CN106929892A - 一种高耐蚀性高硬度三价铬硬铬镀层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种高耐蚀性高硬度三价铬硬铬镀层的制备方法。在基材上电镀镍层，然后沉积缓冲层，所述的缓冲层采用化学镀镍或化学镀铜的方法制备，再电镀三价铬硬铬镀层，最后进行热处理，在空气或是保护性气体环境中烘烤，处理温度为200~300℃，烘烤时间为5~120min。本发明方法能获得铬层厚度为1~60µm、耐蚀性为中性盐雾72h、硬铬为1600~1800HV的含三价铬硬铬的多层镀层。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种高耐蚀性高硬度三价铬硬铬镀层的制备方法。
背景技术
镀铬是电镀行业中应用最广泛的镀种之一，也是我国重型装备制造业不可或缺的重大配套工艺，轧辊、汽车减震器、煤矿液压支架、印刷滚筒、气缸、活塞、轴套模具等需要耐磨损要求高硬度的工件都需要镀硬铬，具有很强的不可替代性。传统的镀铬技术一直采用六价铬(铬酸)作为主要的电镀原料，六价铬镀层白亮、硬度高、耐磨损和防腐蚀性能好，而且工艺简单，维护方便。但是Cr6+为17种高度危险的毒性物质之一，易致癌或产生其他难以控制的疾病，存在严重的环境问题。国内外技术专家致力于研究能够替代六价硬铬的工艺，如：钴基合金、钨基合金、化学镀镍基合金等，但因它们存在色差大、硬度差、不耐磨、工艺稳定性差、贵金属的成本高等缺陷，未得到深入研究。经不断的实验筛选验证，三价铬硬铬工艺因为三价铬毒性只有六价铬的百分之一、污染低、镀层与六价铬性能最为接近等特点，是最适合取代六价铬的电镀工艺。但是三价铬电镀也有其缺点，镀层内应力大，存在贯穿裂纹，导致耐蚀性不佳。三价铬硬铬镀层多为非晶态结构，与六价铬硬铬的晶态结构存在微观上的结构差异，也正是这种微观结构差异，导致三价铬硬铬镀层的内应力远大于六价铬，并在非晶态结构的基础上出现随机集中释放，从而出现贯穿裂纹，耐蚀性难以提升，而这也大大的限制了三价铬硬铬的推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高耐蚀性高硬度三价铬硬铬镀层的制备方法。
本发明方法利用镍层打底后再镀铬，利用镍层本身的高耐蚀性，并通过缓冲层连接降低高应力铬层对打底镍层耐蚀性的影响，经过后期热处理工艺，得到高耐蚀性高硬度的三价铬硬铬镀层。
本发明所采用的技术方案如下：
在基材上电镀镍层，然后沉积缓冲层，所述的缓冲层采用化学镀镍或化学镀铜的方法制备，再电镀三价铬硬铬镀层，最后进行热处理，在空气或是保护性气体环境中烘烤，处理温度为200~300℃，烘烤时间为5~120min。
镍层与三价铬硬铬镀层通过缓冲层连接。
所述的电镀镍层采用硫酸镍、硝酸镍、氨基磺酸镍中任意一种为镍源进行电镀，优选氨基磺酸镍。电镀镍时渡液的pH为1.6，电流密度2-4/dm2；电镀镍层厚度10-30um。
所述的缓冲层采用化学镀镍或化学镀铜的方法制备，化学镀镍时采用氨基磺酸镍作镍源，次磷酸盐作还原剂；化学镀铜以硫酸铜作铜源，以氨水作配位剂，以次磷酸盐作还原剂；缓冲层厚度3-10um。
所述三价铬硬铬镀层，厚度为10~60µm。电镀三价铬时采用迪赛环保的DSC15型三价铬电镀液，电流密度15~35A/dm2。
为保障镀层之间的良好的结合力，在电镀三价铬硬铬镀层之前，可以利用20wt%HCl溶液对缓冲层进行活化处理，活化时间为10~60s。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：
本发明通过镍层打底增加了镀层的耐蚀性，缓冲层起到很好的缓冲作用，避免高内应力的铬层对底层造成撕裂从而破坏底层耐蚀性，而加热后处理工艺，可使得三价铬硬铬镀层发生晶型转变，镀层硬度也随之突变，从而得到高耐蚀性高硬铬的镀层，弥补了三价铬硬铬耐蚀性不佳的缺点，并进一步提升了硬度，可以为硬铬的应用开辟新的领域。能获得铬层厚度为1~60µm、耐蚀性为中性盐雾72h、硬铬为1600~1800HV的含三价铬硬铬的多层镀层。
具体实施方式
实施例1
电镀基材：45 号钢轴状零件( ø15×150)。
镀层组成：底层镍：20µm，缓冲层镍：3µm，三价铬硬铬：10µm。
电镀镍层采用硫酸镍为镍源进行电镀。电镀镍时渡液的pH为1.6，电流密度2/dm2。
所述的缓冲层采用化学镀镍方法制备，化学镀镍时采用氨基磺酸镍作镍源，次磷酸盐作还原剂。
电镀三价铬时采用迪赛环保的DSC15型三价铬电镀液，电流密度15A/dm2。
热处理条件：200℃空气条件下烘烤30min。
性能指标：镀层耐蚀性为中性盐雾72h 9级，硬度为1650HV，250℃热震合格。
实施例2
电镀基材：45 号钢轴状零件( ø15×150)。
镀层组成：底层镍：30µm，缓冲层镍：5µm，三价铬硬铬：20µm。
电镀镍层采用氨基磺酸镍为镍源进行电镀。电镀镍时渡液的pH为1.6，电流密度4/dm2。
所述的缓冲层采用化学镀镍方法制备，化学镀镍时采用氨基磺酸镍作镍源，次磷酸盐作还原剂。
电镀三价铬时采用迪赛环保的DSC15型三价铬电镀液，电流密度35A/dm2。
热处理条件：200℃空气条件下烘烤30min。
性能指标：镀层耐蚀性为中性盐雾72h 10级，硬度为1680HV，250℃热震合格。
实施例3
电镀基材：45 号钢轴状零件( ø15×150)。
镀层组成：底层镍：10µm，缓冲层镍：10µm，三价铬硬铬：40µm。
电镀镍层采用硝酸镍为镍源进行电镀。电镀镍时渡液的pH为1.6，电流密度3/dm2。
电镀三价铬时采用迪赛环保的DSC15型三价铬电镀液，电流密度20A/dm2。
热处理条件：250℃空气条件下烘烤10min。
性能指标：镀层耐蚀性为中性盐雾72h 10级，硬度为1760HV，250℃热震合格。
实施例4
电镀基材：45 号钢轴状零件( ø15×150)。
镀层组成：底层镍：20µm，缓冲层铜：5µm，三价铬硬铬：30µm。
所述的缓冲层采用化学镀铜的方法制备，化学镀铜以硫酸铜作铜源，以氨水作酸位剂，以次磷酸盐作还原剂。
在电镀三价铬硬铬镀层之前，利用20wt%HCl溶液对缓冲层进行活化处理，活化时间为10s。
电镀三价铬时采用迪赛环保的DSC15型三价铬电镀液，电流密度20A/dm2。
热处理条件：250℃空气条件下烘烤10min。
性能指标：镀层耐蚀性为中性盐雾72h 10级，硬度为1740HV，250℃热震合格。
实施例5
电镀基材：45 号钢轴状零件( ø15×150)。
镀层组成：底层镍：20µm，缓冲层铜：3µm，三价铬硬铬：50µm。
所述的缓冲层采用化学镀铜的方法制备，化学镀铜以硫酸铜作铜源，以氨水作酸位剂，以次磷酸盐作还原剂。
在电镀三价铬硬铬镀层之前，利用20wt%HCl溶液对缓冲层进行活化处理，活化时间为60s。
电镀三价铬时采用迪赛环保的DSC15型三价铬电镀液，电流密度20A/dm2。
热处理条件：250℃空气条件下烘烤10min。
性能指标：镀层耐蚀性为中性盐雾72h 10级，硬度为1770HV，250℃热震合格。
实施例6
电镀基材：45 号钢轴状零件( ø15×150)。
镀层组成：底层镍：30µm，缓冲层铜：10µm，三价铬硬铬：60µm。
热处理条件：250℃空气条件下烘烤10min。
性能指标：镀层耐蚀性为中性盐雾72h 10级，硬度为1765HV，250℃热震合格。
Claims (10)
1.一种高耐蚀性高硬度三价铬硬铬镀层的制备方法，其特征在于：
在基材上电镀镍层，然后沉积缓冲层，所述的缓冲层采用化学镀镍或化学镀铜的方法制备，再电镀三价铬硬铬镀层，最后进行热处理，在空气或是保护性气体环境中烘烤，处理温度为200～300℃，烘烤时间为5～120min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的电镀镍层采用硫酸镍、硝酸镍、氨基磺酸镍中任意一种为镍源进行电镀。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，电镀镍时渡液的pH为1.6，电流密度2-4/dm2。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，电镀镍层厚度10-30um。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的缓冲层采用化学镀镍的方法制备，化学镀镍时采用氨基磺酸镍作镍源，次磷酸盐作还原剂。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的缓冲层采用化学镀铜的方法制备，化学镀铜以硫酸铜作铜源，以氨水作配位剂，以次磷酸盐作还原剂。
7.根据权利要求1、5或6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的缓冲层厚度3-10um。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三价铬硬铬镀层，厚度为10～60μm。
9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，电镀三价铬时采用迪赛环保的DSC15型三价铬电镀液，电流密度15～35A/dm2。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在电镀三价铬硬铬镀层之前，利用20wt％HCl溶液对缓冲层进行活化处理，活化时间为10～60s。
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