[发明专利]一种在钢铁表面制备三价铬电镀涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在钢铁表面制备三价铬电镀涂层的方法，属金属表面处理技术领域。

背景技术

铬电镀涂层由于具有高硬度、优良的耐磨性能、耐蚀性及表面装饰性，因此电镀铬被广泛应用于钢铁表面处理，以提高钢铁基材的耐蚀性、耐磨性、表面硬度及装饰性。工业上钢铁表面的电镀铬基本上都采用六价铬电镀技术，但六价铬毒性大，对环境污染严重，六价铬电镀的废液难于处理，欧美等发达国家对六价铬的排放量作了严格的规定。由于这些原因，促使人们寻求六价铬电镀的替代方法。研究发现三价铬电镀是替代六价铬电镀最有希望的一种方法，三价铬毒性比六价铬低得多，其电镀废液较易处理。但三价铬电镀，由于电镀过程中存在着极化现象，使镀层厚度难以增加、镀层与钢铁基材结合力差以及镀层中存在内应力，使得镀层的耐磨性、耐蚀性较差，目前还没有应用于工业镀件的电镀，仅限于装饰性的电镀铬。本发明提供了一种三价铬电镀前后和表面处理方法，应用该方法能提高三价铬电镀涂层与基材的结合力，增强涂层的耐磨性和耐蚀性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在钢铁表面制备三价铬电镀涂层的方法。它克服了目前三价铬电镀方法中由于镀层与基材结合力差导致的镀层耐磨性差、易脱落等问题。

本发明的方法采用如下步骤进行：

1）在钢铁表面沉积一层磷镍（NiP）涂层；

2）再用三价铬电镀的方法在磷镍涂层上电镀铬涂层；

3）将上述电镀铬涂层进行热处理，热处理的温度为600℃-1000℃，保温时间0.5-2h，然后随炉冷却至室温。

步骤3）中，热处理温度优选700℃-900℃。

步骤1中NiP涂层的制备可以采用化学沉积或化学沉积与电镀镍相组合的方法进行，化学沉积时所用的还原剂为次磷酸盐，如次磷酸钠等。NiP涂层中磷含量（质量百分比）控制在3-15%，优选5-9%；厚度2-20um,优选4-15um。电镀镍采用氨基磺酸镍为镍源。

化学沉积的NiP涂层在电镀镍或电镀三价铬前，先将NiP涂层用强酸酸蚀1-10s，所用的强酸为盐酸、硝酸、硫酸，优选盐酸，酸的浓度为10-30wt%，酸蚀后的镀件加热到200-400℃，保温10-60min，然后浸入室温的水中，时间5-30s。

步聚2）中电镀铬采用硫酸铬为铬源，电镀时电流密度20A/dm²,电渡液的pH为2.0。

本发明制备的涂层的耐磨耗性用Taber磨耗试验机测量。用Taber指数表征耐磨耗性能，Taber指数越小，耐磨耗性越好。实验参数为： 磨料：Taber5135号磨料，磨轮：CS10, 转速72rpm，载荷1000g，循环次数；6000。

本发明提供的在钢铁表面三价铬电镀的方法，制备的涂层Taber指数在0.5-4，（现有技术中获得的三价铬电镀涂层指数一般在15以上）克服了目前三价铬电镀方法中由于镀层与基材结合力差导致的镀层耐磨性差、易脱落等问题。

具体实施方式

实施例1

采用硫酸镍为镍源，次磷酸钠为还原剂，在钢铁基材上沉积2um厚，含磷量控制在3%的NiP涂层， 将该涂层用30wt%的盐酸处理1s,自来水冲洗，然后在其上用三价铬电镀的方法电镀。电镀完成后清洗凉干，放入600℃的马弗炉中保温1h, 然后随炉冷却至室温。镀层的Taber指数为4。

实施例2

采用硫酸镍为镍源，次磷酸钠为还原剂，在钢铁基材上沉积5um厚，含磷量控制在质量比6%的NiP涂层， 将该涂层用20%的盐酸处理5s,自来水冲洗，然后在其上用三价铬电镀的方法电镀。电镀完成后清洗凉干，放入800℃的马弗炉中保温1h, 然后随炉冷却至室温。镀层的Taber指数为2。

实施例3

采用硫酸镍为镍源，次磷酸钠为还原剂，在钢铁基材上沉积2um厚，含磷量控制在6%的NiP涂层， 将该涂层用10%的盐酸处理10s,自来水冲洗，然后在其上电镀一层厚度2um镍层。电镀镍时以氨基磺酸镍作镍源，电流密度2A/dm²,电镀液pH为2.0，电镀镍完成后清洗凉干 ，放入马弗炉中加热至200℃，保温30min，取出浸入室温下的自来水中10s，然后在其上用三价铬电镀的方法电镀铬层。将完成的镀件放入800℃的马弗炉中保温1.5h, 然后随炉冷却至室温。镀层的Taber指数为1。

实施例4