一种铬-镍合金电镀液及电镀方法
【专利摘要】本发明公开了一种铬-镍合金电镀液及电镀方法。该铬-镍合金电镀液包括含量为90～120g/L的六水合三氯化铬、含量为25～50g/L的六水合硫酸镍、含量为50～70g/L的溴化铵、含量为130～140g/L的柠檬酸、含量为55～70g/L的甲酸、含量为0.3～0.5g/L的乳化剂和余量的溶剂；所述溶剂为由体积比为（0.8～1.05）：1的DMF和水组成的混合液。本发明的铬-镍合金电镀液以DMF和水组成的混合液为镀液的溶剂，以柠檬酸和甲酸为复合的配位剂，选用柠檬酸和甲酸为缓冲剂来代替硼酸，简化了配方，增强镀层的硬度和耐腐蚀性，可以提高电镀液的分散能力和深镀能力。
【专利说明】-种铬-镍合金电镀液及电镀方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电镀液的【技术领域】，尤其涉及一种铬-镍合金电镀液及电镀方法。
【背景技术】
[0002] 铬镀层具有硬度高、耐磨性好、抗腐蚀能力强等优点己被工业上广泛用作耐磨及 装饰镀层。但是，铬镀层在较高温度下会变软。300°C时硬度值开始下降，510°C时镀层己处 于完全退火状态；另外，铬镀层一般具有微裂纹结构（厚度大于0.7微米）。这些微裂纹结 构可能被吸附物填满，从而降低镀层对基体的保护能力。用镍璐合金代替单金属铬的镀层 可以使以上问题得以缓解，并使镀层具有较高的耐高温硬度。
[0003] 中国专利CN101469436A公开了一种在环保型三价铬镀液中制备铬基复合镀层的 方法，该方法在含氯化铬的基础电解液中，添加不同的颗粒，通过选择适当的工艺条件，制 备出表面平整，与底材结合牢固的厚度大于50um的铬基复合镀层。该方法用三价铬代替 六价铬，降低了电镀对环境造成的污染，同时减轻了对电镀废水中铬处理的难度。现有的 铬镍合金电镀液虽然采用了三价铬符合环保绿色要求，但电镀液的分散能力和深镀能力不 够，镀层的硬度和耐腐蚀性不佳，且配方较为复杂。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明一方面提供一种配方简单的铬-镍合金电镀液，该铬-镍合金电 镀液可以增强镀层的硬度和耐腐蚀性，可以提高电镀液的分散能力和深镀能力。
[0005] -种铬-镍合金电镀液，包括含量为90?120g/L的六水合三氯化铬、含量为25? 50g/L的六水合硫酸镍、含量为50?70g/L的溴化铵、含量为130?140g/L的柠檬酸、含量 为55?70g/L的甲酸、含量为0. 3?0. 5g/L的乳化剂和余量的溶剂；所述溶剂为由体积比 为（0. 8?1. 05) :1的DMF和水组成的混合液。
[0006] 其中，包括含量为95?110g/L的六水合三氯化铬、含量为30?40g/L的六水合 硫酸镍、含量为60?70g/L的溴化铵、含量为130?135g/L的柠檬酸、含量为60?65g/ L的甲酸、含量为0. 3?0. 4g/L的乳化剂和余量的溶剂；所述溶剂为由体积比为（0. 95? 1. 05) :1的DMF和水组成的混合液。
[0007] 其中，包括含量为100g/L的六水合三氯化铬、含量为35g/L的六水合硫酸镍、含量 为65g/L的溴化铵、含量为134g/L的柠檬酸、含量为62g/L的甲酸、含量为0. 36g/L的乳化 剂和余量的溶剂；所述溶剂为由体积比为1 :1的DMF和水组成的混合液。
[0008] 其中，所述乳化剂为非离子型乳化剂。
[0009] 以上铬-镍合金电镀液的技术方案中，选用DMF和水的混合液为溶剂，其中的DMF 的化学全名为N，N-二甲基甲酰胺，此乃质子惰性、既非碱也非酸的物质。较单纯的水作溶 齐IJ，DMF可以使析氢过电位上升，阴极析氢量减小，pH值变化小，施镀电流密度范围增宽，电 流效率提高。但DMF过多，会使镀液电导率降低。
[0010] 选用溴化铵为导电盐，其中的铵根离子可以提高电流效率而且稳定镀液及改善镀 层质量；其中的溴离子可以抑制六价铬离子的生成和氯气的析出。电镀过程中阳极析出的 具有毒性的氯气不仅会污染环境，而且会增加镀层内应力使之缓慢脱落。电镀过程中在阳 极生成的六价铬离子会阻碍铬单质的沉积，影响镀层的质量。
[0011] 选用柠檬酸作为主配位剂和甲酸作为次配位剂。金属铬的标准电极电位（_〇. 74V) 比镍的标准电极电位（-0.25V)要负得多。欲使两种金属共同沉积，必须满足动力学条件， 即使两者在溶液中的电极电位趋于相同。配位剂中的配体可与金属离子配位，从而降低金 属离子的有效浓度，一般电位较正金属的平衡电位负移程度大于电位较负金属，以使它们 的平衡电位趋于接近。另外，由于络离子在阴极放电活化能增加，阴极极化增强，也有利于 共沉积电位趋于接近。柠檬酸可与镍离子和三价铬离子形成稳定的配位物。甲酸可作为三 价铬离子络合柠檬根离子的催化剂。柠檬酸和甲酸同时也可以作为缓冲剂，两者的缓冲PH 值分别大致为3. 13和3. 75,相比于镍电镀液所用的硼酸，可以更好地满足铬-镍合金电镀 液的施镀的pH值要求。
[0012] 选用非离子型乳化剂，如烷基酚聚氧乙烯醚，具体的产品有OP系列、NP系列，可以 减少镀层的针孔，提高镀层的质量。
[0013] 本发明另一方面提供一种施镀简单的电镀方法，该方法可以增强镀层的硬度和耐 腐蚀性，可以提高电镀液的分散能力和深镀能力。
[0014] 一种使用权利要求1所述的铬-镍合金电镀液电镀的方法，包括以下步骤：
[0015] (1)配制电镀液：配制电镀液：将体积比为（0. 8?1. 05) :1的DMF和水混合成溶 齐U，取a升溶剂，向其中加入90?120b克的六水合三氯化铬、25?50b克的六水合硫酸镍、 50?70b克的溴化铵、130?140b克的柠檬酸、55?70b克的甲酸、含量为0· 3?0· 5b克 的乳化剂使其溶解后，加入溶剂兑成b升；
[0016] (2)以经过处理的待电镀的工件作为阴极，以石墨或惰性金属作为阳极，将阴极和 阳极置入所述电镀液中通入电流进行电镀。
[0017] 其中，所述电流为方波脉冲电流。
[0018] 其中，所述方波脉冲电流的频率为100?1000Hz，占空比为15?30%，平均电流密 度为 10 ?30A/dm2。
[0019] 其中，步骤（2)中所述电镀液的pH为2?4。
[0020] 其中，步骤（2)中所述电镀液的温度为30?60°C。
[0021] 其中，步骤（2)中所述电镀的时间为80?250min。
[0022] 以上电镀方法的技术方案中，方波脉冲电流定义为在tl时间内电流密度为恒定 值Ip的直流电流，在t2时间内电流为零，是一种间歇脉冲电流。占空比定义为 频率为l/(ti+t2)，平均电流定义为IptiAti+h)。脉宽在一个周期内高电平持续的时间。 对于方波脉冲电流，脉宽为一个周期内电流导通的时间，即为周期与占空比的乘积。
[0023] 本发明一种铬-镍合金电镀液，包括含量为90?120g/L的六水合三氯化铬、含量 为25?50g/L的六水合硫酸镍、含量为50?70g/L的溴化铵、含量为130?140g/L的柠 檬酸、含量为55?70g/L的甲酸、含量为0. 3?0. 5g/L的乳化剂和余量的溶剂；所述溶剂 为由体积比为（0. 8?1. 05) :1的DMF和水组成的混合液。本发明的铬-镍合金电镀液以 DMF和水组成的混合液为镀液的溶剂，以柠檬酸和甲酸为复合的配位剂，选用柠檬酸和甲酸 为缓冲剂来代替硼酸，简化了配方，增强镀层的硬度和耐腐蚀性，可以提高电镀液的分散能 力和深镀能力。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0025] 按照实施例1?6及对比例1所述配方配制铬-镍合金电镀液，具体为：根据配方 用电子天平称取各组分的质量。量取预定体积的DMF并加部分水溶解。将溶质的原料组分 用水溶解后倒入DMF的水溶液中混合均匀，加入水兑成预定的体积。
[0026] 使用实施例1?6及对比例1所述配方配制铬-镍合金电镀液电镀的方法：（1) 阳极采用碳棒，其规格为直径8_，电镀前用砂纸将其打磨平滑，用蒸馏水将其冲洗干净，去 除表面杂质，烘干后即可使用。
[0027] (2)将被镀工件先用200目水砂纸初步打磨后再用600依次目水砂纸打磨至表 面露出金属光泽。依次氢氧化钠/碳酸钠的热化学碱液除油、无水乙醇除油、蒸馏水清洗、 5%的稀盐酸浸泡的活化处理后置入电镀槽，调节电镀液的温度为30?60°C，pH为2?4。 将转速调节为200?500rpm。接通脉冲电源，脉冲电流的频率为100?1000Hz，占空比为 15?30%，平均电流密度为10?30A/dm2。80?250min电化学沉积后，切断电镀装置的电 源。取出被镀工件，用蒸馏水清洗烘干。
[0028] 实施例1
[0029] 铬-镍合金电镀液的配方如下表：
[0030] 表1-1铬-镍合金电镀液
[0031]
【权利要求】
1. 一种铬-镍合金电镀液，其特征在于，包括含量为90?120g/L的六水合三氯化铬、 含量为25?50g/L的六水合硫酸镍、含量为50?70g/L的溴化铵、含量为130?140g/L 的柠檬酸、含量为55?70g/L的甲酸、含量为0. 3?0. 5g/L的乳化剂和余量的溶剂；所述 溶剂为由体积比为（〇. 8?1. 05) :1的DMF和水组成的混合液。
2. 根据权利要求1所述的铬-镍合金电镀液，其特征在于，包括含量为95?110g/L的 六水合三氯化铬、含量为30?40g/L的六水合硫酸镍、含量为60?70g/L的溴化铵、含量 为130?135g/L的柠檬酸、含量为60?65g/L的甲酸、含量为0. 3?0. 4g/L的乳化剂和 余量的溶剂；所述溶剂为由体积比为（〇. 95?1. 05) :1的DMF和水组成的混合液。
3. 根据权利要求1所述的铬-镍合金电镀液，其特征在于，包括含量为100g/L的六水 合三氯化铬、含量为35g/L的六水合硫酸镍、含量为65g/L的溴化铵、含量为134g/L的柠檬 酸、含量为62g/L的甲酸、含量为0. 36g/L的乳化剂和余量的溶剂；所述溶剂为由体积比为 1 :1的DMF和水组成的混合液。
4. 根据权利要求1所述的铬-镍合金电镀液，其特征在于，所述乳化剂为非离子型乳化 剂。
5. -种使用权利要求1所述的铬-镍合金电镀液电镀的方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 配制电镀液：将体积比为（0. 8?1. 05) :1的DMF和水混合成溶剂，取a升溶剂，向 其中加入90?120b克的六水合三氯化铬、25?50b克的六水合硫酸镍、50?70b克的溴 化铵、130?140b克的柠檬酸、55?70b克的甲酸、含量为0. 3?0. 5b克的乳化剂使其溶 解后，加入溶剂兑成b升； (2) 以经过处理的待电镀的工件作为阴极，以石墨或惰性金属作为阳极，将阴极和阳极 置入所述电镀液中通入电流进行电镀。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述电流为方波脉冲电流。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述方波脉冲电流的频率为 100?1000Hz，占空比为15?30%，平均电流密度为10?30A/dm2。
8. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（2)中所述电镀液的pH为2?4。
9. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（2)中所述电镀液的温度为30? 60。。。
10. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（2)中所述电镀的时间为80? 250min。
【文档编号】C25D3/56GK104514023SQ201310450701
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】张明 申请人:无锡华冶钢铁有限公司