[发明专利]一种纳米氮化铝复合铬电镀液及电镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及电镀铬工艺的技术领域，尤其涉及一种纳米氮化铝复合铬电镀液及电镀方法。

背景技术

Cr是微带蓝色的银白色金属，在空气中易钝化，表面被一层氧化膜覆盖，具有很好的耐蚀性，在大气中很稳定，能长期保持其光泽；在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐溶液及有机酸中非常稳定。Cr硬度很大，摩擦系数小，耐磨性、耐蚀性、耐热性好。Cr镀层具有表面光亮、硬度高、耐腐蚀等优点，是一种很好的防护和装饰镀层，广泛地用于汽车、航天等多个领域。但是，Cr镀层在较高温度下会变软，300℃时硬度值开始下降，510℃时镀层已处于完全退火状态；同时，Cr镀层一般具有微裂纹(厚度大于0.7μm)，这些微裂纹可能被吸附物填满，从而降低镀层对基体的保护能力。

氮化铝具有高热导率、高电绝缘性、高强度、高硬度、较低的低热膨胀系数、无毒以及良好的化学稳定性和耐腐蚀性，并且易于加工等优异的物理化学性能，广泛应用于高级陶瓷、复合材料、电子材料等领域。

纳米复合电镀是在电镀液中加入非水溶性的纳米固体颗粒，与金属离子共沉积于基材上形成由金属相与分散于金属相的纳米微粒构成的复合镀层。由于纳米复合镀层与单一金属镀层相比，还具备纳米材料特殊的光、电、磁、热性能，因而成为致力于对新材料开发的研究者一直探索的方向。当前，该领域也取得一定的研究成果。

现有的纳米复合电镀主要基于镍基电镀，加入的纳米材料以金属或非金属氧化物居多，例如Al₂O₃、SiO₂。而铬基的电镀由于受多方面技术因素的限制，难以实现纳米复合电镀。为了弥补铬硬度不高等缺陷，往往在电镀液中加入合金金属元素或非金属元素，虽然在一定程度上改善了镀层的质量，但是仍然存在镀层硬度不高、耐摩擦性不够、耐腐蚀性不理想的技术缺陷，这些严重制约了Ni电镀在工业上的大规模应用。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提供一种纳米氮化铝电镀液，该纳米氮化铝电镀液的镀层硬度大、耐摩擦性强、耐腐蚀高。

一种纳米氮化铝复合铬电镀液，包括含量为150～210g/L的六水合三氯化铬、含量为120～140g/L的柠檬酸盐、含量为40～60g/L的草酸盐、含量为60～90g/L的尿素、含量为10～20g/L的甲酸、含量为90～120g/L的溴化铵、含量为4～8g/L的纳米氮化铝、含量为0.06～0.24g/L的脂肪烷基甲基卤化盐和含量为0.024～0.06g/L的烷基苯磺酸盐。

其中，包括含量为180g/L的六水合三氯化铬、含量为125g/L的柠檬酸盐、含量为55g/L的草酸盐、含量为70g/L的尿素、含量为18g/L的甲酸、含量为110g/L的溴化铵、含量为6g/L的纳米氮化铝、含量为0.2g/L的脂肪烷基多甲基卤化盐和含量为0.05g/L的烷基苯磺酸盐。

其中，所述纳米氮化铝的平均粒径为20～50nm。

其中，脂肪烷基甲基卤化盐选自十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基三甲基溴化胺、十二烷基二甲基溴化胺中的一种或至少两种。

其中，所述烷基苯磺酸盐选自十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠中的一种或至少两种。

以上纳米氮化铝复合铬电镀液的技术方案中，选用的纳米氮化铝粉体的密度为3.2～3.3g/cm3，为立方晶系结构，晶格常数为0.346～0.364，平均粒径为45nm。将纳米氮化铝分散于镀液中有两方面的作用，一方面，纳米氮化铝均匀分布在镀层的晶粒和晶界之间，减小镀层的孔隙尺寸而增加镀层致密度，防止腐蚀液浸润镀层内的微孔；或者通过缠绕覆盖于晶粒表面以把腐蚀介质和晶粒隔离。另一方面，纳米氮化铝的化学活性很低，此时纳米氮化铝的电位较之铬更正。当铬和碳相接触后，此时铬作为阳极发生阳极极化，可能促进铬的钝化过程，减少铬在介质中的腐蚀，使铬层对基体金属的保护作用增强。由此，提高了镀层的耐腐蚀性。