专利名称：一种在环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法
一种在环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法技术领域
本发明属于镍基复合电镀技术领域，特别涉及一种环保型三价铬镀液中制备镍铬 合金复合镀层的方法。
背景技术：
电沉积镍铬合金具有耐磨、抗腐蚀、高电阻等许多优异性能。镀层中铬含量不同， 其性能也有很大差别。如果镍铬合金镀层中铬含量达到一定程度时，则表面形成一层铬的 非晶态结构，镀层具有较高的耐腐蚀性能，可相当甚至优于含铬量相近的不锈钢。沉积的镍 铬合金其性能可以与锻造的镍铬合金媲美，可作为代铬镀层用于轴、轴瓦、齿轮等需耐高温 磨损的部件，也可用于装饰等，日益受到人们的重视。
金属铬的标准电极电位(-0. 74V)比镍的标准电极电位(-0. 25V)要负得多，故镍 首先在金属表面沉积。若要使镍铬在金属表面共沉积，需加入合适的添加剂或改变实验条 件使两者的实际沉积电位相近。目前对镍铬合金的研究主要集中在实验条件(温度、PH值、 直流或脉冲电镀)对镍铬合金铬含量的影响、添加剂用量对镍铬合金铬含量及电流效率的 影响等方面，而对电镀过程中镀液的稳定性、污染的防治、镀层成分的均勻性、镀厚层及厚 镀层的结合力等问题则研究较少。
专利公开号CN101255592A (一种铬/金刚石复合镀层及其制备方法)，在工件表面 先用电镀的方法沉积一层铬，然后沉积一层铬/金刚石复合镀层，最后沉积铬加固层即可 得复合镀层，此方法得到的复合镀层体积浓度高，分散均勻，表面无裂痕，大幅度提高了复 合镀层的结合力。专利公开号CN101469436A(在环保型三价铬镀液中制备铬基复合镀层的 方法)，提供了一种可在各种摩擦工况条件下代替传统的六价铬电镀工艺的复合电镀方法， 厚度在50 100微米。上述两个专利均没有提到所获镀层的美观修饰性和耐腐蚀性，且获 得的镀层厚度低，而且专利中对如何维护电镀液则没有涉及。发明内容
本发明解决的技术问题是在铜基和铁基金属表面获得了极高厚度且结合力强、 表面光亮的镍铬复合镀层，且合金中铬含量可控。该工艺合成的镀层耐腐蚀性极强，电镀液 稳定可以多次使用。
本发明的目的是提供一种在环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法。
本发明通过以下技术方案来实现
一种环保型三价铬镀液的复合配位剂，按质量比由下列成分组成柠檬酸钠甲 酸钠尿素=O 2. 15) (1 1.05) (1 1.05)。我们在实验中发现，柠檬酸钠、甲 酸钠、尿素作为复合配位剂，具有协同作用。当三者按上述比例同时加入镀液中，其协同起 作用时，得到的镀层无论色泽、硬度、耐腐蚀性等都有显著改善。
本发明的主要特征是加入合适的复合配位剂，使镍铬实际析出电位相近。以柠檬 酸钠为主配位剂，以甲酸钠和尿素为辅助配位剂。
本发明提供一种用于镍铬合金电镀的复合配位剂，包括柠檬酸钠、甲酸钠、尿素， 其特征在于每升电镀液中含有复合配位剂249 ^5g。一种在环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法，采用电镀法制备，其 特征在于，每升电镀液中含有六水合氯化铬60 80g，六水合硫酸镍45 55g，六水合氯化 镍40 50g，氯化铵45 55g，溴化钾12 13g，硼酸45 55g，复合配位剂249 265g， 表面活性剂0. 15 0. 25g，电镀时以高纯石墨为阳极，将经过预处理的铁片和铜片作为阴 极；机械搅拌，转速控制在100 300r/min ；电镀液pH控制在2. 5 3. 0，施镀温度控制为 20 30°C ；阴极电流密度控制为20 30A/dm2 ；电沉积时间为30 240分钟，即可沉积出 厚度为30 210微米的镍铬合金复合镀层。所述用于制备镍铬合金的每升电镀液中含有六水合氯化铬75g，六水合硫酸镍 50g，六水合氯化镍45g，氯化铵50g，溴化钾12. 5g，硼酸50g，复合配位剂255g，表面活性剂 0. 2go所述的表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、乙二胺和三乙醇 胺。本发明还提供一种三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法，包括以下步骤(1)配制电镀液(2)电镀之前的阴阳极处理(3)将加工后的镀件放入20 30°C的恒温水浴槽中，调节镀液pH = 2. 50 3. 0， 机械搅拌转速为100 300r/min，直流电镀电流密度为20 30A/dm2，经过一定的电镀时 间后，取出样品，洗净干燥后即得到所述的镍铬合金镀层。(4)镀液维护镀液连续使用10 15天后，易出现老化现象，即产生不溶物；在镀 液槽中加入过滤装置，过滤除去不溶物，向过滤后的镀液中添加六水合氯化铬、六水合硫酸 镍、六水合氯化镍、氯化铵、溴化钾、硼酸或复合配位剂中的一种或几种，每升镀液中的加入 量范围12 130g，可以实现连续均勻电镀。电镀液可实现重复使用，操作简便。步骤(4)所述镀液维护的例子为镀液恒温25°C，调节pH = 2.50，机械搅拌转 速为lOOr/min，阴极电流密度为25A/dm2，将铜片放入实施例1的镀液中，直流电镀2个小 时，得到的镀层厚度为97微米。在相同条件下，镀液老化后，所得镀层的厚度下降为χ微 米。根据。
权利要求
1.一种用于环保型三价铬电镀液的复合配位剂，按质量比由下列成分组成，柠檬酸 钠甲酸钠尿素=O 2. 15) (1 1.05) (1 1.05)。
2.—种在环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法，采用电镀法制备，其特 征在于，每升电镀液中含有六水合氯化铬60 80g，六水合硫酸镍45 55g，六水合氯化镍 40 50g，氯化铵45 55g，溴化钾12 13g，硼酸45 55g，复合配位剂249 ^5g，表面 活性剂0. 15 0. 25g，电镀时以高纯石墨为阳极，将经过预处理的铁片和铜片作为阴极；机 械搅拌，转速控制在100 300r/min ；电镀液pH控制在2. 5 3. 0，施镀温度控制为20 300C ；阴极电流密度控制为20 30A/dm2 ；电沉积时间为30 240分钟，即可沉积出厚度 为30 210微米的镍铬合金复合镀层。
3.如权利要求2所述的环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法，其特征在 于，每升电镀液中含有六水合氯化铬75g，六水合硫酸镍50g，六水合氯化镍45g，氯化铵 50g，溴化钾12. 5g，硼酸50g，复合配位剂255g，表面活性剂0. 2g。
4.如权利要求2所述的环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法，其特征在 于，表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、乙二胺和三乙醇胺。
5.如权利要求2所述的环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法，包括以下 步骤(1)配制电镀液；(2)电镀之前的阴阳极处理；(3)将加工后的镀件放入20 30°C的恒温水浴槽中，调节镀液pH= 2. 5 3. 0，机械 搅拌转速为100 300r/min，直流电镀电流密度为20 30A/dm2，经过一定的电镀时间后， 取出样品，洗净干燥后即得到所述的镍铬合金镀层；(4)镀液维护镀液连续使用10 15天后，易出现老化现象，即产生不溶物；在镀液槽 中加入过滤装置，过滤除去不溶物，向过滤后的镀液中添加六水合氯化铬、六水合硫酸镍、 六水合氯化镍、氯化铵、溴化钾、硼酸或复合配位剂中的一种或几种，每升镀液中的加入量 范围12 130g，可以实现连续均勻电镀。
6.如权利要求5所述的环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法，其特征在 于，步骤O)电镀之前的阴阳极处理为阳极采用碳棒，阴极采用铜片或铁片，阴阳极面积 之比约为1. 4 ；阴极处理过程是铜片或铁片依次经200目水砂纸打磨、600目水砂纸打磨 至光滑明亮、碱洗除油、水洗、烘干、称重、活化。
7.如权利要求5所述的环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法，其特征在于，步骤的镀液维护为镀液恒温25°C，pH = 2. 50，机械搅拌为lOOr/min，阴极电流密度为25A/dm2，将镀件放入镀液中电镀2个小时，得到镀层的厚度为a微米；若经过一段时间的使用，镀液老化，在相同的条件下得到的镀层厚度下降为χ微米；设ζ为初始时电a-x y镀液配方中各个组分的质量，根据经验式~^~ = 7，可依次求出所需补充的CrCl3 · 6H20,NiSO4 · 6H20, NiCl2 · 6H20, NH4Cl, KBr, H3BO3,复合配位剂等各组分的质量y (表面活性剂不 需添加)；补充后的镀液可以继续使用，而镀层厚度仍然可以达到原来的效果，即a微米。
8.如权利要求6所述的环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法，其特征在 于所述的碱洗除油，是将阴极放入配方为NaOH 40 60g/L，Na3PO4 :50 70g/L，Na2CO3 20 30g/L，Na2SiO3 5 10g/L的溶液中，于60 80°C保温浸洗1-2小时。
9.如权利要求2所述的环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法，其特征 在于，所得镍铬合金镀层的性能指标为厚度30 210微米，铬含量18 23%，显微硬度 1000 1450HV，腐蚀速率 0 0. 00027g/(m2 · h)。
全文摘要
本发明公开了一种在环保型三价铬镀液中制备镍铬合金复合镀层的方法。本发明在含有氯化铬、硫酸镍和氯化镍的基础电镀液中，添加特定含量的复合配位剂使镍铬在金属表面共沉积，制备出表面平整、与底材结合牢固的镍铬合金镀层。其优点在于制备出的镍铬合金镀层厚度在30～210微米。镍铬合金镀层比铬镀层有更高的硬度、很强的耐腐蚀性和极好的装饰性能，且电镀液可连续使用，有利于保护环境。
文档编号C25D5/34GK102041529SQ201110004910
公开日2011年5月4日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者周磊, 张志鹏, 李文鹏, 杜登学 申请人:山东轻工业学院