[发明专利]三价铬镀液体系超声-脉冲电沉积铬及铬合金复合镀层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面工程与表面处理技术，特别是用超声-脉冲电沉积法制备铬及铬合金复合镀层技术。

背景技术

自从1982年Raj Narayan等首次采用六价铬镀液体系制备Cr/Al₂O₃复合镀层以来，国内外对铬及铬合金复合镀层的研究引起广泛重视，如1996年SunKe-Ning等采用六价铬镀液体系制备了耐磨性优良的Cr/Al₂O₃复合镀层，但其Al₂O₃粒子含量少于1％；2001年S.Survilienea等成功获得了高硬度的Cr/MoO₂和Cr/TiO₂复合镀层，但镀层的厚度仅为3.3微米。然而，六价铬电沉积工艺因其本身具有的高毒性和环境污染性等问题引起了世界各国的广泛关注，如欧盟2007年7月规定在欧盟禁止使用六价铬进行汽车制造，美国环境保护署(EPA)明确规定2010年前全面禁止六价铬电镀。因此，许多电镀工作者都致力研究开发低毒性、低污染的三价铬镀液体系，以解决六价铬体系复合镀层复合粒子含量低、复合镀层难增厚等难题，具有重要意义。超声技术有利于复合粒子在镀液中的分散，提高复合粒子的含量；脉冲电沉积技术因其电流效率高、镀层致密裂纹少，晶粒细小，引起广泛关注。采用超声-脉冲电沉积方法，从三价铬镀液体系电沉积铬及铬合金复合镀层成为研究的热点。

发明内容

为了解决六价铬电镀工艺的高污染、高毒性和高能耗等问题，本发明充分利用超声-脉冲电沉积技术和三价铬镀液体系的特点，提供一种金属或金属合金表面超声-脉冲电沉积铬及铬合金复合镀层的方法，该法具有经济实用性和低毒性的特点。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

三价铬镀液体系超声-脉冲电沉积铬及铬合金复合镀层的方法，包括镀件的预处理，超声-脉冲电沉积处理，所述的超声-脉冲电沉积处理采用的是预处理好的被镀件为阴极，及不溶性阳极，电解液为三价铬体系，所述的电解液中：Cr³⁺0.2-1.2mol·L^-1，Ni²⁺ 0.0-0.4mol·L^-1，Fe²⁺ 0.0-0.2mol·L^-1，复合粒子5-80g·L^-1，柠檬酸或其盐0.1-0.8mol·L^-1，H₂NCONH₂0.1-2.5mol·L^-1，缓冲剂0.05-0.8mol·L^-1，导电盐0.1-2.5mol·L^-1，镀液pH在0.4-3.5，镀液温度为5-60℃。

所述的电解液中还加入草酸或其盐、乙酸或其盐、乳酸或盐中的一种或几种混合，草酸或其盐的用量为0.0-0.7mol·L^-1，乙酸或盐的用量为0.0-0.8mol·L^-1，乳酸或其盐的用量0.0-0.7mol·L^-1。

所述的Cr³⁺选自三氯化铬、硫酸铬三价铬盐中的一种或两种混合；Ni²⁺选自硫酸镍、氯化镍中的一种或两种混合；Fe²⁺选自硫酸铁、氯化铁中的一种或两种混合；复合粒子选自碳化硅、二氧化硅中的一种；导电盐钠盐、钾盐、盐酸盐或硫酸盐；缓冲剂为硼酸或硼酸盐。