一种电镀液及利用其制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电镀液及利用其制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工 艺，属于金属沉积电镀工艺技术领域。
【背景技术】
[0002] 电沉积是重要的表面工程技术之一，随着经济的发展和技术的进步，电沉积从一 般的装饰防护向高耐蚀、精饰及功能性方向发展。金属合金镀层因具有许多单元素金属镀 层所不具备的优秀综合性能，在各领域得到了广泛的运用。铁-钴-镍-磷四元合金镀层， 镀层光亮平整、组织致密，具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性能，对环境的污染远远小于 铬，具有很高的实际应用价值。
【发明内容】
[0003] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种纳米晶铁_钴-镍_磷四元 合金镀层的电沉积制备工艺，使获得的镀层具有较高的表面硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性。
[0004] 本发明的技术方案为：一种电镀液，其特征是，所述电镀液的溶液为去离子水，溶 质的各组分及质量体积浓度为：
[0005] 麵 04 ?植20 100~160g/L, NiClr6H：>〇 20-60 g/L, FcS〇4-7H,C) 10-30 g/L, GoC12-7H2Q .20-40 g/L, H3PO3 i()-60g/L, H；,B〇3 20-60 g/L, 貯樣酸 3 输 2:0~80. g；/L，. 抗坏血酸 2~20 g/L， 十二烷基硫酸钠0.04~0.2 g/LP
[0006] -种利用电镀液制备纳米晶铁-钴_镍-磷四元合金镀层的工艺，包括镀件的预 处理和电沉积处理过程，其特征是，将经过预处理的镀件做阴极，镍板做阳极，直接置入电 镀液中进行直流电沉积，最终获得光亮平整、组织致密的四元纳米合金镀层。
[0007] 前述的利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工艺，其特征是，
[0008] 具体工艺过程如下：
[0009] (1)按照上述组分及质量体积浓度配制电镀液；
[0010] (2)镀件的预处理：将被镀基体表面除油、活化预处理，去除镀件表面的油、污垢 层和氧化层；
[0011] (3)电沉积过程：将作为阴极的镀件和作为阳极的镍板置入步骤（1)配制的电镀 液中进行直流电沉积，最终获得光亮平整、组织致密的四元纳米合金镀层。
[0012] 前述的利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工艺，其特征是，所 述的电沉积过程之后还包括电沉积后处理的步骤：将电沉积后的镀件进行水洗，并在清洗 后用吹风机吹干。
[0013] 前述的利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工艺，其特征是，所 述的直流电沉积采用的电流密度为2~4A/dm 2。
[0014] 前述的利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工艺，其特征是，所 述的电沉积温度50~70°C，电沉积时间为2~3h。
[0015] 前述的利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工艺，其特征是，所 述电镀液的pH值为1.5~3。
[0016] 本发明所达到的有益效果：
[0017] 1、镀液环保，对环境的污染小，废液中不含六价铬；
[0018] 2、镀层为纳米晶，光亮平整、组织致密；
[0019] 3、硬度高，能达到1000HV以上，耐磨性能好；
[0020] 4、耐腐蚀性能好。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明实施例1的纳米合金镀层显微镜（SEM)示意图；
[0022] 图2为本发明实施例2的纳米合金镀层显微镜（SEM)示意图；
[0023] 图3为本发明实施例3的纳米合金镀层显微镜（SEM)示意图；
[0024] 图4为本发明实施例1的纳米合金镀层X射线衍射（XRD)示意图；
[0025] 图5为本发明实施例2的纳米合金镀层X射线衍射（XRD)示意图；
[0026] 图6为本发明实施例3的纳米合金镀层X射线衍射（XRD)示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0028] 实施例1 :
[0029] 本实施例中所用的电镀液的组成如下，按质量体积浓度（g/L):
[0030] NiS〇r6H?0 120， NiClr6H20 40， FcS04-7H20 肌CoC12-7H20 10, H,PO? 10， H3BO', 3〇y 柠檬酸三钠 40， 抗坏血酸 10， 十二烷基硫酸钠0.08。
[0031] 其中，所述电镀液的pH值为3。
[0032] -种利用电镀液制备纳米晶铁-钴_镍-磷四元合金镀层的工艺，具体工艺过程 如下：
[0033] (1)按照上述组分及质量体积浓度配制电沉积纳米晶铁-钴_镍-磷合金电镀液；
[0034] (2)镀件的预处理：将被镀基体表面除油、活化预处理，去除镀件表面的油、污垢 层和氧化层；
[0035] (3)电沉积过程：将作为阴极的镀件和作为阳极的镍板置入步骤⑴配制的电镀 液中进行直流电沉积，电流密度为2A/dm 2,保持电沉积温度65°C，电沉积时间2h，最终获得 光亮平整、组织致密的四元纳米合金镀层。
[0036] (4)电沉积后处理：将电沉积后的镀件进行水洗，并在清洗后用吹风机吹干。
[0037] 实施例2
[0038] 本实施例中所用的电镀液的组成如下，按质量体积浓度（g/L):
[0039] NiS04-6H：0 12Q
[0040] NiClr〇H20 40， FcS0r7H：0 20, CoClr7H20 10， H-;PCh 20， 3Q， 柠檬酸三钠 40， 抗坏血酸： 十二猶基硫酸钠0,08。
[0041 ] 其中，所述电镀液的pH值为2. 5。
[0042] -种利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工艺，具体工艺过程 如下：
[0043] (1)按照上述组分及质量体积浓度配制电沉积纳米晶铁-钴_镍-磷合金电镀液；
[0044] (2)镀件的预处理：将被镀基体表面除油、活化预处理，去除镀件表面的油、污垢 层和氧化层；
[0045] (3)电沉积过程：将作为阴极的镀件和作为阳极的镍板置入步骤（1)配制的电镀 液中进行直流电沉积，电流密度为3A/dm 2,保持电沉积温度65°C，电沉积时间2h，最终获得 光亮平整、组织致密的四元纳米合金镀层。
[0046] (4)电沉积后处理：将电沉积后的镀件进行水洗，并在清洗后用吹风机吹干。
[0047] 实施例3
[0048] 本实施例中所用的电镀液的组成如下，按质量体积浓度（g/L):
[0049] NiS04-6H70 120 NiClr6H20 40 FoS04-7H20 20， GoCI2-7H20 10- H.'PO，' 40， H3BO', 3〇y 梓檬酸二钠 40,
[0050] 抗坏血酸 1:0， 十>^烷基硫酸納0.0:8。.
[0051] 电镀液的pH值为1.5。
[0052] -种利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工艺，具体工艺过程 如下：
[0053] (1)按照上述组分及质量体积浓度配制电沉积纳米晶铁-钴_镍-磷合金电镀液；
[0054] (2)镀件的预处理：将被镀基体表面除油、活化预处理，去除镀件表面的油、污垢 层和氧化层；
[0055] (3)电沉积过程：将作为阴极的镀件和作为阳极的镍板置入步骤（1)配制的电镀 液中进行直流电沉积，电流密度为4A/dm 2,保持电沉积温度65°C，电沉积时间2h，最终获得 光亮平整、组织致密的四元纳米合金镀层。
[0056] (4)电沉积后处理：将电沉积后的镀件进行水洗，并在清洗后用吹风机吹干。
[0057] 对实施例所得镀层的耐蚀性试验：
[0058] 采用极化曲线来测量合金的耐腐蚀性：在PS-268A电化学工作站上进行，腐蚀液 为3. 5% NaCl溶液，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为Pt电极，合金镀层为工作电极。
[0059] 取实施例中的试样，面积为1cm2,将试样用环氧树脂封装，镀层露在外面，将其浸 泡在3. 5% NaCl溶液中，测量其极化曲线，镀层的腐蚀电流密度结果见下表1:
[0060] 表1各实施例镀层的耐蚀性实验
[0061]
[0062] 实验结果表明：随着镀层中P含量的增加，镀层的耐蚀性提高，且随着P含量的增 加，耐蚀性提高的幅度减小。
[0063] 对实施例所得镀层的硬度检测：
[0064] 采用HXD-1000TC数字显微硬度计来测量镀层的显微硬度。试验负荷0. 98N，载荷 保持时间为15s，各试样的显微硬度试验结果见下表2 :
[0065] 表2各实施例镀层的硬度实验
[0066]
[0067] 实验结果表明：铁-钴_镍-磷四元合金镀层的硬度较高，随着镀层中P含量的增 加，镀层的硬度先增大后减小。
[0068] 各实施例所得镀层的纳米合金镀层电镜（SEM)照片如图1至图3所示，由图可以 看出：直流电沉积的合金镀层无微观裂纹，组织致密，晶粒尺寸在十几到几十纳米。
[0069] 各实施例所得镀层的X射线衍射（XRD)图谱参见图4、图5、图6,由图可以看出：
[0070] 因XRD图谱上含有宽的漫散射峰，这说明铁-钴-镍-磷四元合金镀层含有非晶 相结构。所以镀层主要由纳米晶和非晶相所构成。
[0071] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形 也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种电镀液，其特征是，所述电镀液的溶液为去离子水，溶质的各组分及质量体积浓 度为：2. -种利用权利要求1所述的电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工 艺，包括镀件的预处理和电沉积处理过程，其特征是，将经过预处理的镀件做阴极，镍板做 阳极，直接置入电镀液中进行直流电沉积，最终获得光亮平整、组织致密的四元纳米合金镀 层。3. 根据权利要求2所述的利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工 艺，其特征是，具体工艺过程如下： (1) 按照上述组分及质量体积浓度配制电镀液； (2) 镀件的预处理：将被镀基体表面除油、活化预处理，去除镀件表面的油、污垢层和 氧化层； (3) 电沉积过程：将作为阴极的镀件和作为阳极的镍板置入步骤⑴配制的电镀液中 进行直流电沉积，最终获得光亮平整、组织致密的四元纳米合金镀层。4. 根据权利要求3所述的利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工 艺，其特征是，所述的电沉积过程之后还包括电沉积后处理的步骤：将电沉积后的镀件进行 水洗，并在清洗后用吹风机吹干。5. 根据权利要求3所述的利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工 艺，其特征是，所述的直流电沉积采用的电流密度为2~4A/dm2。6. 根据权利要求3所述的利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工 艺，其特征是，所述的电沉积温度50~70°C，电沉积时间为2~3h。7. 根据权利要求1-6中任意一项所述的利用电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合 金镀层的工艺，其特征是，所述电镀液的pH值为1. 5~3。
【专利摘要】本发明公开了一种电镀液，包括NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、FeSO4·7H2O、CoCl2·7H2O、H3PO3、H3BO3、柠檬酸三钠、抗坏血酸和十二烷基硫酸钠，本发明还公开了利用该电镀液制备纳米晶铁-钴-镍-磷四元合金镀层的工艺，包括镀件的预处理和电沉积处理过程，将经过预处理的镀件做阴极，镍板做阳极，直接置入电镀液中进行直流电沉积，最终获得光亮平整、组织致密的四元纳米合金镀层。本发明制备的四元合金工艺简单，电解液环保、稳定，镀层为纳米晶，光亮平整、组织致密，具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性。
【IPC分类】C25D3/56
【公开号】CN105040052
【申请号】CN201510585809
【发明人】纪秀林, 段慧
【申请人】河海大学常州校区
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年9月15日