[發(fā)明專利]一種高耐蝕性高硬度三價鉻硬鉻鍍層的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710230350.0
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN106929892A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳高清
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢迪賽新材料有限公司;武漢迪賽環(huán)保新材料股份有限公司
• 主分類號: C25D5/12
• 分類號: C25D5/12;C25D5/50;C25D3/12;C25D3/06;C23C18/40;C23C18/36;C23C28/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 汪俊鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高耐蝕性高硬度三價鉻硬鉻鍍層的制備方法。

背景技術(shù)

鍍鉻是電鍍行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的鍍種之一，也是我國重型裝備制造業(yè)不可或缺的重大配套工藝，軋輥、汽車減震器、煤礦液壓支架、印刷滾筒、氣缸、活塞、軸套模具等需要耐磨損要求高硬度的工件都需要鍍硬鉻，具有很強(qiáng)的不可替代性。傳統(tǒng)的鍍鉻技術(shù)一直采用六價鉻(鉻酸)作為主要的電鍍原料，六價鉻鍍層白亮、硬度高、耐磨損和防腐蝕性能好，而且工藝簡單，維護(hù)方便。但是Cr⁶⁺為17種高度危險的毒性物質(zhì)之一，易致癌或產(chǎn)生其他難以控制的疾病，存在嚴(yán)重的環(huán)境問題。國內(nèi)外技術(shù)專家致力于研究能夠替代六價硬鉻的工藝，如：鈷基合金、鎢基合金、化學(xué)鍍鎳基合金等，但因它們存在色差大、硬度差、不耐磨、工藝穩(wěn)定性差、貴金屬的成本高等缺陷，未得到深入研究。經(jīng)不斷的實驗篩選驗證，三價鉻硬鉻工藝因為三價鉻毒性只有六價鉻的百分之一、污染低、鍍層與六價鉻性能最為接近等特點(diǎn)，是最適合取代六價鉻的電鍍工藝。但是三價鉻電鍍也有其缺點(diǎn)，鍍層內(nèi)應(yīng)力大，存在貫穿裂紋，導(dǎo)致耐蝕性不佳。三價鉻硬鉻鍍層多為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，與六價鉻硬鉻的晶態(tài)結(jié)構(gòu)存在微觀上的結(jié)構(gòu)差異，也正是這種微觀結(jié)構(gòu)差異，導(dǎo)致三價鉻硬鉻鍍層的內(nèi)應(yīng)力遠(yuǎn)大于六價鉻，并在非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上出現(xiàn)隨機(jī)集中釋放，從而出現(xiàn)貫穿裂紋，耐蝕性難以提升，而這也大大的限制了三價鉻硬鉻的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高耐蝕性高硬度三價鉻硬鉻鍍層的制備方法。

本發(fā)明方法利用鎳層打底后再鍍鉻，利用鎳層本身的高耐蝕性，并通過緩沖層連接降低高應(yīng)力鉻層對打底鎳層耐蝕性的影響，經(jīng)過后期熱處理工藝，得到高耐蝕性高硬度的三價鉻硬鉻鍍層。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

在基材上電鍍鎳層，然后沉積緩沖層，所述的緩沖層采用化學(xué)鍍鎳或化學(xué)鍍銅的方法制備，再電鍍?nèi)齼r鉻硬鉻鍍層，最后進(jìn)行熱處理，在空氣或是保護(hù)性氣體環(huán)境中烘烤，處理溫度為200~300℃，烘烤時間為5~120min。

鎳層與三價鉻硬鉻鍍層通過緩沖層連接。

所述的電鍍鎳層采用硫酸鎳、硝酸鎳、氨基磺酸鎳中任意一種為鎳源進(jìn)行電鍍，優(yōu)選氨基磺酸鎳。電鍍鎳時渡液的pH為1.6，電流密度2-4/dm²；電鍍鎳層厚度10-30um。

所述的緩沖層采用化學(xué)鍍鎳或化學(xué)鍍銅的方法制備，化學(xué)鍍鎳時采用氨基磺酸鎳作鎳源，次磷酸鹽作還原劑；化學(xué)鍍銅以硫酸銅作銅源，以氨水作配位劑，以次磷酸鹽作還原劑；緩沖層厚度3-10um。

所述三價鉻硬鉻鍍層，厚度為10~60μm。電鍍?nèi)齼r鉻時采用迪賽環(huán)保的DSC15型三價鉻電鍍液，電流密度15~35A/dm²。

為保障鍍層之間的良好的結(jié)合力，在電鍍?nèi)齼r鉻硬鉻鍍層之前，可以利用20wt%HCl溶液對緩沖層進(jìn)行活化處理，活化時間為10~60s。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果在于：

本發(fā)明通過鎳層打底增加了鍍層的耐蝕性，緩沖層起到很好的緩沖作用，避免高內(nèi)應(yīng)力的鉻層對底層造成撕裂從而破壞底層耐蝕性，而加熱后處理工藝，可使得三價鉻硬鉻鍍層發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，鍍層硬度也隨之突變，從而得到高耐蝕性高硬鉻的鍍層，彌補(bǔ)了三價鉻硬鉻耐蝕性不佳的缺點(diǎn)，并進(jìn)一步提升了硬度，可以為硬鉻的應(yīng)用開辟新的領(lǐng)域。能獲得鉻層厚度為1~60μm、耐蝕性為中性鹽霧72h、硬鉻為1600~1800HV的含三價鉻硬鉻的多層鍍層。

具體實施方式

實施例1

電鍍基材：45 號鋼軸狀零件( ?15×150)。

鍍層組成：底層鎳：20μm，緩沖層鎳：3μm，三價鉻硬鉻：10μm。

電鍍鎳層采用硫酸鎳為鎳源進(jìn)行電鍍。電鍍鎳時渡液的pH為1.6，電流密度2/dm²。

所述的緩沖層采用化學(xué)鍍鎳方法制備，化學(xué)鍍鎳時采用氨基磺酸鎳作鎳源，次磷酸鹽作還原劑。

電鍍?nèi)齼r鉻時采用迪賽環(huán)保的DSC15型三價鉻電鍍液，電流密度15A/dm²。

熱處理條件：200℃空氣條件下烘烤30min。

性能指標(biāo)：鍍層耐蝕性為中性鹽霧72h 9級，硬度為1650HV，250℃熱震合格。

實施例2

電鍍基材：45 號鋼軸狀零件( ?15×150)。

鍍層組成：底層鎳：30μm，緩沖層鎳：5μm，三價鉻硬鉻：20μm。