[發(fā)明專利]一種制備納米晶鎳合金鍍層的電鍍液及其應用

有效

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• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN102747389A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 曾志翔;烏學東;李明華;薛群基
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C25D3/12
• 分類號: C25D3/12
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

技術領域

本發(fā)明涉及金屬材料表面鍍層制備技術領域，尤其涉及到一種鎳合金鍍層的制備方法。

背景技術

電鍍已有160多年的歷史，工業(yè)應用電鍍方法制備鍍層也已經有相當長的一段時間。電鍍方法制備的鍍層為晶態(tài)或者納米晶結構，其中納米晶體由于有大量原子處于晶界上，具有良好的力學性能，如高硬度、高耐磨性等。與非晶材料相比，納米晶材料具有良好的塑性和韌性，而超細納米晶，由于晶粒的進一步細化，鍍層的硬度能進一步得到提高。

鍍硬鉻技術是比較好的一種增加表面硬度的方法，具有表面光潔度好、不會生銹以及鍍的過程中原零件變形小等優(yōu)點，但是在鍍硬鉻技術中存在著大量的六價鉻，六價鉻對人體和環(huán)境具有極大地危害性，已越來越受到環(huán)保部門的限制，因此發(fā)明一種能夠代替鉻酸鍍硬鉻的電鍍配方是非常有必要的。

同鉻相比，鎳的毒性較小，電鍍鎳工藝對人體和環(huán)境的危害性要小得多。公告號為CN?1011316?B的中國專利提供了一種快速鍍鎳溶液及鍍鎳方法，鍍鎳溶液由含鎳離子的主鹽、絡合劑及輔助絡合劑組成，絡合劑是羥基羧酸或其鹽類，輔助絡合劑是烷基羧酸，該電鍍液具有較快的電沉積速度，陰、陽極可以相對運動，提高了電鍍效率，但是得到的鎳鍍層硬度低于鉻鍍層，耐磨度不夠，限制了其應用。

公告號為CN?100424232?C的中國專利提供了一種鎳電鍍液，含至少兩種選自氨基多羧酸、多酸酸和多磷酸的螯合劑，pH值為4-9，鎳離子與氯離子的比值為1或更小，該電鍍液可有效地將鎳層只沉積在待電鍍部件上而不腐蝕由陶瓷復合材料制成的電子部件或含過渡金屬氧化物的陶瓷部件，但是其缺點是制備得到的電鍍層硬度和耐磨度不夠。

公告號為CN?101760767?B的中國專利提供了一種鋼帶電鍍鎳的方法，使用的電鍍液配方為：350＜NiSO₄·7H₂O≤550g/L，20≤H₃BO₃≤50g/L，5≤陽極活性劑≤30g/L，0.2≤十二烷基硫酸鈉≤0.8g/L，該方法特別適用于電極制造用的穿孔鋼帶、沖孔鋼帶的連續(xù)電鍍鎳，但是制備的鎳鍍層同樣具有硬度和耐磨度不夠的缺點。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種制備納米晶鎳合金鍍層的電鍍液及其應用，使用該電鍍液制備得到的納米晶鎳合金鍍層具有更高的耐磨損性和硬度。

一種制備納米晶鎳合金鍍層的電鍍液，其特征在于，以質量濃度計，包括：

所述的晶粒細化劑為次磷酸鈉、鹽酸羥胺、硼氫化鈉、甲醛、氨基硼烷、水合肼中的至少兩種。

其中，所述的電鍍液以去離子水作為溶劑。

所述的晶粒細化劑包含兩種以上的物質，具體的比例無特殊要求，總濃度范圍保持在1～10g/L即可，會在溶液中引入非金屬元素氮、碳、硼中的至少一種，阻礙鎳沉積過程中晶粒的生長，形成超細納米晶結構，納米晶結構晶粒的細化，會顯著提高鍍層的綜合力學性能，使得鍍層的耐磨損性和硬度提高，可以用作代替鉻酸鍍硬鉻的鍍層。

所述的鎳鹽為在弱酸性條件下，易溶于去離子水中的鎳鹽，優(yōu)選為硫酸鎳、氯化鎳和堿式碳酸鎳中的至少一種，此時，在所述的晶粒細化劑的作用下，優(yōu)選的鎳鹽在沉積過程中形成的晶粒更細小，而且鎳鹽中的陰離子(如Cl^-)在電沉積時起著防止陽極鈍化的作用；質量濃度進一步優(yōu)選為30～60g/L，濃度越低，電沉積時候需要的電壓越大，濃度越高，電沉積的速率越快，晶核越容易形成，得到的晶粒越細小，但是速率太快，會降低鍍層的緊密程度。

所述的絡合劑通過與鎳離子配位，使得鎳離子在電鍍液中容易分散，優(yōu)選為檸檬酸、檸檬酸鈉、硼酸、硼酸鈉、焦磷酸鉀鈉、焦磷酸鈉和乙二胺四乙酸(EDTA)中的至少一種。

所述的表面活性劑在電沉積時可以使得鎳離子在基底上鋪展開來，起著防止出現(xiàn)細孔的作用，優(yōu)選為2-乙基己基硫酸鈉、、十二烷基硫酸鈉和聚氧乙烯烷基酚醚硫酸鈉中的至少一種，用量進一步優(yōu)選為0.1～0.2g/L，用量太少，起不到防止細孔出現(xiàn)的作用，用量太多，去除細孔的作用增加不明顯，而且會產生泡沫覆蓋于電極上。

所述的電鍍液的pH值范圍優(yōu)選為3～6，在進行電沉積時，pH值過低，會使得氫離子濃度過高，過高的氫離子濃度會使得氫氣優(yōu)先在陰極析出，而使得鎳無法沉積下來，pH值過高，會使得鎳離子直接沉淀出來，影響電鍍的進行。