[發明專利]一種納米氮化鋁復合鉻電鍍液及電鍍方法

在審

• 申請號: 201310544143.4
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN104611734A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 曾雄燕
• 申請（專利權）人: 無錫市雪江環境工程設備有限公司
• 主分類號: C25D3/06
• 分類號: C25D3/06;C25D15/00;C25D5/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊晞

技術領域

本發明涉及電鍍鉻工藝的技術領域，尤其涉及一種納米氮化鋁復合鉻電鍍液及電鍍方法。

背景技術

Cr是微帶藍色的銀白色金屬，在空氣中易鈍化，表面被一層氧化膜覆蓋，具有很好的耐蝕性，在大氣中很穩定，能長期保持其光澤；在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽溶液及有機酸中非常穩定。Cr硬度很大，摩擦系數小，耐磨性、耐蝕性、耐熱性好。Cr鍍層具有表面光亮、硬度高、耐腐蝕等優點，是一種很好的防護和裝飾鍍層，廣泛地用于汽車、航天等多個領域。但是，Cr鍍層在較高溫度下會變軟，300℃時硬度值開始下降，510℃時鍍層已處于完全退火狀態；同時，Cr鍍層一般具有微裂紋(厚度大于0.7μm)，這些微裂紋可能被吸附物填滿，從而降低鍍層對基體的保護能力。

氮化鋁具有高熱導率、高電絕緣性、高強度、高硬度、較低的低熱膨脹系數、無毒以及良好的化學穩定性和耐腐蝕性，并且易于加工等優異的物理化學性能，廣泛應用于高級陶瓷、復合材料、電子材料等領域。

納米復合電鍍是在電鍍液中加入非水溶性的納米固體顆粒，與金屬離子共沉積于基材上形成由金屬相與分散于金屬相的納米微粒構成的復合鍍層。由于納米復合鍍層與單一金屬鍍層相比，還具備納米材料特殊的光、電、磁、熱性能，因而成為致力于對新材料開發的研究者一直探索的方向。當前，該領域也取得一定的研究成果。

現有的納米復合電鍍主要基于鎳基電鍍，加入的納米材料以金屬或非金屬氧化物居多，例如Al₂O₃、SiO₂。而鉻基的電鍍由于受多方面技術因素的限制，難以實現納米復合電鍍。為了彌補鉻硬度不高等缺陷，往往在電鍍液中加入合金金屬元素或非金屬元素，雖然在一定程度上改善了鍍層的質量，但是仍然存在鍍層硬度不高、耐摩擦性不夠、耐腐蝕性不理想的技術缺陷，這些嚴重制約了Ni電鍍在工業上的大規模應用。

發明內容

有鑒于此，本發明一方面提供一種納米氮化鋁電鍍液，該納米氮化鋁電鍍液的鍍層硬度大、耐摩擦性強、耐腐蝕高。

一種納米氮化鋁復合鉻電鍍液，包括含量為150～210g/L的六水合三氯化鉻、含量為120～140g/L的檸檬酸鹽、含量為40～60g/L的草酸鹽、含量為60～90g/L的尿素、含量為10～20g/L的甲酸、含量為90～120g/L的溴化銨、含量為4～8g/L的納米氮化鋁、含量為0.06～0.24g/L的脂肪烷基甲基鹵化鹽和含量為0.024～0.06g/L的烷基苯磺酸鹽。

其中，包括含量為180g/L的六水合三氯化鉻、含量為125g/L的檸檬酸鹽、含量為55g/L的草酸鹽、含量為70g/L的尿素、含量為18g/L的甲酸、含量為110g/L的溴化銨、含量為6g/L的納米氮化鋁、含量為0.2g/L的脂肪烷基多甲基鹵化鹽和含量為0.05g/L的烷基苯磺酸鹽。

其中，所述納米氮化鋁的平均粒徑為20～50nm。

其中，脂肪烷基甲基鹵化鹽選自十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基三甲基溴化胺、十二烷基二甲基溴化胺中的一種或至少兩種。

其中，所述烷基苯磺酸鹽選自十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基苯磺酸鈉、十八烷基苯磺酸鈉中的一種或至少兩種。

以上納米氮化鋁復合鉻電鍍液的技術方案中，選用的納米氮化鋁粉體的密度為3.2～3.3g/cm3，為立方晶系結構，晶格常數為0.346～0.364，平均粒徑為45nm。將納米氮化鋁分散于鍍液中有兩方面的作用，一方面，納米氮化鋁均勻分布在鍍層的晶粒和晶界之間，減小鍍層的孔隙尺寸而增加鍍層致密度，防止腐蝕液浸潤鍍層內的微孔；或者通過纏繞覆蓋于晶粒表面以把腐蝕介質和晶粒隔離。另一方面，納米氮化鋁的化學活性很低，此時納米氮化鋁的電位較之鉻更正。當鉻和碳相接觸后，此時鉻作為陽極發生陽極極化，可能促進鉻的鈍化過程，減少鉻在介質中的腐蝕，使鉻層對基體金屬的保護作用增強。由此，提高了鍍層的耐腐蝕性。