學(xué)鍍的鎳磷合金鍍液和化學(xué)鍍方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于鋼質(zhì)材料的載重胎模具表面化學(xué)鍍的鎳磷合金鍍液、以及應(yīng)用該鍍液實施載重胎模具表面化學(xué)鍍的方法，屬于高分子材料與工業(yè)化學(xué)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?，F(xiàn)在較為常見的載重汽車輪胎(通常為全鋼絲子午線輪胎)活絡(luò)模具，由于模具使用及存放不合理，鑄鋼材料的模具表面易與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)及電化學(xué)作用而形成破壞性效果，使輪胎模具表面腐蝕。其結(jié)果易造成輪胎外觀麻面，不平等缺陷，使輪胎質(zhì)量下降，而且模具修理也會造成較大的經(jīng)濟損失。
[0003]目前載重胎模具表面處理的方法是氮化和鍍鉻處理，但是在載重胎模具氮化處理中往往會產(chǎn)生模具滲氮深度淺，硬度不均勻，表面有氧化色，滲氮層不致密致使表面出現(xiàn)網(wǎng)狀或針狀氮化物等缺陷；鍍鉻處理后會產(chǎn)生鍍層脫落，鍍層耐磨性不好等缺陷，嚴(yán)重影響了模具的使用壽命。
[0004]除上述處理方法以外，當(dāng)前國內(nèi)外還未有所記載與公開其他鑄鋼材料載重胎模具表面的處理技術(shù)。
[0005]有鑒于此，特提出本專利申請。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所述的用于載重胎模具表面化學(xué)鍍的鎳磷合金鍍液和化學(xué)鍍方法，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，以在鑄鋼材料表面有效地形成化學(xué)鍍層，從而顯著地提高載重胎模具表面的耐磨性、耐腐蝕性與硬度，進而提高輪胎加工后的表面色澤均勻性與外觀質(zhì)量。
[0007]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，所述的鎳磷合金鍍液，主要用以施鍍于鑄鋼材料的載重胎模具表面。具體地，以水為溶劑的鍍液中，按重量配比比例包括有以下成份，
[0008]硫酸鎳，20-40克/升； [0009]次亞磷酸鈉，1530克/升；
[0010]梓檬酸鈉，2-7克/升；
[0011]乙酸鈉，11-18克/升；
[0012]硫脲，1-3暈克/升；
[0013]其中，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間。
[0014]如上述方案內(nèi)容，使用鎳磷合金鍍液可在鑄鋼材料的載重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。
[0015]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。[0016]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)了下述載重胎模具表面化學(xué)鍍方法，即在施鍍處理階段之前、之后分別地實施前處理階段與后處理階段。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于，所述的施鍍處理階段，是在80_99°C溫度下，將鑄鋼材料的載重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，控制施鍍過程中的鎳磷合金鍍液PH值始終在4.2至4.8之間，根據(jù)目標(biāo)鍍層厚度結(jié)合0.012-0.02毫米/小時的施鍍速度來控制所需的施鍍時間。
[0019]其中，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。
[0020]所述的前處理階段包括有以下操作步驟:
[0021]打磨試片，通過通用打磨裝置對模具表面進行打磨處理；
[0022]至少一次堿洗除油，在50_70°C下的堿液中浸泡模具以除油處理3-8分鐘；
[0023]至少一次酸洗除銹，在常溫下采用酸液浸泡模具以除銹處理1-5分鐘；
[0024]至少一次酸洗活化，在常溫下采用弱酸酸液進行沖洗并活化10-40秒鐘；
[0025]在上述步驟之間的數(shù)次水洗處理，每一次水洗處理包括至少一個水洗步驟。
[0026]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。
[0027]另外，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。
[0028]綜上內(nèi)容，本發(fā)明用于載重胎模具表面化學(xué)鍍的鎳磷合金鍍液和化學(xué)鍍方法具有的優(yōu)點與有益效果如下:
[0029]1、經(jīng)過施鍍處理后的載重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?jǐn)?shù)約為11.5%，因此模具表面的硬度提高了約2倍。
[0030]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。
[0031]3、采用上述模具加工的載重汽車輪胎，其表面色澤更為均勻，外觀質(zhì)量較好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0033]圖1是在400倍金相顯微鏡下顯示的鍍層厚度示意圖；
[0034]圖2是鎳磷合金鍍層的能譜分析圖；
[0035]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；
[0036]圖4是針對模具基體的極化試驗曲線圖；
[0037]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】
[0038]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:
[0039]硫酸鎳，23克/升；
[0040]次亞磷酸鈉，25克/升；
[0041]檸檬酸鈉，7克/升；
[0042]乙酸鈉，12克/升；
[0043]硫脲，1.5暈克/升；
[0044]其中，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間。
[0045]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。
[0046]應(yīng)用上述鎳磷合金鍍液，針對乘用胎模具表面化學(xué)鍍的加工方法如下:
[0047]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。
[0048]所述的施鍍處理階段，是在85°C溫度下，將鑄鋼材料的載重胎模具完全地浸入鎳磷合金鍍液中；其中，裝載比為0.8dm2/L，通過添加氨水以控制施鍍過程中的鎳磷合金鍍液PH值始終在4.2至4.8之間，根據(jù)目標(biāo)鍍層厚度結(jié)合0.012-0.02毫米/小時的施鍍速度來控制所需的施鍍時間。
[0049]所述的前處理階段包括有以下操作步驟:
[0050]打磨試片，通過通用打磨裝置對模具表面進行打磨處理；
[0051]一次堿洗除油，在65°C的堿液中浸泡模具以除油處理5分鐘；
[0052]第一次水洗，對載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗；
[0053]一次酸洗除銹，在常溫下用1:1的鹽酸浸泡模具以除銹處理I分鐘；
[0054]第二次水洗，對經(jīng)酸洗除銹的載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗；
[0055]一次酸洗活化，在常溫下用5 %的硫酸酸洗活化20秒鐘；
[0056]第三次水洗，對經(jīng)酸洗活化的載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗。
[0057]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。
[0058]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:
[0059]硫酸鎳，28克/升；
[0060]次亞磷酸鈉，20克/升；
[0061]檸檬酸鈉，3克/升；
[0062]乙酸鈉，13克/升；
[0063]硫脲，1.7暈克/升；
[0064]其中，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間。
[0065]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。
[0066]應(yīng)用上述鎳磷合 金鍍液，針對乘用胎模具表面化學(xué)鍍的加工方法如下:
[0067]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。[0068]所述的施鍍處理階段，是在90°C溫度下，將鑄鋼材料的載重胎模具完全地浸入鎳磷合金鍍液中；其中，裝載比為0.75dm2/L，通過添加氨水以控制施鍍過程中的鎳磷合金鍍液PH值始終在4.2至4.8之間，根據(jù)目標(biāo)鍍層厚度結(jié)合0.012-0.02毫米/小時的施鍍速度來控制所需的施鍍時間。
[0069]所述的前處理階段包括有以下操作步驟:
[0070]打磨試片，通過通用打磨裝置對模具表面進行打磨處理；
[0071]一次堿洗除油，在65°C的堿液中浸泡模具以除油處理8分鐘；
[0072]第一次水洗，對載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗；
[0073]一次酸洗除銹，在常溫下用1:1的鹽酸浸泡模具以除銹處理2分鐘；
[0074]第二次水洗，對經(jīng)酸洗除銹的載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗；
[0075]一次酸洗活化，在常溫下用5 %的硫酸酸洗活化10秒鐘；
[0076]第三次水洗，對經(jīng)酸洗活化的載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗。
[0077]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。
[0078]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:`[0079]硫酸鎳，35克/升；
[0080]次亞磷酸鈉，30克/升；
[0081 ]檸檬酸鈉，3克/升；
[0082]乙酸鈉，18克/升；
[0083]硫脲，I暈克/升；
[0084]其中，鎳磷合金鍍液的PH值在4.2至4.8之間。
[0085]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。
[0086]應(yīng)用上述鎳磷合金鍍液，針對乘用胎模具表面化學(xué)鍍的加工方法如下:
[0087]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。
[0088]所述的施鍍處理階段，是在80°C溫度下，將鑄鋼材料的載重胎模具完全地浸入鎳磷合金鍍液中；其中，裝載比為ldm2/L，通過添加氨水以控制施鍍過程中的鎳磷合金鍍液PH值始終在4.2至4.8之間，根據(jù)目標(biāo)鍍層厚度結(jié)合0.012-0.02毫米/小時的施鍍速度來控制所需的施鍍時間。
[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模具表面進行打磨處理；
[0091]一次堿洗除油，在65°C的堿液中浸泡模具以除油處理4分鐘；
[0092]第一次水洗，對載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗；
[0093]一次酸洗除銹，在常溫下用1:1的鹽酸浸泡模具以除銹處理I分鐘；
[0094]第二次水洗，對經(jīng)酸洗除銹的載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗；
[0095]一次酸洗活化，在常溫下用5 %的硫酸酸洗活化15秒鐘；
[0096]第三次水洗，對經(jīng)酸洗活化的載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗。[0097]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。
[0098]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。
[0099]在圖中，中間光亮部分為鍍層，左側(cè)部分為鋼基體，右側(cè)為鑲嵌材料，鍍層厚度為12 μ m0
[0100]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。
[0101]表1鋁鎂材料的乘用胎模具N1-P鍍層成分表
[0102]
【權(quán)利要求】
1.一種用于載重胎模具表面化學(xué)鍍的鎳磷合金鍍液，用以施鍍于鑄鋼材料的模具表面，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，20-40克/升； 次亞磷酸鈉，15-30克/升； 檸檬酸鈉，2-7克/升； 乙酸鈉，11-18克/升； 硫脲，1-3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所述的用于載重胎模具表面化學(xué)鍍的鎳磷合金鍍液，其特征在于:在配比時，按前后順序、逐一地向水中添加硫酸鎳、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載重胎模具表面化學(xué)鍍方法，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80-99°C溫度下，將鑄鋼材料的載重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，控制施鍍過程中的鎳磷合金鍍液PH值始終在4.2至4.8之間，根據(jù)目標(biāo)鍍層厚度結(jié)合0.012-0.02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所述的載重胎模具表面化學(xué)鍍方法，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所述的載重胎模具表面化學(xué)鍍方法，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模具表面進行打磨處理； 至少一次堿洗除油，在50-70°C下的堿液中浸泡模具以除油處理3-8分鐘； 至少一次酸洗除銹，在常溫下采用酸液浸泡模具以除銹處理1-5分鐘； 至少一次酸洗活化，在常溫下采用弱酸酸液進行沖洗并活化10-40秒鐘； 在上述步驟之間的數(shù)次水洗處理，每一次水洗處理包括至少一個水洗步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的載重胎模具表面化學(xué)鍍方法，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模具表面進行打磨處理； 一次堿洗除油，在65°C的堿液中浸泡模具以除油處理5分鐘； 第一次水洗，對載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗； 一次酸洗除銹，在常溫下用1:1的鹽酸浸泡模具以除銹處理I分鐘； 第二次水洗，對經(jīng)酸洗除銹的載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗； 一次酸洗活化，在常溫下用5%的硫酸酸洗活化20秒鐘； 第三次水洗，對經(jīng)酸洗活化的載重胎模具依次進行自來水水洗和蒸餾水水洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的載重胎模具表面化學(xué)鍍方法，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。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的 載重胎模具表面化學(xué)鍍方法，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】C23C18/36GK103805974SQ201210484565
【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