[發(fā)明專利]一種三價(jià)鉻體系電沉積鉻鐵合金的電鍍液及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810730190.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108866586B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊防祖;劉誠(chéng);金磊;田中群;周紹民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D3/56
• 分類號(hào): C25D3/56
• 代理公司: 35204 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張松亭;姜謐

本發(fā)明公開(kāi)了一種三價(jià)鉻體系電沉積鉻鐵合金的電鍍液及其制備方法，其溶劑為水，pH＝2.7～4.5，溶質(zhì)包括三價(jià)鉻主鹽、三價(jià)鉻主絡(luò)合劑、三價(jià)鉻輔助絡(luò)合劑、亞鐵主鹽、導(dǎo)電鹽、緩沖劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑和復(fù)合光亮劑。本發(fā)明采用復(fù)合配位的方式對(duì)三價(jià)鉻進(jìn)行配位，降低了水分子對(duì)三價(jià)鉻的配位能力，從而提高了鉻在陰極表面的沉積效率。本發(fā)明特定的主絡(luò)合劑均為小分子羧酸及其鹽，可以取代水分子與三價(jià)鉻絡(luò)合，促進(jìn)三價(jià)鉻電還原，且該主絡(luò)合劑和特定的輔助絡(luò)合劑共同絡(luò)合三價(jià)鉻離子，形成組合型復(fù)合絡(luò)合物，進(jìn)一步促進(jìn)三價(jià)鉻電還原。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電鍍液技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三價(jià)鉻體系電沉積鉻鐵合金的電鍍液及其制備方法。

背景技術(shù)

鉻鐵合金具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，其中非晶態(tài)鉻鐵合金還具有優(yōu)異的磁性能，優(yōu)良的耐蝕性和電催化活性。

鉻鐵合金的制備方法主要為電爐法、豎爐法、等離子法、熔融還原法和電沉積法。其中，電沉積法制備鉻鐵合金具有操作簡(jiǎn)便、成本低、合金組分和厚度可控、可在復(fù)雜零件表面電鍍等優(yōu)勢(shì)。

馬正青等(馬正青，黎文獻(xiàn)，譚敦強(qiáng)，肖于德，余琨.電沉積Fe-Cr合金研究[J].表面技術(shù)，2001，30(1)：1-2，9)對(duì)三價(jià)鉻鹽的二甲基酰胺(DMF)水溶液體系中電沉積Fe-Cr合金進(jìn)行了研究，獲得了含Cr12％～65％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的光亮合金鍍層，并且研究了陰極電流密度、鍍液pH值、三價(jià)鉻鹽濃度對(duì)鍍層成分的影響及合金鍍層耐腐蝕性能。但該鍍液中沒(méi)有添加穩(wěn)定劑，F(xiàn)e²⁺易氧化為Fe³⁺，使鍍液穩(wěn)定性降低，且電流密度只在3～6A/dm²范圍內(nèi)才有較好的沉積效果。許志顯等(許志顯，陳吉，陳曉明，孫彥偉，樸楠.電流密度對(duì)Fe-Cr合金鍍層耐蝕性的影響[J].電鍍與環(huán)保，2016，36(2)：12-14)在氯化物-硫酸鹽混合體系電解液中，通過(guò)改變電流密度，在黃銅基體上制備出鐵含量為60％～85％的納米晶Cr-Fe合金鍍層，并研究了鉻鐵鍍層的耐蝕性。但該鍍液組成中僅采用單一配位劑。呂瑋等(呂瑋，張永祥，林愛(ài)琴.非晶態(tài)Fe-Cr合金鍍層的電沉積機(jī)理探討[J].福建師范大學(xué)福清分校學(xué)報(bào)，2008，(1)：13-17)在簡(jiǎn)單三價(jià)鉻、亞鐵主鹽溶液中研究了甘氨酸對(duì)鉻鐵合金共沉積的影響。該工藝鍍液中也存在不含穩(wěn)定劑、直接以水合配位三價(jià)鉻主鹽為研究對(duì)象等問(wèn)題。

目前，制備鉻鐵合金的電鍍工藝多采用單一配位劑，容易導(dǎo)致鍍液中三價(jià)鉻和二價(jià)鐵配合物的沉積電位差異較大，不利于鉻鐵合金的共沉積；鍍液中大多缺少合適的穩(wěn)定劑，F(xiàn)e²⁺容易氧化成Fe³⁺，影響鍍液的穩(wěn)定性；鉻鐵合金鍍層結(jié)構(gòu)及鐵含量單一，缺少鍍層中鉻鐵含量比例和鍍層晶體結(jié)構(gòu)的可控性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種三價(jià)鉻體系電沉積鉻鐵合金的電鍍液。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述電鍍液的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種三價(jià)鉻體系電沉積鉻鐵合金的電鍍液，溶劑為水，pH＝2.7～4.5，溶質(zhì)包括三價(jià)鉻主鹽、三價(jià)鉻主絡(luò)合劑、三價(jià)鉻輔助絡(luò)合劑、亞鐵主鹽、導(dǎo)電鹽、緩沖劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑和復(fù)合光亮劑；其中，Cr³⁺和Fe²⁺的摩爾比為4.5～27∶1，對(duì)應(yīng)的鍍層中的鐵的含量為9.3～45.4wt％；總絡(luò)合劑與三價(jià)鉻主鹽的摩爾比為0.9～2.2∶1，總絡(luò)合劑由三價(jià)鉻主絡(luò)合劑和三價(jià)鉻輔助絡(luò)合劑組成；

上述三價(jià)鉻主鹽為硫酸鉻、硫酸鉻水合物(Cr₂(SO₄)₃·6H₂O)、硫酸鉻鉀或硫酸鉻鉀水合物(KCr(SO₄)₂·12H₂O)，其在該電鍍液中的含量為10～80g/L，且三價(jià)鉻在上述電鍍液中的含量為2.1～8.4g/L；