[发明专利]具有高硬度的镍-铬纳米层压涂层或包层

说明书

本文公开了具有由镍和/或铬组成的多个层的高硬度电沉积纳米层压材料以及用于制造所述电沉积纳米层压材料的方法。本文所述的纳米层压NiCr材料的实施方案的均匀或基本上均匀的外观、耐化学品性和高硬度使得它们适用于各种目的，包括用于在装饰性以及苛刻物理、结构和化学环境中使用的耐磨损(磨耗)阻挡涂层或包层。

以引用的方式并入

本申请要求2014年9月18日提交的美国临时专利申请号62/052,437的权益，所述申请以引用的方式整体并入本文。此外，2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/802,112和2014年3月17日提交的国际申请PCT/US2014/030381的公开内容明确地以引用的方式整体并入本文。

背景

电沉积被认为是用于在各种导电材料(包括金属、合金、导电聚合物等)上形成致密涂层或包层的低成本方法。电沉积也已在各种工程应用中通过将足够的材料并入非导电聚合物中以使其具有足够的导电性或通过处理表面以使其导电(例如通过无电沉积镍、铜、银、镉等)而成功地用于将纳米层压涂层或包层沉积在非导电材料如非导电聚合物上。

电沉积还已被证明为用于生产层压和纳米层压涂层、包层、材料和物体的可行方式，其中单个层压层可在金属、陶瓷、有机-金属组合物的组成和/或微结构特征方面不同。层压涂层或包层和材料、并且特别是纳米层压金属由于其独特的韧性、抗疲劳性、热稳定性、耐磨损/磨耗性和化学特性而是出于各种目的令人感兴趣的，包括结构、热和耐腐蚀应用。

概述

本公开尤其涉及生产具有高硬度的NiCr纳米层压材料。所述材料具有多种用途，包括但不限于，制备保护下层基底并且还可增加其强度的涂层或包层。在一个实施方案中，硬NiCr涂层或包层和材料是耐磨损/磨耗性的并且在摩擦学应用中适用作耐磨损涂层或包层。在另一个实施方案中，硬NiCr涂层或包层防止对下层基底的损坏。当NiCr材料作为比它所放置于其上的下层材料更加惰性的涂层或包层施加时，它可充当耐腐蚀阻挡涂层或包层。

描述

1.1概述

本公开涉及生产层压材料的方法，并且涉及包括各自包含镍或镍和铬的多个层的涂层或包层。通过电沉积制备的材料在不添加其他元素或热处理的情况下具有大于约750的维氏硬度。

一些实施方案涉及一种用于在基底或心轴上形成含有镍和铬的多层涂层或包层的电沉积方法，所述方法包括：

(a)提供包含镍盐和/或铬盐的电解质溶液；

(b)提供用于电沉积的导电基底或心轴；

(c)使所述基底或心轴的表面的至少一部分与所述电解质溶液相接触；

(d)使晶种层电镀电流通过所述基底或心轴以在所述基底或心轴上沉积含有镍和铬的晶种层，其中所述晶种层包含大于约90重量％的镍；

(e)使第一电流通过所述基底或心轴以沉积镍-铬合金第一层，所述第一层包含约5重量％至约35重量％的铬；

(f)使第二电流通过所述基底以沉积含有镍和铬的第二层，所述第二层包含大于约90重量％的镍；以及

(g)重复步骤(e)和(f)四次或更多次，从而在所述基底或心轴的表面上产生具有晶种层和交替的第一层和第二层的多层涂层或包层。

所述方法还可包括以下步骤：使所述基底或心轴与所述涂层或包层分离，其中所述涂层或包层形成由层压材料构成的物体。