[發(fā)明專利]一種碳納米管復合鉻電鍍液及電鍍方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201310545309.4
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN104611735A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 曾雄燕
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫市雪江環(huán)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電鍍鉻工藝的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳納米管復合鉻電鍍液及電鍍方法。

背景技術(shù)

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(wěn)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(wěn)定。Cr硬度很大，摩擦系數(shù)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(yōu)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(lǐng)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(tài)；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。

自從碳納米管這一碳族材料的新成員被日本NEC公司的Ii?ji?ma教授于1991年發(fā)現(xiàn)以來，它便以其優(yōu)異的電學性能及力學性能引起了物理化學和材料界科學工作者的極大興趣，并對其開展了廣泛的理論和實驗研究。碳納米管是由單層或多層石墨卷曲而成的無縫納米管狀物質(zhì)，每層納米管是由一個碳原子通過SP²雜化與周圍三個碳原子完全鍵合而成的由六邊形平面組成的圓柱面，由于其近乎完美的鍵合結(jié)構(gòu)，阻礙了不純物質(zhì)及缺陷的介入，使其具有超強的力學性能和很高的化學穩(wěn)定性，其化學活性則比石墨還低。理論研究表明：單根多層碳納米管的楊氏模量可達1.8Tpa。同時，其彎曲強度可達14.2GPa，顯示出其超強韌性。除此之外，碳納米管作為一維分子材料，重量輕，具有良好的導熱和導電性能，而且還和石墨一樣具有自潤滑性。

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(gòu)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(fā)的研究者一直探索的方向。當前，該領(lǐng)域也取得一定的研究成果。

現(xiàn)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(shù)因素的限制，難以實現(xiàn)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(zhì)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(shù)缺陷，這些嚴重制約了鉻電鍍在工業(yè)上的大規(guī)模應用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明一方面提供一種碳納米管電鍍液，該碳納米管電鍍液的鍍層硬度大、耐摩擦性強、耐腐蝕高。

一種碳納米管復合鉻電鍍液，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8～18g/L的碳納米管、含量為0.3～0.6g/L的脂肪烷基甲基鹵化鹽和含量為0.1～0.2g/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12g/L的碳納米管、含量為0.5g/L的脂肪烷基多甲基鹵化鹽和含量為0.14g/L的烷基苯磺酸鹽。

其中，所述碳納米管的平均管徑為30～60nm。

其中，脂肪烷基多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。