[发明专利]Ni-Co-B合金代硬铬镀层的电沉积制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及Ni-Co-B合金代硬铬镀层的制备方法。

背景技术

电镀铬是电镀行业中应用最广泛的镀种之一，从含有六价铬的镀液得到的镀层由于具有光亮性好、硬度高、抗变色能力强、耐磨耐蚀性良好等诸多优点，所以一直被广泛应用于功能性镀层和装饰性镀层领域。一个世纪以来，镀铬主要使用铬酸和硫酸组成的镀液，镀液稳定，易于操作。但该工艺存在许多明显的缺点，如电流效率很低，仅为8％～16％；其分散能力和覆盖能力很低，常需要使用象形阳极和辅助阴极；最致命的缺点是镀液呈强酸性，具有强氧化性、强腐蚀性，毒性大，排出的废水、废气严重污染环境，对人体健康造成很大的危害。随着科学技术的进步和工业的发展，人们的环保意识也逐步增强，曾经为社会发展作出贡献的电镀铬工艺正面临着逐渐被取代的命运。因此寻找新型、高质量的功能性代铬镀层已成为金属和合金电沉积研究领域迫切需要解决的问题之一。

如今，已应用于生产的最主要、最直接有效的代六价铬电镀工艺为三价铬电镀。三价铬的毒性仅为六价铬的1％，且三价铬镀液中铬的浓度低，约为六价铬镀液中铬浓度的1/10，其电流效率高、分散能力好，但三价铬镀层的光泽性较差，厚度薄，硬度达不到六价铬镀层的标准，且对杂质特别敏感，通常只能用作装饰性镀层的电镀。

目前研究较多的代硬铬镀层主要有镍基合金镀层。包括电沉积Ni-W合金及其三(多)元合金，电沉积Ni-Co、Ni-P和Ni-Mo合金以及化学镀Ni-P合金及其三(多)元合金、化学镀Ni-B合金和复合镀层等。其中，Ni-Co合金以其良好的外观、耐蚀性、耐磨性及优异的磁性能等，在装饰性、防护性镀层以及磁性材料等方面都有广泛的应用。但是，单纯的Ni-Co合金镀层存在内应力大、孔隙率高、硬度较低等问题(潘秉锁，杨洋，杨凯华.镍钴合金电沉积中硫酸钴影响的探讨.材料保护.2006，39(4)：10～12)，使得其在代硬铬镀层中的应用受到限制。近年来，国内外又出现了很多关于高硬度的Ni-B合金镀层的研究报道，如以二甲胺硼烷为还原剂，通过化学镀方法得到的Ni-B合金镀层(王丽丽.化学镀Ni-B合金工艺.电镀与精饰.1998，20(5)：38～41)无须进行热处理，就可达到800～900HV的高硬度，但该工艺存在的缺点是镀速较慢，且镀液成分过于复杂，成本较高。通过研究发现，其他类型的合金镀层也同样存在各自的优缺点。因此，目前实际生产中尚没有一种能够完全取代硬铬电镀的工艺方法被应用。

发明内容

本发明目的是提供Ni-Co-B合金代硬铬镀层的电沉积制备方法。

Ni-Co-B合金代硬铬镀层的电沉积制备方法按以下步骤进行：一、称取60～240g的镍盐、6～24g的钴盐、15～40g的氯化镍、20～50g的硼酸、1～10g的胺硼化合物、1～10ml的NI3^#快速高整平镀镍光泽剂A剂和0.01～0.1g的十二烷基硫酸钠；二、在50～70℃的条件下将称取的硼酸溶于200～600ml的水中，然后依次加入镍盐、钴盐、氯化镍和胺硼化合物并搅拌至溶解，再加入十二烷基硫酸钠和N13^#快速高整平镀镍光泽剂A剂，然后用NaOH溶液或稀H₂SO₄溶液调节溶液的pH值至2.0～5.5，再加水定容至1L，获得Ni-Co-B合金镀液；三、镀件经常规碱性除油或电化学除油后水洗，然后置于体积浓度为10～20％的盐酸中活化，再水洗，之后在电流密度为3～10A/dm²、温度为30～70℃、pH值为2.0～5.5、搅拌方式为阴极移动的条件下电镀20～40min，水洗后吹干，即完成Ni-Co-B合金代硬铬镀层的电沉积制备；

其中步骤一中镍盐为硫酸镍或氨基磺酸镍；步骤一中钴盐为硫酸钴、氯化钴或氨基磺酸钴；步骤一中胺硼化合物为二甲胺硼烷、二乙胺硼烷、三甲胺硼烷、异丙胺硼烷、吡啶硼烷或碳硼烷；步骤二中NaOH溶液的质量浓度为10％，稀H₂SO₄溶液的体积浓度为20％。