一种高润滑水溶性镀镍增滑保护剂
阅读说明：本技术 一种高润滑水溶性镀镍增滑保护剂 (High-lubrication water-soluble nickel plating slip-increasing protective agent ) 是由 孙华敏 徐英君 赵东军 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及金属防腐蚀技术领域,特别是涉及一种高润滑水溶性镀镍增滑保护剂。包括成膜物质、成膜助剂、渗透剂、封孔剂、分散剂。本发明提供的保护剂无毒环保、润滑度高,膜层紧密、均匀,且长期具有耐腐蚀性,极具推广和使用价值。(The invention relates to the technical field of metal corrosion prevention, in particular to a high-lubrication water-soluble nickel plating and slip increasing protective agent. Comprises a film forming substance, a film forming auxiliary agent, a penetrating agent, a hole sealing agent and a dispersing agent. The protective agent provided by the invention is non-toxic and environment-friendly, has high lubrication degree, compact and uniform film layer, has corrosion resistance for a long time, and has great popularization and use values.)
技术领域
本发明涉及金属防腐蚀技术领域，特别是涉及一种用于防止镍镀层被氧化、变色或被腐蚀的保护剂。
背景技术
电镀是一种常用的对基体金属表面进行防护的工艺方法，镀镍层是应用最广泛的装饰性防护镀层。然而镍镀层的活性高，在大气中容易形成氧化物和硫化物，变黄的镍层不仅失去了镍的金属光泽，还会使得镀层的耐盐雾性能降低，与基体的附着力变小，严重时会造成镀层脱落，无法起到防护基体的作用。
以往镀镍层的镀件普遍使用套铬的方式进行表面防护，但是由于六价铬会对人体和环境造成不利的影响，近年来我国已经限制了六价铬的使用，而其替代品三价铬又存在着镀层外观不良的缺陷。人们已发现铝酸盐、钨酸盐等含氧，磷铝酸、磷钨酸等杂多酸，以及一些有机缓蚀剂，如油酸咪哇琳等作为镀镍层的表面防护剂，但其耐腐蚀性远不如六价铬钝化。同时，现有的镀镍层保护剂大多为油溶性保护剂，不仅对操作人员的身体健康和生态有着不利影响，还普遍存在着膜层表面粗糙、润滑性能差、针孔现象严重的弊端。此外，少数的水溶性保护剂也因其优异的环保性开始被市场所接受，但形成的防护膜层耐腐蚀性、外观、润滑度远达不到客户性能要求。因此，有必要提供一种无毒环保且耐腐蚀性好、润滑性能好、膜层均匀致密的镀镍保护剂，以满足市场的客观需求。
发明内容
发明要解决的问题
现阶段，金属材料要求在更加严酷的环境下使用，除了良好的耐腐蚀性，金属器件的润滑性能也成为了衡量品质的重要标准，因此对于金属材料表面镀层的美观度、耐腐蚀性和润滑性有了更加严格的要求。镍镀层是应用最广泛的装饰性防护镀层，但镀镍层普遍孔隙率高，耐腐蚀性较差，腐蚀介质可通过微孔腐蚀基材。因此，针对于镍镀的保护表面处理剂应运而生，然而市场上存在的镀镍保护剂存在毒性大、耐腐蚀性差、润滑度低、针孔现象严重等问题，严重影响着镀件的使用寿命。
用于解决问题的方法
为解决上述问题，本发明提供了一种高润滑水溶性镀镍增滑保护剂，所述保护剂是由成膜物质、成膜助剂、渗透剂、封孔剂、分散剂在水中精制而成的。
作为一种优选，所述的成膜物质为水溶性高分子，包括聚-2-乙烯咪唑啉、聚环氧琥珀酸和海藻酸盐中的任意一种或者几种。
所述的成膜物质优选为：1-13wt%，更优选为：2-9wt%，最优为：4-7wt%。
作为一种优选，所述的成膜助剂为N-甲基吡咯烷酮。
所述的成膜助剂含量优选为：1-15wt%，更优选为：3-13wt%，最优为：5-10wt%。
作为一种优选，所述的渗透剂为葡糖苷类表面活性剂，包括辛基葡糖苷、癸基葡糖苷和十二烷基吡喃葡萄糖苷中的一种或者几种。
所述的渗透剂含量优选为：0.5-8wt%，更优选为：1-6wt%，最优为：2-4wt%。
作为优选，本发明一种高润滑水溶性镀镍增滑保护剂含有分散剂。
作为一种优选，所述的分散剂为表面活性剂。
作为优选，本发明一种高润滑水溶性镀镍增滑保护剂还含有封孔剂。
作为一种优选，所述的封孔剂是陶瓷纳米颗粒。
所述的封孔剂含量优选为：3-12wt%，更优选为：5-10wt%，最优为：7-9wt%。
所述的溶剂选择去离子水。
发明的效果
根据本发明，可提供能够使镀镍金属表面具有表面保护膜的水溶性镀镍增滑保护剂，所述的水溶性镀镍增滑保护剂无毒环保、润滑度高，膜层紧密、均匀，且长期具有耐腐蚀性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用水作溶剂代替传统的有机溶剂，无毒，环保；
本发明采用聚-2-乙烯咪唑啉、聚环氧琥珀酸和海藻酸盐作成膜物质代替传统成膜剂，具有膜层细腻而有光泽的优势；
本发明采用葡糖苷类表面活性剂代替传统的渗透剂，渗透能力强，稳定性高；
本发明采用陶瓷纳米颗粒代替传统的封孔剂，能够提高膜层润滑度，且封孔效果好，耐磨性能良好。
具体实施方式
实施例1：按照下述比例将各组分溶解于溶剂，配置本实施例的水溶性镀镍增滑保护剂M1：聚-2-乙烯咪唑啉4wt%，N-甲基吡咯烷酮5wt%，辛基葡糖苷2wt%，烷基酚聚氧乙烯醚2wt%，陶瓷纳米颗粒7wt%，剩余为水的含量。
本发明还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的制备方法，主要包括以下步骤：称取80g去离子水于250mL烧杯中，将N-甲基吡咯烷酮，烷基酚聚氧乙烯醚，聚-2-乙烯咪唑啉，陶瓷纳米颗粒，辛基葡糖苷按照顺序加入到水中，在60℃下搅拌30min，得到混合溶液。
本发明同时还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的使用方法，具体步骤如下：选取已镀镍层的部件，水洗后浸渍到上述水溶性镀镍增滑保护剂溶液中，操作温度为40-60℃，处理时间为2-4min，然后水洗，干燥。
通过上述步骤得到本实施例的镀件DM10。
实施例2：按照下述比例将各组分溶解于溶剂，配置本实施例的水溶性镀镍增滑保护剂M2：聚-2-乙烯咪唑啉7wt%，N-甲基吡咯烷酮10wt%，辛基葡糖苷4wt%，烷基酚聚氧乙烯醚3wt%，陶瓷纳米颗粒9wt%，剩余为水的含量。
本发明还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的制备方法，主要包括以下步骤：称取80g去离子水于250mL烧杯中，将N-甲基吡咯烷酮，烷基酚聚氧乙烯醚，聚-2-乙烯咪唑啉，陶瓷纳米颗粒，辛基葡糖苷按照顺序加入到水中，在60℃下搅拌30min，得到混合溶液。
本发明同时还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的使用方法，具体步骤如下：选取已镀镍层的部件，水洗后浸渍到上述水溶性镀镍增滑保护剂溶液中，操作温度为40-60℃，处理时间为2-4min，然后水洗，干燥。
通过上述步骤得到本实施例的镀件为DM20。
实施例3：按照下述比例将各组分溶解于溶剂，配置本实施例的水溶性镀镍增滑保护剂M3：聚环氧琥珀酸4wt%，N-甲基吡咯烷酮5wt%，癸基葡糖苷2wt%，烷基酚聚氧乙烯醚2wt%，陶瓷纳米颗粒7wt%，剩余为水的含量。
本发明还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的制备方法，主要包括以下步骤：称取80g去离子水于250mL烧杯中，将N-甲基吡咯烷酮，烷基酚聚氧乙烯醚，聚环氧琥珀酸，陶瓷纳米颗粒，癸基葡糖苷按照顺序加入到水中，在60℃下搅拌30min，得到混合溶液。
本发明同时还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的使用方法，具体步骤如下：选取已镀镍层的部件，水洗后浸渍到上述水溶性镀镍增滑保护剂溶液中，操作温度为40-60℃，处理时间为2-4min，然后水洗，干燥。
通过上述步骤得到本实施例的镀件DM30。
实施例4：按照下述比例将各组分溶解于溶剂，配置本实施例的水溶性镀镍增滑保护剂M4：海藻酸钠4wt%，N-甲基吡咯烷酮5wt%，十二烷基吡喃葡萄糖苷2wt%，烷基酚聚氧乙烯醚2wt%，陶瓷纳米颗粒7wt%，剩余为水的含量。
本发明还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的制备方法，主要包括以下步骤：称取80g去离子水于250mL烧杯中，将N-甲基吡咯烷酮，烷基酚聚氧乙烯醚，海藻酸钠，陶瓷纳米颗粒，十二烷基吡喃葡萄糖苷按照顺序加入到水中，在60℃下搅拌30min，得到混合溶液。
本发明同时还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的使用方法，具体步骤如下：选取已镀镍层的部件，水洗后浸渍到上述的水溶性镀镍增滑保护剂溶液中，操作温度为40-60℃，处理时间为2-4min，然后水洗，干燥。
通过上述步骤得到本实施例的镀件DM40。
对比例1：按照下述比例将各组分溶解于溶剂，配置本实施例的水溶性镀镍增滑保护剂D1：N-甲基吡咯烷酮5wt%，辛基葡糖苷2wt%，烷基酚聚氧乙烯醚2wt%，陶瓷纳米颗粒7wt%，剩余为水的含量。
本发明还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的制备方法，主要包括以下步骤：称取80g去离子水于250mL烧杯中，将N-甲基吡咯烷酮，烷基酚聚氧乙烯醚，陶瓷纳米颗粒，十二烷基吡喃葡萄糖苷按照顺序加入到水中，在60℃下搅拌30min，得到混合溶液。
本发明同时还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的使用方法，具体步骤如下：选取已镀镍层的部件，水洗后浸渍到上述的水溶性镀镍增滑保护剂的溶液中，操作温度为40-60℃，处理时间为2-4min，然后水洗，干燥。
通过上述步骤得到本实施例的镀件DW10。
对比例2：按照下述比例将各组分溶解于溶剂，配置本实施例的镍保护剂D2：聚-2-乙烯咪唑啉4wt%，N-甲基吡咯烷酮5wt%，烷基酚聚氧乙烯醚2wt%，陶瓷纳米颗粒7wt%，剩余为水含量。
本发明还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的制备方法，主要包括以下步骤：称取80g去离子水于250mL烧杯中，将N-甲基吡咯烷酮，烷基酚聚氧乙烯醚，聚-2-乙烯咪唑啉，陶瓷纳米颗粒按照顺序加入到水中，在60℃下搅拌30min，得到混合溶液。
本发明同时还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的使用方法，具体步骤如下：选取已镀镍层的部件，水洗后浸渍到上述的水溶性镀镍增滑保护剂的溶液中，操作温度为40-60℃，处理时间为2-4min，然后水洗，干燥。
通过上述步骤得到本实施例的镀件DW20。
对比例3：按照下述比例将各组分溶解于溶剂，配置本实施例的镍保护剂D3：聚环氧琥珀酸4wt%，N-甲基吡咯烷酮5wt%，癸基葡糖苷2wt%，烷基酚聚氧乙烯醚2wt%，剩余为水的含量。
本发明还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的制备方法，主要包括以下步骤：称取80g去离子水于250mL烧杯中，将N-甲基吡咯烷酮，烷基酚聚氧乙烯醚，聚环氧琥珀酸，癸基葡糖苷按照顺序加入到水中，在60℃下搅拌30min，得到混合溶液。
本发明同时还提供了所述水溶性镀镍增滑保护剂的使用方法，具体步骤如下：选取已镀镍层的部件，水洗后浸渍到上述的水溶性镀镍增滑保护剂的溶液中，操作温度为40-60℃，处理时间为2-4min，然后水洗，干燥。
通过上述步骤得到本实施例的镀件DW30。
耐盐雾测试：采用按照GB/T10125-2012的中性盐雾试验（NSS）标准要求进行，实验溶液采用5%NaCl溶液，盐雾箱温度设置为35±2℃，PH设置为6.5-7.5，进行耐盐雾性能测试，72h连续喷雾，记录锈蚀开始出现的时间。测试结果如表1所示。
（表1）
外观测试：肉眼观察外观的平整性，有无针孔。测试结果如表2所示。
（表2）
润滑性测试：利用摩擦系数仪将工件实验面与基准面平放在一起，在一定的接触压力下，使两表面相对移动，记录所需的力并换算摩擦系数。测试结果如表3所示。
（表3）
从表1-3结果，实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的比较表明，使用本发明提供的水溶性镀镍增滑保护剂可形成具有优异耐腐蚀性能和润滑性能的密合膜层，膜层表面光滑平整，盐雾性能优异。
从表1-3结果表明，相比较于实施例1-4，由于对比例1的镀镍保护剂中没有成膜剂，因此，由该保护剂涂覆的镀件耐腐蚀性和润滑性差，盐雾实验不合格。另外，由于对比例2中的镀镍保护剂无渗透剂，因此，由该保护剂涂覆的镀件耐腐蚀性和润滑性较差，盐雾实验不合格。此外，由于对比例3中的镀镍保护剂无封孔剂，故而，由该保护剂涂覆的镀件润滑性和耐腐性较差，表面针孔严重，盐雾实验不合格。
由上述测试结果可以看出，使用本发明提供的水溶性镀镍增滑保护剂可以得到无毒环保、耐腐蚀性能好、膜层密合性好、润滑性能好的镍保护膜层。
显然，本发明所列实例仅为了说明所作的实例，而非对于实施方式的限定。任何在本发明核心技术上延伸的实施例，仍处于本发明创造权利要求的保护范围内。
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