CN104109895A - 一种在钢表面形成高耐蚀性镍与铬复合镀层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种在钢表面形成高耐蚀性镍与铬复合镀层的方法。将经过表面预处理的钢材在镀液中进行电镀，再进行后处理，所述镀液每升水含硫酸镍220-250g、氯化镍20-40g、硼酸20-40g、1，4-丁炔二醇0.2-0.3g、阿拉伯树胶0.4g、植酸0.2g、纳米Cr粉20g，平均电流密度为2.0-3.0A·dm-2、脉冲频率250-800Hz、占空比30％-50％、镀液温度30-50℃、搅拌速度控制在3-5r/s。本发明与传统电镀工艺的技术相比，铬以纳米铬颗粒的形式很好的分散在镀液中，在脉冲电流的作用下铬颗粒与镍一起镀于待镀金属表面，使所获镀层厚度大，铬的分散性好，且镀层的耐蚀性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种钢材防护处理方法，具体地说是一种在钢材表面形成防护层的方法。
背景技术
腐蚀是材料的主要失效形式，能源的浪费和经济的损失很大一部分来源于腐蚀，据有关的研究表明，生锈和其它腐蚀大约消耗了世界钢产量的十分之一，并且腐蚀引起了相当严重的环境污染，破坏生态平衡，危害人民健康，妨碍可持续发展。所以采用有效的防护手段，是减少腐蚀和磨损损失的有效方法。
复合电镀技术是有效的防护手段之一，能有效的起到耐蚀、耐磨、抗氧化性能和装饰的作用，由于其成本低，便于大规模生产。所以在航空、电子、机械、化工等领域得到了广泛的应用。
镍-铬纳米复合镀层是一种具有很大应用前景的耐蚀性镀层，决定该复合镀层耐蚀性能的一个关键因素是镀层中纳米铬颗粒的分散性，所以，研究如何提高镀层中纳米铬颗粒的分散性很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种所获镀层厚度大、铬的分散性好、且镀层的耐蚀性能优异的在钢表面形成高耐蚀性镍与铬复合镀层的方法。
本发明的目的是这样实现的：
将经过表面预处理的钢材在镀液中进行电镀，再进行后处理，所述镀液每升水含硫酸镍220-250g、氯化镍20-40g、硼酸20-40g、1，4-丁炔二醇0.2-0.3g、阿拉伯树胶0.4g、植酸0.2g、纳米Cr粉20g，平均电流密度为2.0-3.0A·dm-2、脉冲频率250-800Hz、占空比30％-50％、镀液温度30-50℃、搅拌速度控制在3-5r/s。
本发明还可以包括：
1、所述镀液是按照如下方法配制的：将1，4-丁炔二醇、阿拉伯树胶和植酸在30℃下加少量去离子水溶解，再加入硫酸镍、氯化镍、硼酸与去离子水，搅拌24h得到溶液A；将纳米Cr粉放于少量溶液A中超声20min得到溶液B，将溶液B与剩余的溶液A分混合，立即用氨水调配pH至5-6，充分搅拌24h。
2、所述表面预处理为：钢材经150#、400#、800#砂纸打磨后，置于丙酮中超声清洗2h，用碱洗液碱洗除油2h，最后用无水乙醇擦拭、吹风机吹干，60℃烘箱内保存24h，在放入电镀液之前用稀盐酸活化处理2秒后立刻放入电镀槽中进行电镀。
3、所述后处理是将电镀后的钢材从电镀槽中取出后，立刻用去离子水超声清洗30分钟，每隔15分钟换水一次，超声清洗后将镀层表面轻轻抛光使镀层表面光滑平整，最后吹干。
决定该复合镀层耐蚀性能的一个关键因素是镀层中纳米铬颗粒的分散性，本发明的技术特点是使铬以纳米铬颗粒的形式很好的分散在镀液中，在脉冲电流的作用下铬颗粒与镍一起镀于待镀金属表面，使所获镀层厚度大，铬的分散性好，且镀层的耐蚀性能优异。阿拉伯树胶的使用和铬粉的处理形式是本技术的关键所在。
本发明具有的技术效果主要包括：
(1)本发明的技术特点是：在电镀液中，铬以纳米铬颗粒的形式很好的分散在镀液中，在脉冲电流的作用下铬颗粒与镍一起镀于待镀金属表面。
(2)所获镍-铬复合镀层厚度大，铬的分散性好，且镀层的耐蚀性能优异。
(3)镀层制备工艺简单、成本低。
附图说明
图1高耐蚀性镍-铬复合镀层极化曲线。
图2a-图2b高耐蚀性镍-铬复合镀层SEM照片。
图3a-图3b高耐蚀性镍-铬复合镀层截面SEM照片。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步说明。
实施例1：
将Q235钢线切割成长50毫米，宽20毫米，厚5毫米的试样；
用丙酮浸泡超声以除去切割试样时残留的油污超声处理时间3h；
依次用150#、400#、800#砂纸打磨试样后置于丙酮超声清洗2h，然后用碱洗液碱洗除油2h，最后用无水乙醇擦拭Q235钢，用吹风机吹干，置于60℃烘箱内保存；
镀液的配置：用天平称硫酸镍220-250g、氯化镍20-40g、硼酸20-40g，加去离子水至一升后，用天平称1，4-丁炔二醇0.2-0.3g、阿拉伯树胶0.4g、植酸0.2g加入上述溶液，充分搅拌24小时，最后称量20g纳米铬粉(约60nm)放于少量电镀液中超声20min，再将所得溶液与电镀液充分混合，立即用氨水调配pH至5-6，充分搅拌24h。
电镀前将试样用稀盐酸活化处理20秒后应立刻放入电镀槽内电镀，不能长时间裸露在空气中。
电镀参数应选择平均电流密度为2.0-3.0A·dm-2、脉冲频率250-800Hz、占空比30％-50％、镀液温度30-50℃、搅拌速度控制在3-5r/s为宜。
将电镀试样从电镀槽中取出后，应立刻用去离子水超声清洗30分钟，每隔15分钟换水一次，超声清洗后应将镀层表面轻轻抛光使镀层表面光滑平整，最后用吹风机吹干。
对试样做SEM(扫描电镜)。
高耐蚀性镍-铬复合镀层置于3.5％NaCl中进行电化学测试
将电镀试样从电镀槽中取出后，应立刻用去离子水超声清洗30分钟，每隔15分钟换水一次，超声清洗后应将镀层表面轻轻抛光使镀层表面光滑平整，最后用吹风机吹干。
用聚四氟将电镀后的试样包裹，露出工作面作为电极，面积为1cm2，方便做电化学测试。
Claims (5)
1.一种在钢表面形成高耐蚀性镍与铬复合镀层的方法，将经过表面预处理的钢材在镀液中进行电镀，再进行后处理，其特征是：所述镀液每升水含硫酸镍220-250g、氯化镍20-40g、硼酸20-40g、1，4-丁炔二醇0.2-0.3g、阿拉伯树胶0.4g、植酸0.2g、纳米Cr粉20g，平均电流密度为2.0-3.0A·dm-2、脉冲频率250-800Hz、占空比30％-50％、镀液温度30-50℃、搅拌速度控制在3-5r/s。
2.根据权利要求1所述的在钢表面形成高耐蚀性镍与铬复合镀层的方法，其特征是所述镀液是按照如下方法配制的：将1，4-丁炔二醇、阿拉伯树胶和植酸在30℃下加少量去离子水溶解，再加入硫酸镍、氯化镍、硼酸与去离子水，搅拌24h得到溶液A；将纳米Cr粉放于少量溶液A中超声20min得到溶液B，将溶液B与剩余的溶液A分混合，立即用氨水调配pH至5-6，充分搅拌24h。
3.根据权利要求1或2所述的在钢表面形成高耐蚀性镍与铬复合镀层的方法，其特征是所述表面预处理为：钢材经150#、400#、800#砂纸打磨后，置于丙酮中超声清洗2h，用碱洗液碱洗除油2h，最后用无水乙醇擦拭、吹风机吹干，60℃烘箱内保存24h，在放入电镀液之前用稀盐酸活化处理2秒后立刻放入电镀槽中进行电镀。
4.根据权利要求1或2所述的在钢表面形成高耐蚀性镍与铬复合镀层的方法，其特征是所述后处理是将电镀后的钢材从电镀槽中取出后，立刻用去离子水超声清洗30分钟，每隔15分钟换水一次，超声清洗后将镀层表面轻轻抛光使镀层表面光滑平整，最后吹干。
5.根据权利要求3所述的在钢表面形成高耐蚀性镍与铬复合镀层的方法，其特征是所述后处理是将电镀后的钢材从电镀槽中取出后，立刻用去离子水超声清洗30分钟，每隔15分钟换水一次，超声清洗后将镀层表面轻轻抛光使镀层表面光滑平整，最后吹干。
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