CN105839154B - 一种离子液体电镀Ni‑Cr‑Sn合金镀层的方法 - Google Patents

一种离子液体电镀Ni‑Cr‑Sn合金镀层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种离子液体电镀Ni‑Cr‑Sn合金镀层的方法，包括以下步骤：在本发明所述的非水体系中，以氯化胆碱和尿素(摩尔比1∶2)的无水低溶点混合溶剂、含镍离子液体ChNiCl3、含铬离子液体ChCrCl4、以及含锡离子液体ChSnCl3为电镀原料，加入苯和氯化铵因作为添加剂，搅拌混合均匀得电镀液，保持一定的极间距、电流密度和搅拌速度，在一定温度下进行恒电流电镀，得到阴极镀件。本发明由于添加了镍、铬、锡，使得镀层均匀、致密、有金属光泽，耐腐蚀性能好，且工序条件要求低，是一种较有发展前途的合金电镀工艺。

Description

一种离子液体电镀Ni-Cr-Sn合金镀层的方法
技术领域
本发明属于电镀合金镀层技术领域，特别涉及一种利用离子液体电镀技术制备Ni-Cr-Sn合金镀层的方法。
背景技术
金属腐蚀给国民经济带来巨大的损失，每年由于腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的2％-4％。不仅如此，金属腐蚀还会造成金属材料和资源的大量浪费，引起设备破坏事故和环境污染问题，阻碍新技术、新材料的应用，所以对于耐腐蚀性材料的开发具有很重要的社会意义。
Ni-Cr-Sn合金镀层作为一种新型的功能性镀层，具有较高的耐蚀性、焊接性、延展性、修复性。性能显著优于Ni-Cr和Ni-Sn镀层，可满足锅炉过热器管道及核工业冷却管道等在高温高压条件下长时间有效工作的需求。，经过不断的研究，现在Ni-Cr镀层的制备工艺已经比较成熟。由于其具有很好的耐蚀性，经过热处理后硬度和耐磨性与铬镀层相近，且镀液污染小，降低不锈钢用量，节约镍铬资源。所以Ni-Cr合金已被广泛应用。但目前还存在一些缺点如电流效率只有30％-40％，表面平滑厚度不超过50μm，内应力较大，会使镀层表面产生微裂纹。目前，国内外还在进一步研究在镀液中添加其它金属离子以获得多元合金。由于Sn的热力学稳定区处于水的稳定区以下，且Sn的氧化物的稳定区也很大，在很宽的pH范围内，Sn是世纪容易钝化的，在表面上形成SnO2淡黄色保护膜。同时由于Sn、Cr、Ni同时沉积在镀层中使镀层的缺陷减少致密性增加，从而提高镀层耐蚀性。目前关于电镀Ni-Cr-Sn合金的研究还鲜有报道。
目前通常采用的电沉积镀液体系多为水性电解液，金属析出的同时往往伴随有氢气的析出，造成“氢脆”危害。同时水性电解液一般具有强腐蚀性或剧毒，对人类生存环境造成严重危害。本发明采用不含H+的离子液体体系中进行Ni-Cr-Sn镀层的制备，以含镍离子液体ChNiCl3、含铬离子液体ChCrCl4以及含铬离子液体ChSnCl3为电镀液，加入苯以及氯化铵作为添加剂，进行电镀制备Ni-Cr-Sn合金镀层，所得镀层均匀、致密、有金属光泽，且工序简单环保，是一种较有发展前途的电镀工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离子液体电镀Ni-Cr-Sn合金镀层方法。用该方法制备的Ni-Cr-Sn合金镀层既具有优异的耐蚀性能，还具有制备工艺简单、可靠，操作容易，利于工业化生产，且成本较低，不污染环境，便于普及推广。本发明通过以下技术方案实现。
一种离子液体电镀Ni-Cr-Sn方法，其具体步骤如下：
步骤1、在惰气坏境中，首先取一定量的氯化胆碱和尿素(摩尔比1∶2)的无水低溶点混合溶剂放入自制电解槽中，然后向低溶点混合溶剂中分别加入10-30克含镍离子液体ChNiCl3、9-27克含铬离子液体ChCrCl4、1-4克含锡离子液体ChSnCl3、5-7mL苯以及2-5克氯化铵(NH4Cl)，搅拌混合均匀得电镀液；
步骤2、将预处理后的基体为阴极，铂片或石墨为阳极，将阴极和阳极放入到步骤1得到的电镀液中，保持极间距为0.3-0.7cm，温度保持70-110℃，搅拌速度控制在350-1000rm，控制电流密度为5-20A/dm2进行恒电流电镀0.5-2小时，得到阴极镀件；
步骤3、将步骤2得到的阴极镀件依次采用乙醇和去离子水冲洗，吹干，即得Ni-Cr-Sn合金镀层。
本发明的特点是：
(1)本发明制备的Ni-Cr-Sn合金镀层均匀、致密，不易脱落，Sn的加入，使Ni-Cr合金镀层的耐腐蚀性都有显著提高。
(2)本发明工艺简单，原料易得，制备容易，价格便宜，能耗较小。
附图说明
图1为用于本发明的Ni-Cr-Sn电镀装置图。
图2为本发明中Ni-Cr-Sn合金镀层的表面形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
步骤1、在惰气环境中，首先取300mL氯化胆碱和尿素(摩尔比1∶2)的无水低溶点混合溶剂放入自制电解槽中，然后向低溶点混合溶剂中分别加入13克含镍离子液体ChNiCl3、15克含铬离子液体ChCrCl4、2克含锡离子液体ChSnCl3、6mL苯以及4克氯化铵(NH4Cl)，搅拌混合均匀得电镀液；
步骤2、如附图1所示，将基体进行碱性除油、酸洗、水洗、干燥等前处理工序后作为为阴极，石墨为阳极，将阴极和阳极放入到步骤1得到的电镀液中，保持极间距为0.5cm，温度保持90℃，搅拌速度为500转每分钟，控制电流密度为12A/dm2进行恒电流电镀0.5小时，得到阴极镀件；
步骤3、将步骤2得到的阴极镀件依次采用乙醇和去离子水冲洗，吹干，即得Ni-Cr-P合金镀层。对镀层经中性盐雾试验110h后，其表面仍然光亮，没有发生腐蚀现象，表现出优良的耐腐蚀性能。

Claims (3)

1.一种离子液体电镀Ni-Cr-Sn合金镀层的方法，其特征在于：以摩尔比为1∶2的氯化胆碱和尿素为无水低溶点混合溶剂、无水含镍离子液体ChNiCl3、无水含铬离子液体ChCrCl4、以及无水含锡离子液体ChSnCl3为电镀原料，加入苯和氯化铵作为添加剂，搅拌混合均匀得电镀液，将预处理后的基体为阴极，铂片或石墨为阳极，将阴极和阳极放入电镀槽中，保持一定的极间距、电流密度和搅拌速度，在一定温度下进行恒电流电镀，得到阴极镀件。
2.根据权利要求1所述的电镀方法，其特征在于：无水含镍离子液体ChNiCl3加入量为10-30克、无水含铬离子液体ChCrCl4加入量为9-27克、无水含锡离子液体ChSnCl3加入量为1-4克、苯加入量为5-7mL、氯化铵加入量为2-5克。
3.根据权利要求1所述的电镀方法，其特征在于：电镀液温度为70-110℃，搅拌速度为350-1000转每分钟，电流密度为5-20A/dm2，电镀时间为0.5-2小时。
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