CN108396348B - 一种紧固件的电镀层、电镀液及电镀工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紧固件的电镀层、电镀液及电镀工艺，将紧固件依次经不同原料配比的电镀液电镀之后依次形成半光镍层、高硫镍层、全光镍层、微孔镍层和铬层五层结构，各层结构分布合理，层与层之间结合紧密，最终形成具有高硬度、高防腐性、高光亮度的镀层。经CASS实验测试，其耐腐蚀时间可长达72h以上。

Description

一种紧固件的电镀层、电镀液及电镀工艺
技术领域
本发明涉及一种紧固件的电镀层、电镀液及电镀工艺。
背景技术
紧固件作为一种通用基础件，其可靠性对主机工作性能和结构安全性起着重要作用。在汽车行业，零部件中都大量使用紧固件，因此紧固件的质量好坏直接关系到汽车运行的安全和稳定。
解决螺栓、螺柱、螺母等紧固件锈蚀的方法一般是在表面镀锌或锌铝涂覆，镀锌因其防腐蚀能力不足，在恶劣的环境(如底盘件)易产生锈蚀，而且氢脆倾向较大；而锌铝涂覆因其耐磨性差，加上无法提供亮丽的外观，在底盘外观件上难以使用。故在一些环境恶劣且有外观要求的场合紧固件表面通常采用镀多层镍、铬来防腐蚀，但现有镀镍工艺镍层厚度不稳定、电位差较小，镀层的抗腐蚀效果较差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种紧固件的电镀层、电镀液及电镀工艺，将紧固件依次经各电镀液电镀之后依次形成半光镍层、高硫镍层、全光镍层、微孔镍层和铬层五层结构，层与层之间结合紧密，最终形成具有高硬度、高防腐性、高光亮度的镀层。
本发明采取的技术方案为：
一种紧固件的电镀层，由内至外，依次包括半光镍层、高硫镍层、全光镍层、微孔镍层和铬层。
本发明还提供了一种紧固件的电镀液，包括可电镀形成半光镍层的第一电镀液、可电镀形成高硫镍层的第二电镀液、可电镀形成全光镍层的第三电镀液、可电镀形成微孔镍层的第四电镀液、可电镀形成铬层的第五电镀液。
进一步地，所述第一电镀液中的原料如下：硫酸镍220～380g/L、氯化镍30～50g/L、硼酸35～55g/L、延展剂0.7～1.5ml/L、平整剂0.1～0.3ml/L、湿润剂0.1～0.3ml/L、溶剂为纯水。此配方中，硫酸镍作为电镀的主盐，提供电镀过程中的各种离子，而氯化镍作为电镀的活化剂，溶解镍板之用，硼酸是缓冲剂，起到稳定槽液pH值的效果，延展剂提高走位能力，确保镀层的均匀性，平整剂提高镀层表面的平整度和光亮度，湿润剂主要为了降低产品表面张力，增加浸润现象。
进一步地，所述第二电镀液中的原料如下：硫酸镍220～380g/L、氯化镍40～75g/L、硼酸35～55g/L、光亮剂0.3～0.7ml/L、湿润剂0.1～0.3ml/L、溶剂为纯水。此配方中，硫酸镍作为电镀的主盐，提供电镀过程中的和各种离子，而氯化镍作为电镀的活化剂，溶解镍板之用，硼酸是缓冲剂，起到稳定槽液pH值的效果，光亮剂提高镀层表的平整度和光亮度，湿润剂主要为了降低产品表面张力，增加浸润现象。
进一步地，所述第三电镀液中的原料如下：硫酸镍220～380g/L、氯化镍40～75g/L、硼酸35～55g/L、低电流光泽剂1～2.2ml/L、光亮剂0.02～0.12ml/L、湿润剂0.1～0.3ml/L、柔软剂2～5ml/L、溶剂为纯水，此配方中，硫酸镍作为电镀的主盐，提供电镀过程中和各种离子，而氯化镍作为电镀的活化剂，溶解镍板之用，硼酸是缓冲剂，起到稳定槽液pH值的效果，柔软剂提高走位能力，确保镀层的均匀性，低电流光泽剂、光亮剂提高镀层表的平整度和光亮度，湿润剂主要为了降低产品表面张力，增加浸润现象。
进一步地，所述第四电镀液中的原料如下：硫酸镍220～380g/L、氯化镍50～80g/L、硼酸35～55g/L、分散剂0.4～3.5ml/L、微孔粉剂0.4～3.5ml/L、溶剂为纯水。此配方中，硫酸镍作为电镀的主盐，提供电镀过程中和各种离子，而氯化镍作为电镀的活化剂，溶解镍板之用，硼酸是缓冲剂，起到稳定槽液pH值的效果，分散剂促进微孔粉弥撒，调节微孔与全光镍间的电位差，微孔粉是确保微孔数量，提高防腐蚀能力。
进一步地，所述第五电镀液中的原料如下：酪酐220～300g/L、硫酸1.0～2.5g/L、三价铬0.5～6g/L、镀铬添加剂0.2～0.7ml/L、溶剂为纯水。此配方中，酪酐作为镀铬的主盐，提供铬离子，硫酸和三价铬作为催化剂，添加剂形成铬合效果、辅助铬离子，提高电流效率。
所述第一电镀液中的延展剂可选自麦德美的118159，平整剂可选自麦德美的118144，湿润剂可选自麦德美的118143。
所述第二电镀液中的光亮剂可选自麦德美的118108，湿润剂可选自麦德美的118143。
所述第三电镀液中的低电流光泽剂可选自麦德美的178192，光亮剂可选自麦德美的178196，湿润剂可选自麦德美的118143，柔软剂可选自麦德美的118133。
所述第四电镀液中的分散剂可选自麦德美的178139，微孔粉剂可选自麦德美的178138。
所述第五电镀液中的镀铬添加剂可选自麦德美的174423。
本发明还提供了一种紧固件的电镀工艺，将清洗干净的紧固件依次经第一电镀液、第二电镀液、第三电镀液、第四电镀液、第五电镀液电镀后形成具有高硬度、高防腐性、高光亮度的镀层。
具体包括以下步骤：
S1：将清洗干净的紧固件浸入第一电镀液中，以镍板为阳极，在2～12A/dm2的电流下，温度为40～65℃，电镀20～50min形成半光镍层；
S2：将步骤S1完成的镀件沥干后浸入第二电镀液中，以镍板为阳极，在2～12A/dm2的电流下，温度为40～65℃，电镀3～10min形成高硫镍层；
S3：将步骤S2完成的镀件沥干后浸入第三电镀液中，以镍板为阳极，在2～12A/dm2的电流下，温度为40～65℃，电镀8～30min形成全光镍层；
S4：将步骤S3完成的镀件沥干后浸入第四电镀液中，以镍板为阳极，在2～12A/dm2的电流下，温度为40～65℃，电镀3～10min形成微孔镍层；
S5:将步骤S4完成的镀件沥干后浸入第五电镀液中，以铅锡板为阳极，在2～10V的电压下，温度为35～45℃，电镀4～12min形成铬层。
所述半光镍层的厚度设置在12～25μm之间，高硫镍层的厚度设置在2～8μm之间，全光镍层的厚度设置在6～15μm之间，微孔镍层的厚度设置在1～6μm之间；铬层的厚度设置在0.15～0.6μm之间。各镀层厚度的设置是发明人经过反复实验确定的耐腐蚀性最好、结合力最强的方案，如果各镀层厚度偏簿，则耐腐蚀性大大降低，如果偏厚则各镀层间的结合力会下降，甚至出现鼓泡、起皮和脱落现象。
进一步地，所述微孔镍层的微孔数在2万个以上；半光镍层和全光镍层之间的电位差在110～141mV之间；半光镍层和高硫镍层之间的电位差在20～60mV之间，全光镍层之间和微孔镍层的电位差在20～50mV之间，这样层与层之间存在大的电位差可起到逐步延缓腐蚀进程的作用。
本发明通过配制不同的电镀液，依次在紧固件的表面形成具有提高防腐蚀性能半光镍层，继续在半光镍层的表面依次形成高硫镍层和全光镍层，高硫镍层的介入，可将半光镍层和全光镍层之间的电位差提高至110～141mV，提高材料的防腐性能；并继续在全光镍层的表面电镀形成微孔数在2万个以上的微孔镍层，微孔镍层的存在可阻断紧固件的腐蚀进程，进一步提高其防腐性能；最后在微孔镍层的上面电镀形成具有高硬度和高光亮度的铬层。
本发明公开的紧固件的各镀层的分布顺序，主要考虑产品镀层的防腐蚀能力和良好的外观，半光镍层为防腐蚀功能层，其镀液中要求无硫等杂质，电位差要高，如混入杂质，其电位差会降低；而全光层属于外观功能层起粉平和出光的作用，若先做微孔镍则无法获得平整和光高的外观，微孔镍层放到次表层可以有效的保护和延缓全光镍层的腐蚀，高硫镍层是为了拉高全光与半光间的电位差所以必须在两层之间，而铬层放于最表层主要是提高外观美观度、表面耐磨性和高防腐蚀能力。
本发明公开的紧固件的各镀层之间紧密结合，层与层之间相互协助配合，使得紧固件具有高硬度和高光亮度，并提高了紧固件的耐腐蚀和耐磨损性能，电镀完成后的紧固件经CASS实验测试，其耐腐蚀时间可长达72h以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种紧固件的电镀工艺，包括以下步骤：
S1：将清洗干净的紧固件浸入第一电镀液中，以镍板为阳极，在8～12A/dm2的电流下，温度为60～65℃，电镀40min形成半光镍层；所述第一电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍220～250g/L、B：氯化镍30～38g/L、C：硼酸35～42g/L、D：延展剂0.7～1.0mL/L、E：平整剂0.1～0.3mL/L、F：湿润剂0.1～0.3mL/L。
S2：将步骤S1完成的镀件沥干后浸入第二电镀液中，以镍板为阳极，在8～12A/dm2的电流下，温度为60～65℃，电镀7min形成高硫镍层；所述第二电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍220～260g/L、B：氯化镍40～50g/L、C：硼酸35～42g/L、D：光亮剂0.3～0.5mL/L、E：湿润剂0.1～0.2mL/L。
S3：将步骤S2完成的镀件沥干后浸入第三电镀液中，以镍板为阳极，在8～12A/dm2的电流下，温度为60～65℃，电镀20min形成全光镍层；所述第三电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍220～260g/L、B：氯化镍40～55g/L、C：硼酸35～42g/L、D：低电流光泽剂1～1.6mL/L、E：光亮剂0.02～0.06mL/L、F：湿润剂0.1～0.2mL/L、G：柔软剂2～4mL/L。
S4：将步骤S3完成的镀件沥干后浸入第四电镀液中，以镍板为阳极，在10～12A/dm2的电流下，温度为60～65℃，电镀6min形成微孔镍层。所述第四电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍220～260g/L、B：氯化镍50～58g/L、C：硼酸35～44g/L、D：分散剂0.4～1.3ml/L、E：微孔粉剂0.4～1.6ml/L。
S5:将步骤S4完成的镀件沥干后浸入第五电镀液中，以铅锡板为阳极，在5～8V的电压下，温度为35～40℃，电镀6min形成铬层。所述第五电镀液包括以下重量份的原料：A：酪酐220～250g/L、B：硫酸1.0～1.5g/L、C：三价铬0.5～1.8g/L、D：镀铬添加剂0.2～0.4mL/L。
实施例2
一种紧固件的电镀工艺，包括以下步骤：
S1：将清洗干净的紧固件浸入第一电镀液中，以镍板为阳极，在5～8A/dm2的电流下，温度为40～50℃，电镀42min形成半光镍层；所述第一电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍240～280g/L、B：氯化镍38～42g/L、C：硼酸40～48g/L、D：延展剂0.9～1.2mL/L、E：平整剂0.2～0.3mL/L、F：湿润剂0.2～0.3mL/L。
S2：将步骤S1完成的镀件沥干后浸入第二电镀液中，以镍板为阳极，在8～10A/dm2的电流下，温度为45～50℃，电镀8min形成高硫镍层；所述第二电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍270～330g/L、B：氯化镍55～65g/L、C：硼酸47～52g/L、D：光亮剂0.5～0.6mL/L、E：湿润剂0.2～0.3mL/L。
S3：将步骤S2完成的镀件沥干后浸入第三电镀液中，以镍板为阳极，在8～10A/dm2的电流下，温度为45～50℃，电镀22min形成全光镍层；所述第三电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍270～335g/L、B：氯化镍52～62g/L、C：硼酸42～51g/L、D：低电流光泽剂1.7～2.0mL/L、E：光亮剂0.06～0.09mL/L、F：湿润剂0.1～0.2mL/L、G：柔软剂3～4mL/L。
S4：将步骤S3完成的镀件沥干后浸入第四电镀液中，以镍板为阳极，在8～10A/dm2的电流下，温度为45～50℃，电镀7min形成微孔镍层。所述第四电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍255～275g/L、B：氯化镍65～70g/L、C：硼酸42～50g/L、D：分散剂0.7～2.1ml/L、E：微孔粉剂1.1～1.9ml/L。
S5:将步骤S4完成的镀件沥干后浸入第五电镀液中，以铅锡板为阳极，在7～10V的电压下，温度为35～40℃，电镀10min形成铬层。所述第五电镀液包括以下重量份的原料：A：酪酐250～279g/L、B：硫酸1.7～2.1g/L、C：三价铬0.8～3g/L、D：镀铬添加剂0.4～0.6mL/L。
实施例3
一种紧固件的电镀工艺，包括以下步骤：
S1：将清洗干净的紧固件浸入第一电镀液中，以镍板为阳极，在7～10A/dm2的电流下，温度为50～55℃，电镀20min形成半光镍层；所述第一电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍346～375g/L、B：氯化镍42～50g/L、C：硼酸44～50g/L、D：延展剂1.2～1.5mL/L、E：平整剂0.1～0.3mL/L、F：湿润剂0.1～0.3mL/L。
S2：将步骤S1完成的镀件沥干后浸入第二电镀液中，以镍板为阳极，在7～10A/dm2的电流下，温度为50～55℃，电镀5min形成高硫镍层；所述第二电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍342～370g/L、B：氯化镍62～75g/L、C：硼酸48～55g/L、D：光亮剂0.4～0.7mL/L、E：湿润剂0.1～0.3mL/L。
S3：将步骤S2完成的镀件沥干后浸入第三电镀液中，以镍板为阳极，在7～10A/dm2的电流下，温度为50～55℃，电镀10min形成全光镍层；所述第三电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍336～376g/L、B：氯化镍62～73g/L、C：硼酸44～51g/L、D：低电流光泽剂1.8～2.2mL/L、E：光亮剂0.06～0.10mL/L、F：湿润剂0.1～0.3mL/L、G：柔软剂4～5mL/L。
S4：将步骤S3完成的镀件沥干后浸入第四电镀液中，以镍板为阳极，在7～10A/dm2的电流下，温度为45～50℃，电镀5min形成微孔镍层。所述第四电镀液包括以下重量份的原料：A：硫酸镍350～380g/L、B：氯化镍60～80g/L、C：硼酸50～55g/L、D：分散剂3.2～3.5ml/L、E：微孔粉剂2.6～3.5ml/L。
S5:将步骤S4完成的镀件沥干后浸入第五电镀液中，以铅锡板为阳极，在7～10V的电压下，温度为38～42℃，电镀6min形成铬层。所述第五电镀液包括以下重量份的原料：A：酪酐273～300g/L、B：硫酸1.4～2.5g/L、C：三价铬4.2～5.5g/L、D：添加剂0.4～0.7mL/L。
比较例1
其他同实施例1，只是省去了步骤S2，即没有进行全光硫层的电镀。
比较例2
其他同实施例1，只是省去了步骤S4，即没有进行微孔镍层的电镀。
各实施例和比较例得到的紧固件的的性能测试结果如下：
Figure BDA0001618246830000091
上述参照实施例对一种紧固件的电镀层、电镀液及电镀工艺进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种金属紧固件的电镀工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将清洗干净的紧固件浸入第一电镀液中，以镍板为阳极，在2～12A/dm2的电流下，温度为40～65℃，电镀20～50min形成半光镍层；
S2：将步骤S1完成的镀件沥干后浸入第二电镀液中，以镍板为阳极，在2～12A/dm2的电流下，温度为40～65℃，电镀3～10min形成高硫镍层；
S3：将步骤S2完成的镀件沥干后浸入第三电镀液中，以镍板为阳极，在2～12A/dm2的电流下，温度为40～65℃，电镀8～30min形成全光镍层；
S4：将步骤S3完成的镀件沥干后浸入第四电镀液中，以镍板为阳极，在2～12A/dm2的电流下，温度为40～65℃，电镀3～10min形成微孔镍层；
S5:将步骤S4完成的镀件沥干后浸入第五电镀液中，以铅锡板为阳极，在2～10V的电压下，温度为35～45℃，电镀4～12min形成铬层；
所述第一电镀液中的原料如下：硫酸镍220～380g/L、氯化镍30～50g/L、硼酸35～55g/L、延展剂0.7～1.5ml/L、平整剂0.1～0.3ml/L、湿润剂0.1～0.3ml/L、溶剂为纯水；
所述第二电镀液中的原料如下：硫酸镍220～380g/L、氯化镍40～75g/L、硼酸35～55g/L、光亮剂0.3～0.7ml/L、湿润剂0.1～0.3ml/L、溶剂为纯水；
所述第三电镀液中的原料如下：硫酸镍220～380g/L、氯化镍40～75g/L、硼酸35～55g/L、低电流光泽剂1～2.2ml/L、光亮剂0.02～0.12ml/L、湿润剂0.1～0.3ml/L、柔软剂2～5ml/L、溶剂为纯水；
所述第四电镀液中的原料如下：硫酸镍220～380g/L、氯化镍50～80g/L、硼酸35～55g/L、分散剂0.4～3.5ml/L、微孔粉剂0.4～3.5ml/L、溶剂为纯水；
所述第五电镀液中的原料如下：酪酐220～300g/L、硫酸1.0～2.5g/L、三价铬0.5～6g/L、镀铬添加剂0.2～0.7ml/L、溶剂为纯水；
所述半光镍层的厚度设置在12～25μm之间，高硫镍层的厚度设置在2～8μm之间，全光镍层的厚度设置在6～15μm之间，微孔镍层的厚度设置在1～6μm之间；铬层的厚度设置在0.15～0.6μm之间。
2.根据权利要求1所述的金属紧固件的电镀工艺，其特征在于，所述微孔镍层的微孔数在2万个以上；半光镍层和全光镍层之间的电位差在110～141mV之间；半光镍层和高硫镍层之间的电位差在20～60mV之间，全光镍层和微孔镍层之间的电位差在20～50mV之间。
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