CN106567110A - 一种低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,属于表面工程和表面处理技术领域。在惰气环境下,首先将季铵盐与多元醇混合均匀后形成低共熔溶剂,然后向低共熔溶剂中加入三氧化二铬和一氧化锰,制备得到低共熔溶剂电解液;以石墨为阳极,预处理后的基体为阴极,在控制电解液温度为35~75℃、槽电压为1.8~2.8V、阳极与阴极距离为0.6~2.4cm的条件下,在制备得到的低共熔溶剂电解液中电沉积0.5~5h,将电积后的阴极基体经丙酮、蒸馏水冲洗,干燥后即能在阴极基体上得到铬锰合金镀层。采用该方法可制备得到的铬锰合金镀层光亮致密平整,与基体结合能力强,耐磨性及耐腐蚀性优异,避免了六价铬及镀液的危害,环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,属于表面工程和表面处理技术领域。
背景技术
铬镀层具有光亮性好、硬度高、抗变色能力强、耐磨性好等诸多优点,而且具有十分优良的抗蚀性和涂装性。铬镀层在大气条件下,能长久的保持原来的光泽,在酸、碱中具有较高的化学稳定性,在装饰性和功能性方面都令人满意。目前使用最普遍的工业工艺为六价铬镀铬,但是铬镀层会急剧氧化,而且镀铬的阴极电流效率极低,同时在电镀过程中有氢气析出,这将会导致大量的酸雾产生,对环境和工人的健康造成危害。因此,有必要研究就一种工艺简单、节能、成本低及对环境友好的新方法,使铬及其合金镀层能够在更多的领域得到应用。
低共熔溶剂通常是由一定化学计量比的季铵盐和氢键给体(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)组合而成的低共熔混合物。低共熔溶剂具有电化学窗口宽、溶解性和导电性好、蒸汽压低以及良好的物理化学稳定性等优点,是一种新型的绿色溶剂。在电沉积金属方面,由于低共熔溶剂能够选择性的溶解金属氧化物,且具有良好的导电性和较负的还原电势,在室温下即可电沉积得到大多数能在水溶液中得到的金属,且无副反应,因而得到的金属质量好,电流效率高。同时,二价锰离子所具有的还原性,使得该低共熔溶剂电解液体系能够有效利用二价离子的还原性实现铬锰共沉积。另外,由于低共熔溶剂的制备过程简单、原料价格低廉,使之成为电沉积铬锰研究的崭新电解液,在有色金属冶金技术领域具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明旨在解决现有镀铬工艺中存在的电流效率低,难以实现清洁生产等问题,利用低共熔溶剂对氧化铬的溶解性良好,以及二价锰所具有的还原性,提供一种采用绿色环保的低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,本发明通过以下技术方案实现。
一种低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,其具体步骤如下:
(1)在惰气环境下,首先将季铵盐与多元醇按照摩尔比为2~4:1~2混合均匀后形成低共熔溶剂,然后向温度为20~80℃的低共熔溶剂中加入三氧化二铬和一氧化锰,制备得到低共熔溶剂电解液;
(2)以石墨为阳极,预处理后的基体为阴极,在控制电解液温度为35~75℃、槽电压为1.8~2.8V、阳极与阴极距离为0.6~2.4cm的条件下,在步骤(1)制备得到的低共熔溶剂电解液中电沉积0.5~5h,将电积后的阴极基体经丙酮、蒸馏水冲洗,干燥后即能在阴极基体上得到铬锰合金镀层。
所述步骤(1)中季铵盐为氯化胆碱、氯化苄基三乙基铵或硫酸氢四丁基铵。
所述步骤(1)中多元醇为乙二醇、丙三醇或甘露醇。
所述步骤(1)中三氧化二铬和一氧化锰摩尔比为1~2:5~20。
所述基体为铜片、不锈钢或锌片。
本发明的有益效果是:采用该方法可制备得到的铬锰合金镀层光亮致密平整,与基体结合能力强,耐磨性及耐腐蚀性优异,避免了六价铬及镀液的危害,环境友好。
附图说明
图1是本发明实施例1铜基体上电沉积产物的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。
实施例1
该低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,其具体步骤如下:
(1)在惰气环境下,首先将季铵盐与多元醇按照摩尔比为2:1混合均匀后形成20ml低共熔溶剂,然后向温度为20℃的低共熔溶剂中加入三氧化二铬和一氧化锰,制备得到低共熔溶剂电解液;其中季铵盐为氯化胆碱,多元醇为乙二醇,三氧化二铬(1mol)和一氧化锰摩尔比为1:5;
(2)以石墨为阳极,预处理后的基体(铜片)为阴极,在控制电解液温度为35℃、槽电压为1.8V、阳极与阴极距离为0.6cm的条件下,在步骤(1)制备得到的低共熔溶剂电解液中电沉积0.5h,将电积后的阴极基体经丙酮、蒸馏水冲洗,干燥后即能在阴极基体上得到铬锰合金镀层。
铬锰合金镀层表面形貌如图1所示,镀层致密平整,与基体结合能力强。采用岛津XRF-1800型X射线荧光光谱仪检测镀层中铬锰含量分别为81wt%和19wt%。
实施例2
该低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,其具体步骤如下:
(1)在惰气环境下,首先将季铵盐与多元醇按照摩尔比为4:1混合均匀后形成20ml低共熔溶剂,然后向温度为40℃的低共熔溶剂中加入三氧化二铬和一氧化锰,制备得到低共熔溶剂电解液;其中季铵盐为氯化苄基三乙基铵,多元醇为丙三醇,三氧化二铬(1mol)和一氧化锰摩尔比为2:10;
(2)以石墨为阳极,预处理后的基体(不锈钢)为阴极,在控制电解液温度为60℃、槽电压为2.3V、阳极与阴极距离为1cm的条件下,在步骤(1)制备得到的低共熔溶剂电解液中电沉积2h,将电积后的阴极基体经丙酮、蒸馏水冲洗,干燥后即能在阴极基体上得到铬锰合金镀层。
实施例3
该低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,其具体步骤如下:
(1)在惰气环境下,首先将季铵盐与多元醇按照摩尔比为3:2混合均匀后形成20ml低共熔溶剂,然后向温度为80℃的低共熔溶剂中加入三氧化二铬和一氧化锰,制备得到低共熔溶剂电解液;其中季铵盐为硫酸氢四丁基铵,多元醇为甘露醇,三氧化二铬(1mol)和一氧化锰摩尔比为1:20;
(2)以石墨为阳极,预处理后的基体(锌)为阴极,在控制电解液温度为75℃、槽电压为2.8V、阳极与阴极距离为2.4cm的条件下,在步骤(1)制备得到的低共熔溶剂电解液中电沉积5h,将电积后的阴极基体经丙酮、蒸馏水冲洗,干燥后即能在阴极基体上得到铬锰合金镀层。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)在惰气环境下,首先将季铵盐与多元醇按照摩尔比为2~4:1~2混合均匀后形成低共熔溶剂,然后向温度为20~80℃的低共熔溶剂中加入三氧化二铬和一氧化锰,制备得到低共熔溶剂电解液;
(2)以石墨为阳极,预处理后的基体为阴极,在控制电解液温度为35~75℃、槽电压为1.8~2.8V、阳极与阴极距离为0.6~2.4cm的条件下,在步骤(1)制备得到的低共熔溶剂电解液中电沉积0.5~5h,将电积后的阴极基体经丙酮、蒸馏水冲洗,干燥后即能在阴极基体上得到铬锰合金镀层。
2.根据权利要求1所述的低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,其特征在于:所述步骤(1)中季铵盐为氯化胆碱、氯化苄基三乙基铵或硫酸氢四丁基铵。
3.根据权利要求1所述的低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,其特征在于:所述步骤(1)中多元醇为乙二醇、丙三醇或甘露醇。
4.根据权利要求1所述的低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,其特征在于:所述步骤(1)中三氧化二铬和一氧化锰摩尔比为1~2:5~20。
5.根据权利要求1所述的低共熔溶剂电沉积铬锰合金镀层的方法,其特征在于:所述基体为铜片、不锈钢或锌片。
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