本發明公開了一種用于微結構加工的低應力鎳磷合金輥，包括鋼輥基材，表面依次形成沖擊鎳層、鍍銅層、鎳磷非晶合金層，電鍍工藝包括如下步驟：S1：將鋼輥基材置于電鍍液中形成沖擊鎳層；S2：將鋼輥基材浸入裝有電鍍銅液的電解槽A中形成鍍銅層，制得預鍍輥；S3：將預鍍輥浸入乙酸溶液中，取去離子水A沖洗預鍍輥表面，后將預鍍輥放入電解槽B中，預鍍輥完全浸入復合鍍液；S4：將預鍍輥與電源陰極相連，將鈦網電極和裝滿鎳餅的鈦籃陽極連接至電源陽極，電鍍形成鎳磷非晶合金層，制得鎳磷合金輥；S5：將鎳磷合金輥冷卻后進行微結構加工，制得用于微結構加工的低應力鎳磷合金輥。本發明得到的低應力鎳磷合金輥更適合用于高精度結構加工。

技術領域

本發明涉及金屬表面處理領域，尤其涉及一種用于微結構加工的低應力鎳磷合金輥及其電鍍工藝。

背景技術

電鍍非晶合金是提升材料功能的一個工程技術分支，因非晶材料其獨特的性能而在近年來備受關注。非晶合金材料由于不具有晶界，因此在耐磨性和耐腐蝕性方面相較于傳統合金具有很大的優勢。在非晶合金材料中，最被廣泛研究與應用的就是鎳磷合金，根據含磷量的不同，鎳磷合金的結構與性能也有較大的差異，含磷量達到1％的鎳磷合金是過飽和固溶體的非平衡合金；含磷量達到3％，鎳磷合金的晶粒就會發生顯著細化；鎳磷合金的含磷量達到8％時就能獲得單相的非晶態合金，沒有晶界存在，耐腐蝕性大大增強；鎳磷合金的含磷量達到15％時，磷的電子排布式發生變化，3d層不飽和電子層被P層給予的電子填滿，波爾磁子消失，其內、外軌型和空間構型更穩定，鎳磷合金的微觀組織更穩定。

雖然電鍍鎳磷合金自發明之始已經走過了半個世紀之久，但其電流效率低，穩定性差，鍍層應力較大等缺陷仍大大限制了其在工業上的使用。傳統電鍍工藝普遍采用次亞磷酸鈉，雖然次亞磷酸鈉具有pH范圍較廣、電流效率高的優勢，但也存在穩定性差且極易被氧化為亞磷酸鈉的缺陷。而傳統電鍍工藝采用亞磷酸鈉進行電鍍時，則存在電流效率低下、成品的孔隙率高等缺陷，且在電鍍過程中伴隨著磷元素的消耗，成品的厚鍍層往往呈現出分層的缺陷，且內應力較大，層與層之間缺陷較多，無法滿足CNC精密加工的要求。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的鎳磷合金鍍層存在較大內應力和缺陷、電鍍工藝存在電流效率低且孔隙率高等缺陷，提供了一種新的用于微結構加工的低應力鎳磷合金輥及其電鍍工藝。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案實現：

一種用于微結構加工的低應力鎳磷合金輥，包括鋼輥基材，所述鋼輥基材的表面通過電鍍依次形成沖擊鎳層、鍍銅層、鎳磷非晶合金層，所述鍍銅層的厚度為200～1000微米，所述鎳磷非晶合金層的厚度為300～800微米，所述鍍銅層的HV硬度為380～400，所述鎳磷非晶合金層的HV硬度為580～650，所述鎳磷非晶合金層的磷含量為10～18％、鎳含量為82～90％。

在上述的鎳磷合金輥結構中，沖擊鎳層在鋼輥基材表面形成很薄的閃鍍層，且結晶細致，有利于鍍層與鋼輥基材之間形成良好的結合力。鍍銅層作為預鍍層，具有高光亮、高整平、高分散性、與其他金屬層的結合力好、鍍層致密等優點，能有效提高鍍層之間的結合力并減少鍍層之間的微觀缺陷。本發明在鋼輥基材表面設置超厚(≥300微米)、高磷含量且致密、低應力的鎳磷非晶合金層，能夠使整個低應力高硬度的鎳磷合金輥性能優良，適合用于高精度結構加工。

作為優選，上述所述的一種用于微結構加工的低應力鎳磷合金輥，所述鎳磷非晶合金層的表面粗糙度Ra0.3μm。

將鎳磷非晶合金層的表面粗糙度控制在上述范圍內，能夠節約后續加工合金輥的時間，從而提高生產效率。

作為優選，上述所述的一種用于微結構加工的低應力鎳磷合金輥，所述鋼輥基材為45號鋼或304不銹鋼。

選用45號鋼或304不銹鋼作為鋼輥基材的材料，不僅易于獲取，且硬度適宜，能節約鎳磷合金輥整體造價。

一種用于微結構加工的低應力鎳磷合金輥的電鍍工藝，包括如下步驟：