[发明专利]一种Cr-Ni合金电镀液及电镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及电镀液的技术领域，尤其涉及一种Cr-Ni合金电镀液及电镀方法。

背景技术

铬镀层具有硬度高、耐磨性好、抗腐蚀能力强等优点己被工业上广泛用作耐磨及装饰镀层。但是，铬镀层在较高温度下会变软。300℃时硬度值开始下降，510℃时镀层己处于完全退火状态；另外，铬镀层一般具有微裂纹结构(厚度大于0.7微米)。这些微裂纹结构可能被吸附物填满，从而降低镀层对基体的保护能力。用镍璐合金代替单金属铬的镀层可以使以上问题得以缓解，并使镀层具有较高的耐高温硬度。

中国专利CN101469436A公开了一种在环保型三价铬镀液中制备铬基复合镀层的方法，该方法在含氯化铬的基础电解液中，添加不同的颗粒，通过选择适当的工艺条件，制备出表面平整，与底材结合牢固的厚度大于50um的铬基复合镀层。该方法用三价铬代替六价铬，降低了电镀对环境造成的污染，同时减轻了对电镀废水中铬处理的难度。现有的铬镍合金电镀液虽然采用了三价铬符合环保绿色要求，但电镀液的分散能力和深镀能力不够，镀层的硬度和耐腐蚀性不佳，且配方较为复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提供一种配方简单的Cr-Ni合金电镀液，该Cr-Ni合金电镀液可以增强镀层的硬度和耐腐蚀性，可以提高电镀液的分散能力和深镀能力。

一种Cr-Ni合金电镀液，包括含量为90～120g/L的六水合三氯化铬、含量为25～50g/L的六水合硫酸镍、含量为50～70g/L的溴化铵、含量为130～140g/L的柠檬酸、含量为35～50g/L的草酸、含量为0.3～0.5g/L的乳化剂和余量的溶剂；所述溶剂为由体积比为(0.9～1.2)：1的DMAC和水组成的混合液。

其中，包括含量为95～110g/L的六水合三氯化铬、含量为30～40g/L的六水合硫酸镍、含量为60～70g/L的溴化铵、含量为130～135g/L的柠檬酸、含量为60～65g/L的草酸、含量为0.3～0.4g/L的乳化剂和余量的溶剂；所述溶剂为由体积比为(0.95～1.05)：1的DMAC和水组成的混合液。

其中，包括含量为100g/L的六水合三氯化铬、含量为35g/L的六水合硫酸镍、含量为65g/L的溴化铵、含量为134g/L的柠檬酸、含量为62g/L的草酸、含量为0.36g/L的乳化剂和余量的溶剂；所述溶剂为由体积比为1：1的DMAC和水组成的混合液。

其中，所述乳化剂为非离子型乳化剂。

以上Cr-Ni合金电镀液的技术方案中，选用DMAC和水的混合液为溶剂，其中的DMAC的化学全名为N,N-二甲基甲酰胺，此乃质子惰性、既非碱也非酸的物质。较单纯的水作溶剂，DMAC可以使析氢过电位上升，阴极析氢量减小，pH值变化小，施镀电流密度范围增宽，电流效率提高。但DMF过多，会使镀液电导率降低。

选用溴化铵为导电盐，其中的铵根离子可以提高电流效率而且稳定镀液及改善镀层质量；其中的溴离子可以抑制六价铬离子的生成和氯气的析出。电镀过程中阳极析出的具有毒性的氯气不仅会污染环境，而且会增加镀层内应力使之缓慢脱落。电镀过程中在阳极生成的六价铬离子会阻碍铬单质的沉积，影响镀层的质量。

选用柠檬酸作为主配位剂和草酸作为次配位剂。金属铬的标准电极电位(-0.74V)比镍的标准电极电位(-0.25V)要负得多。欲使两种金属共同沉积，必须满足动力学条件，即使两者在溶液中的电极电位趋于相同。配位剂中的配体可与金属离子配位，从而降低金属离子的有效浓度，一般电位较正金属的平衡电位负移程度大于电位较负金属，以使它们的平衡电位趋于接近。另外，由于络离子在阴极放电活化能增加，阴极极化增强，也有利于共沉积电位趋于接近。柠檬酸可与镍离子和三价铬离子形成稳定的配位物。草酸可作为三价铬离子络合柠檬根离子的催化剂。柠檬酸和草酸同时也可以作为缓冲剂，两者的缓冲pH值分别大致为3.13和3.75，相比于镍电镀液所用的硼酸，可以更好地满足Cr-Ni合金电镀液的施镀的pH值要求。

选用非离子型乳化剂，如烷基酚聚氧乙烯醚，具体的产品有OP系列、NP系列，可以减少镀层的针孔，提高镀层的质量。

本发明另一方面提供一种施镀简单的电镀方法，该方法可以增强镀层的硬度和耐腐蚀性，可以提高电镀液的分散能力和深镀能力。

一种使用权利要求1所述的Cr-Ni合金电镀液电镀的方法，包括以下步骤：