[發明專利]羧酸或其鹽－尿素體系脈沖電沉積納米晶鉻－鎳合金鍍層的方法

無效

• 申請號: 200710035369.6
• 申請日: 2007-07-16
• 公開（公告）號: CN101109093A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: 何新快;邱冠周;陳白珍;吳璐燁
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C25D5/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及表面工程與表面處理技術，特別是用脈沖電沉積法制備鉻-鎳合金鍍層技術。

背景技術

鉻合金鍍層具有優良的耐蝕性、耐磨性和裝飾性等特性作為功能性鍍覆層而得到廣泛應用。六價鉻電沉積制備鉻合金鍍層因其工藝簡單、鍍層光亮平整、硬度高而一直是鍍鉻工業采用的主要方法。但是，六價鉻電沉積工藝因其本身具有的高毒性和環境污染性等問題引起了世界各國的廣泛關注，許多科研工作者都致力研究開發低毒性、低污染的三價鉻工藝，以期取代六價鉻電沉積鉻及鉻合金鍍層，如El-Sharif等以氨基乙酸為配合劑，采用三價鉻鍍液電沉積得到較厚鉻鍍層，Ibtahim等人在以尿素為絡合劑的三價鉻鍍液體系中加入甲酸和甲醇，使得三價鉻鍍層質量和沉積速度得到提高；鄧姝皓等在DMF體系中也得到沉積速率快，鍍層較厚的鉻鍍層。盡管三價鉻電沉積鉻及鉻合金電沉積鍍層的研究取得一定的進展，但三價鉻鍍層因其顯微組織存在大量裂紋、外觀較灰暗使得其鍍層性能及表面形貌不及六價鉻鍍層，且鍍層因鍍液穩定性、鍍液對雜質金屬離子(Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺)敏感等原因難增厚(一般少于8微米)。因此解決三價鉻電沉積存在的上述問題，以期取代六價鉻電沉積而產業化，具有重要意義。脈沖電沉積技術因其電流效率高、鍍層致密裂紋少，晶粒細小，引起廣泛關注。采用脈沖電沉積方法，從含Cr³⁺配合劑鍍液體系電沉積光亮納米晶鉻及鉻合金鍍層成為研究的熱點。

發明內容

為了解決六價鉻電鍍工藝的高污染、高毒性和高能耗等問題，本發明充分利用脈沖電沉積技術和含Cr³⁺配合劑鍍液體系的特點，提供一種金屬或金屬合金表面脈沖電沉積納米晶鉻-鎳合金鍍層的方法，該法具有經濟實用性和低毒性的特點。

本發明的目的是通過下述方式實現的：

羧酸或其鹽-尿素體系脈沖電沉積納米晶鉻-鎳合金鍍層的方法，包括鍍件的預處理，脈沖電沉積處理，所述的脈沖電沉積處理采用的是預處理好的被鍍件為陰極，及不溶性陽極，電解液為羧酸或其鹽-尿素鍍液體系，所述的電解液中：Cr³⁺0.2-1.2mol·L^-1，Ni²⁺0.025-0.3mol·L^-1，檸檬酸或其鹽0.1-0.8mol·L^-1，H₂NCONH₂?0.1-2.5mol·L^-1，緩沖劑5-50g·L^-1，導電鹽0.1-2.5mol·L^-1，，鍍液pH在0.4-3.5，鍍液溫度為5-60℃。

所述的電解液中還加入草酸或其鹽、乙酸或其鹽、乳酸或其鹽中的一種或幾種混合，草酸或其鹽的用量為0.0-0.7mol·L^-1，乙酸或鹽的用量為0.0-0.8mol·L^-1，乳酸或其鹽的用量0.0-0.7mol·L^-1。

所述的Cr³⁺選自三氯化鉻、硫酸鉻三價鉻鹽中的一種或兩種混合；Ni²⁺選自硫酸鎳、氯化鎳中的一種或兩種混合；導電鹽為鈉鹽、鉀鹽、鹽酸鹽或硫酸鹽；緩沖劑為硼酸或硼酸鹽。

本發明羧酸或其鹽-尿素鍍液體系中優選CrCl₃·6H₂O?0.2-1.2mol·L^-1，NiSO₄·6H₂O?0.025-0.3mol·L^-1，檸檬酸三鈉0.1-0.8mol·L^-1，草酸鈉0.1-0.7mol·L^-1，CH₃CH(OH)·COOH?0.1-0.7mol·L^-1，CH₃COONa?0.1-0.8mol·L^-1，H₂NCONH₂?0.1-2.5mol·L^-1，Cr₂(SO₄)₃·6H₂O?0-0.2?mol·L^-1，H₃BO₃5-50g·L^-1，NaCl?0.1-2.5mol·L^-1。