[发明专利]一种碳纳米管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，尤其涉及一种碳纳米管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。

自从碳纳米管这一碳族材料的新成员被日本NEC公司的Ii ji ma教授于1991年发现以来，它便以其优异的电学性能及力学性能引起了物理化学和材料界科学工作者的极大兴趣，并对其开展了广泛的理论和实验研究。碳纳米管是由单层或多层石墨卷曲而成的无缝纳米管状物质，每层纳米管是由一个碳原子通过SP²杂化与周围三个碳原子完全键合而成的由六边形平面组成的圆柱面，由于其近乎完美的键合结构，阻碍了不纯物质及缺陷的介入，使其具有超强的力学性能和很高的化学稳定性，其化学活性则比石墨还低。理论研究表明：单根多层碳纳米管的杨氏模量可达1.8Tpa。同时，其弯曲强度可达14.2GPa，显示出其超强韧性。除此之外，碳纳米管作为一维分子材料，重量轻，具有良好的导热和导电性能，而且还和石墨一样具有自润滑性。

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，这些严重制约了铬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碳纳米管电镀液，该碳纳米管电镀液的镀层硬度大、耐摩擦性强、耐腐蚀高。

一种碳纳米管复合铬电镀液，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8～18g/L的碳纳米管、含量为0.3～0.6g/L的脂肪烷基甲基卤化盐和含量为0.1～0.2g/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12g/L的碳纳米管、含量为0.5g/L的脂肪烷基多甲基卤化盐和含量为0.14g/L的烷基苯磺酸盐。

其中，所述碳纳米管的平均管径为30～60nm。

其中，脂肪烷基多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。