一种脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液及镀层生产工艺的制作方法

本发明涉及电镀，特别涉及一种脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液及镀层生产工艺。

背景技术：

1、铬镀层因为具有很高的硬度(600～1200hv)和在所有金属中最低的摩擦系数(小于0.2)及良好的化学稳定性、可以长久的保持光泽颜色不变而广泛应用于防护-装饰、传动耐磨、耐冲刷组件等工业以及军事领域。然而，铬镀层的耐腐蚀性能却一直不佳，极大的限制了铬镀层的进一步应用。其中，普通的铬镀层中性盐雾试验只有24-72h左右，远不能满足海洋环境、矿山机械、化工等恶劣条件下的高耐腐蚀性能要求(中性盐雾≥500h)。

2、为了提高铬镀层的耐蚀性，现有技术主要有三个方案:

3、一是微不连续铬，通过改变裂纹结构使腐蚀分散来减缓腐蚀速度，其缺点为工艺复杂、微裂纹分布不均而耐腐蚀性能提升有限。

4、二是以乳白铬加硬铬为代表的多层铬工艺，利用高盐雾的乳白铬打底来提高耐蚀性，然而乳白铬工艺只能采用很低的电流密度和较高的电镀温度，能耗高效率低且无法完全解决贯穿性裂纹和针孔，所以中性盐雾试验也仅能达到150h左右；

5、三是在镀铬层和基体之间加镀一层或数层阳极镀层，这样当腐蚀发生时以先牺牲阳极镀层的方式来延缓对基体的腐蚀，例如目前最常见的铜镍铬多层工艺即是采用这种方案，其中双层镍铬的耐腐蚀性能也仅仅勉强达到中性盐雾200h左右。

6、不管是单金属多层铬工艺，还是多层铜镍铬工艺，所得镀层耐腐蚀性能都难以有较大的提高，而且这三种方案都存在着设备多、工艺繁琐、成本高昂、维护麻烦、生产效率低的缺点。

7、如何解决上述技术问题为本发明面临的课题。

技术实现思路

1、为了能够解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种可以制备纳米级细晶铬镀层，且铬镀层具有应力低、微孔隙率、微观多层结构、耐腐蚀性强的脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液，同时提供了一种工艺简单、流程简洁、可以完全替代多层铬工艺体系的镀层生产工艺。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了一种脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液，其中，包括以下浓度的组分：铬酐200-300g/l、硫酸1-1.5g/l、硼酸8-10g/l、氟化烷基磺酸盐1-3g/l、亚甲基二磺酸钠4-6g/l、氟硅酸钠4-8g/l、溴化钾0.2-0.3g/l，余量为纯水。

3、进一步地，所述纯水的电导率≤25μs/cm。

4、一种所述脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液的镀层生产工艺，包括以下步骤：

5、步骤s1：在电镀槽中配制所述脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液、并加热；

6、步骤s2：预处理待镀件：

7、步骤s3：将步骤s2中预处理后的待镀件作为阴极于步骤s1中配制的电镀液中进行脉冲电镀。

8、进一步地，步骤s1中的加热温度范围为60-65℃。

9、进一步地，经所述步骤s2处理后待镀件的表面粗糙度为ra≤0.15。

10、进一步地，所述步骤s2中的预处理包括依次进行的除油处理和弱浸蚀处理。

11、进一步地，所述除油处理为有机溶剂除油、化学除油、电化学除油和超声波除油中的一种或多种，待镀件表面油膜除尽为止。

12、进一步地，所述弱浸蚀处理为化学弱浸蚀、阳极电化学弱浸蚀和阴极电化学弱浸蚀的一种或多种，当采用化学弱浸蚀和阳极电化学弱浸蚀时，处理时间应不超过1分钟，以免造成待镀件表面过腐蚀。

13、进一步地，所述步骤s3中使用不溶性铅合金作为阳极，电镀时放入电镀槽中。

14、进一步地，所述步骤s3中脉冲电镀的参数设置为：采用单脉冲直流电源，峰值电流密度为50-60a/dm2，脉宽为100-125毫秒，占空比为80％，直至设定电镀时间结束。

15、本发明的有益效果是：

16、1.本发明完全保留了普通铬镀层的有益特性，即具有高硬度、低摩擦系数及良好的化学稳定性、可以长久的保持光泽颜色不变。

17、2.本发明制作的铬镀层微观下为70-95纳米的纳米级细密结晶，这和普通镀铬的微米级结晶差异极大，具备了与普通材料完全不同的纳米材料优异性能。

18、3.本发明制作的铬镀层具有极低的应力，因而没有贯穿性的裂纹产生，显微镜下为无裂纹或浅表性微裂纹组织结构。

19、4.本发明制作的铬镀层孔隙率不足万分之一，比普通镀铬层的3-4‰孔隙率降低了50倍之多。

20、5.本发明制作的铬镀层为微观多层结构，并相互弥补单层缺陷，因而对基体形成了有效的整体防护。

21、6.本发明制作的铬镀层具有优异的耐腐蚀性能：当镀层厚度达到25μm时，即可通过中性盐雾试验500小时10级外观测试。

22、7.本发明的工艺简单、流程简洁，完全可以替代目前的多层铬工艺体系，应用前景广阔并易于推广。

技术特征：

1.一种脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液，其特征在于，包括以下浓度的组分：铬酐200-300g/l、硫酸1-1.5g/l、硼酸8-10g/l、氟化烷基磺酸盐1-3g/l、亚甲基二磺酸钠4-6g/l、氟硅酸钠4-8g/l、溴化钾0.2-0.3g/l，余量为纯水。

2.根据权利要求1所述的脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液，其特征在于，所述纯水的电导率≤25μs/cm。

3.一种权利要求1或2所述脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液的镀层生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的镀层生产工艺，其特征在于，步骤s1中的加热温度范围为60-65℃。

5.根据权利要求3或4所述的镀层生产工艺，其特征在于，经所述步骤s2处理后待镀件的表面粗糙度为ra≤0.15。

6.根据权利要求3-5任一项所述的镀层生产工艺，其特征在于，所述步骤s2中的预处理包括依次进行的除油处理和弱浸蚀处理。

7.根据权利要求6所述的镀层生产工艺，其特征在于，所述除油处理为有机溶剂除油、化学除油、电化学除油和超声波除油中的一种或多种。

8.根据权利要求6或7所述的镀层生产工艺，其特征在于，所述弱浸蚀处理为化学弱浸蚀、阳极电化学弱浸蚀和阴极电化学弱浸蚀的一种或多种。

9.根据权利要求3-8任一项所述的镀层生产工艺，其特征在于，所述步骤s3中使用不溶性铅合金作为阳极。

10.根据权利要求3-9任一项所述的镀层生产工艺，其特征在于，所述步骤s3中脉冲电镀的参数设置为：采用单脉冲直流电源，峰值电流密度为50-60a/dm2，脉宽为100-125毫秒，占空比为80％，直至设定电镀时间结束。

技术总结本发明公开了一种脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液及镀层生产工艺，属于电镀技术领域。其技术方案为：一种脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液，包括以下浓度的组分：铬酐200‑300g/L、硫酸1‑1.5g/L、硼酸8‑10g/L、氟化烷基磺酸盐1‑3g/L、亚甲基二磺酸钠4‑6g/L、氟硅酸钠4‑8g/L、溴化钾0.2‑0.3g/L，余量为纯水。本发明的有益效果是：本发明提供的一种脉冲高耐蚀纳米改性镀铬电镀液可以制备纳米级细晶铬镀层，且铬镀层具有应力低、微孔隙率、微观多层结构、耐腐蚀性强，同时提供的一种镀层生产工艺工艺简单、流程简洁、可以完全替代多层铬工艺体系。技术研发人员：王浩成,林大春受保护的技术使用者：烟台宝盛钢管加工有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9