CN109023488A - 一种微裂纹硬铬复合镀层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微裂纹硬铬复合镀层及其制备方法，属于电镀技术领域。本发明向基础镀液中掺杂改性后的纳米SiC颗粒，并结合特殊的纳米SiC颗粒改性处理工艺、基片处理工艺以及电镀工艺参数制备出纳米碳化硅掺杂微裂纹硬铬电镀复合镀层，其兼有铬金属以及纳米SiC的双重性能，比微裂纹硬铬镀层显微维氏硬度提高了18％‑22％，摩擦系数降低了25％‑35％，具有优越的硬度、耐磨性能，比纯微裂纹硬铬镀层产品有较大的提高；而且由于电镀层中掺杂纳米碳化硅，在工业生产中应用具有减少铬酸的消耗量，节约原材料、降低环境污染，提高经济效益等重要实际意义。

Description

一种微裂纹硬铬复合镀层及其制备方法

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，具体涉及一种微裂纹硬铬复合镀层及其制备方法。

背景技术

早期的复合镀层，主要以镍、铜、钴为基质金属，以Al₂O₃、Cr₃C₂、SiO₂等耐高温材料粉末作为分散微粒。随着研究的不断深入，可用于复合电镀的基质金属还包括铁、铬、银、锌、镉、金、铅、锡、铟、钯等；此外，作为第二相的添加微粒种类也不断增加，目前主要的添加微粒有：SiC、CNT、CeO₂、TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、Si₃N₄、金刚石、Ca F、BB₄C、石墨MoS₂、PTFE、无定形碳、Ce(OH)₃、La₂O₃等；其中，主要以碳化物、氮化物和硼化物为主。为了制备特殊功能的材料，常常采用多种微粒混合的方式来制备复合材料。

纳米微粒的出现，为传统的复合镀技术带来新的机遇，纳米微粒的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和一些奇异的光、电、磁等性质、可以使复合镀层的性能更加优异。随着对纳米科技和复合镀层的不断深入研究，纳米复合镀层越来越引起人们的重视。纳米复合镀层兼有基质金属以及纳米微粒的双重性能。

国内对铬基复合镀研究的比较少，有报道将一些微米粒子如A1₂0₃、WC、ZrB₂、SiC、B₄C、金刚石、石墨等用于镍的复合镀中。随着纳米科技的兴起，含纳米粉体的复合镀成为复合镀研究的热点，由于纳米粉体高的表面活性，能在镀件表面产生强烈吸附，不仅作为分散相，同时作为电结晶过程中的一种特殊的结晶元素以形成大量的结晶核心，从而改变镀层形成机理，显著改善镀层性能，如：能形成无孔的、高耐磨、高显微硬度和高耐腐蚀性的镀层；还能使镀层分布更均匀，镀件表面形貌再现，显著提高镀层与镀件的结合力；微粒有效的传递和迁移，提高电流效率。如果可以完成这些改善，则可使得镀层在常规镀层厚度上大大减薄而性能又有较大提高，可以节约原材料、降低环境污染。

纳米SiC颗粒是一种性能优良的非氧化物陶瓷材料，密度低、硬度高、弹性模量高、耐磨、耐热、耐腐蚀、成本低廉、易使用，是制备工程材料、功能材料的基本原料，也是较为理想的增强材料，可广泛应用于金属基复合材料。

一般传统的微裂纹硬铬电镀产品用途广泛，但一直存在电镀液中铬酸消耗量大，能耗高，污染大，镀铬产品的耐磨性能、硬度还不能完全满足高铁等特殊行业的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种微裂纹硬铬复合镀层及其制备方法，以解决现有微裂纹硬铬电镀层能耗高、污染大，耐磨性能、硬度还不能完全满足需要的问题。本发明确定了纳米碳化硅掺杂微裂纹硬铬复合电镀的工艺流程以及最佳工艺参数；还确定了纳米碳化硅掺杂微裂纹硬铬复合电镀液的最佳配方及配制工艺；并且还解决了如何在强酸、强氧化性微裂纹硬铬电镀液环境中关于纳米碳化硅的活化改性及相关材料的选用等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种微裂纹硬铬复合镀层的制备方法，包括：

(1)制备基础镀液

按浓度为铬酸180-260g/L、浓硫酸1.6-3.4g/L和三价铬0.5-4.0g/L称取原料，加入去离子水在加热条件下搅拌，待溶液冷却后，加入铬雾抑制剂0.05-0.1g/L继续搅拌，然后再加入硬铬添加剂16-20ml/L继续搅拌，制得基础镀液；

(2)制备改性纳米SiC颗粒

将纳米SiC颗粒进行碱洗和酸洗处理，然后采用第一复配液浸洗，之后用去离子冲洗至中性，再采用第二复配液浸泡，之后用去离子水冲洗、过滤杂质至呈中性，烘干，制得改性纳米SiC颗粒；其中，第一复配液包括4-6wt％H₂SO₄、8-12wt％HF和0.3-0.4wt％CrO₃，第二复配液包括0.02-0.05wt％全氟己基磺酸钠和0.01-0.04wt％全氟烷基氧杂苯磺酸钠；

需要说明的是上述第一复配液和第二复配液除了包含上述列举的溶质以外，溶液剩余百分含量为水。第一复配液包括4-6wt％H₂SO₄、8-12wt％HF和0.3-0.4wt％CrO₃，余量为水。第二复配液包括0.02-0.05wt％全氟己基磺酸钠和0.01-0.04wt％全氟烷基氧杂苯磺酸钠，余量为水。

(3)配制复合镀液

将改性纳米SiC颗粒按照0.5-20g/L的比例加入至基础镀液中，搅拌，静置,制得复合镀液；

(4)制备复合镀层

将经过预处理的基片置于复合镀液中在施镀温度为40-50℃、阴极电流密度为40-55A/dm²、施镀时间为40-50min的条件下施镀，制得微裂纹硬铬复合镀层。

本发明主要通过对纳米SiC颗粒预处理、复合镀液的配制以及电镀工艺参数等三方面设计从而获得具有优越硬度和耐磨性能的微裂纹硬铬复合镀层。本发明在特制的基础镀液中添加改性纳米SiC颗粒获得复合镀液，然后结合特殊施镀工艺进行施镀。具体地：

在对纳米SiC颗粒进行改性时，先进行碱洗和酸洗处理，以去除纳米SiC颗粒表面的油脂、污物、杂质和氧化膜，获得纯净的纳米SiC颗粒；然后通过第一复配液和第二复配液进行活化处理，使纳米SiC颗粒表面变得粗糙，增加亲水性、改善润湿性和极性，增大纳米SiC颗粒与包覆物的接触面及与基片的结合力等，保证在强氧化性强酸性镀液环境中形成带电荷基团，易于分散并往阴极迁移并被俘获，达到同铬共沉积的目的。其中，将纳米SiC颗粒于第二复配液浸泡，便于纳米SiC颗粒在电镀过程中的沉积和有机物的脱附，有利于提高镀层强度，消除电镀缺陷，提高镀层质量，增加纳米SiC与铬结合力；并且含氟表面活性剂(全氟己基磺酸钠和全氟烷基氧杂苯磺酸钠)具有很高的热稳定性和化学稳定性，在强氧化剂、强酸和强碱的电镀液中仍能保持良好的表面活性。

进一步地，本发明在对纳米SiC颗粒进行改性时，先通过碱洗再通过酸洗对纳米SiC颗粒进行处理，除去油脂、污物、杂质和SiO₂薄膜层。这是因为SiC粉体在制备、运输和储存过程中不可避免的要使其表面发生氧化，表层容易氧化生成无定型的SiO₂薄膜层，用NaOH溶液碱液清洗(发生反应：2NaOH+SiO₂＝Na₂SiO₃+H₂O)，除去纳米SiC颗粒表面的SiO₂薄膜层，从而露出纯净的SiC表层，其在水溶液中分散时，活性表面发生水解，在等电点时，水解形成稳定的不带电荷的产物Si-OH即硅醇，进而在后续强酸性镀液施镀过程中其活性表面水解与H⁺结合，在SiC颗粒表面生成阳离子团Si-OH₂ ⁺带正电荷，利于在阴极沉积。通过酸洗不仅可以除去油脂、污物、杂质等，还可以除去SiC颗粒包含的金属杂质等有害成分，从而保证复合镀液的稳定性和复合镀层的质量。

然后，本发明通过第一种复配液对除杂后的纳米SiC颗粒进行亲水性处理，改变SiC颗粒表面性质，由憎水性变成亲水性，对溶液有浸润性，经过处理后SiC颗粒微观表面变得粗糙，更容易与阴极表面发生吸附，提高与被电镀基体金属和铬的结合力，提高镀层硬度和耐磨性能。另外，发生反应6HF+SiO₂＝H₂SiF₆+2H₂O，也可以除去上述酸洗和碱洗处理没有除尽的SiO₂薄膜层，同时亲水性的第一种复配液也具有强酸性，可以除去粉体中混有的没有除掉的金属杂质等。

最后，本发明通过第二种复配液处理纳米SiC颗粒，便于纳米SiC颗粒在电镀过程中的沉积和有机物的脱附。本发明所用电镀液属于强酸强氧化性环境，含氟表面活性剂不易分解失效，能够避免镀液变质，保证了镀液的稳定性。含氟表面活性剂有优越的浸润性、分散性、流平性，改善了SiC颗粒的浸润性和表面电荷的极性，利于SiC颗粒的分散、向阴极迁移和被俘获，使得SiC颗粒从产生强吸附到被基质金属捕获的时间缩短，以及已被掩埋的SiC颗粒遭受到外部冲击和发生脱落的几率减小，从而有利于SiC颗粒在基体中的沉积。此外，浸润后的纳米SiC颗粒良好的分散性使得不易团聚，降低了镀层内应力，提高了镀层的平整性，改善镀层的性能。

进一步地，本发明的基础镀液配方与现有镀液不相同。本发明以铬酸、浓硫酸和三价铬进行复配，并添加铬雾抑制剂和硬铬添加剂，使得在电镀过程中具有高阴极电流效率，可达20～25％，沉积速度快(比传统镀铬快一倍以上；获得高硬度镀层达HV900～1000，具有良好的耐摩擦性能(比传统镀液可提高20～30％)；获得高微裂纹大于400条/㎝，具有高耐腐蚀性能(比传统镀铬可提高一倍)。同时，施镀后获得的镀层细致光亮，覆盖能力强，均镀能力好，镀层厚度分布均匀，不易产生粗糙结瘤现象；并且有利于镀层与基体之间形成较强的结合力。此外，本发明的基础镀液中不含氟化物，工件无低电流区的腐蚀；还可以节约用电近一倍，提高工件效率1～2倍，节约劳力，缩短加工周期，电镀综合成本降低。

在施镀过程中，阴极和阳极主要反应如下：

阴极反应：

Cr₂O₇ ^2－+14H⁺+6e→2Cr³⁺+7H₂O；

2H⁺+2e→H₂↑；

CrO₄ ^2－+4H₂O+6e→Cr+8OH^－。

阳极反应：4OH^－→2H₂O+O₂↑+4e；

2Cr³⁺+7H₂O→Cr₂O₇ ^2－+14H⁺+6e；

Pb+2H₂O→PbO₂+4H⁺+4e。

本发明制备方法简单，涉及的原料也比较容易取得，能够适用于大规模生产，满足市场对硬铬电镀层的需求。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(1)中，加热条件为55-65℃。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(2)中，碱洗步骤包括：将纳米SiC颗粒于5-10wt％氢氧化钠溶液中煮沸8-12min，然后用去离子水冲洗至中性；酸洗步骤包括：将经过碱洗处理后的纳米SiC颗粒于8-12wt％盐酸中浸泡45-75min，然后用去离子水冲洗至中性。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(2)中，第一复配液的浸洗时间为3-5min；第二复配液的浸泡时间为2-3h。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(3)中，配制复合镀液包括以下过程：按照0.5-20g/L的比例称取改性纳米SiC颗粒和基础镀液，向改性纳米SiC颗粒中加入基础镀液搅拌，调成呈糊状，然后加入去离子水进行超声搅拌10-20min，静置2-3h，再加入去离子水定容，再超声搅拌8-12min。

本发明在配制复合镀液时先将改性纳米SiC颗粒与基础镀液混合，调制成糊状，使得改性纳米SiC颗粒与基础镀液充分浸润，然后再加入去离子水调制成适于镀液。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(4)中，基片的预处理步骤包括：

打磨、抛光：将基片进行打磨和抛光处理后，用去离子水清洗干净并吹干；

除油：将基片浸泡于有机溶剂中并搅拌，然后在置于碱液中在60-80℃下煮8-10min，再用去离子水清洗，吹干；其中，碱液包括氢氧化钠80-100g/L、碳酸钠30-50g/L和磷酸三钠30-50g/L；

活化：将基片于8-12wt％的H₂SO₄溶液中在25-35℃下浸泡1-3min。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，纳米SiC颗粒的粒径为50-80nm。优选，纳米SiC颗粒的粒径为55-70nm。更优选，纳米SiC颗粒的粒径为60nm。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，基础镀液中各原料的浓度为铬酸200g/L、浓硫酸2.8g/L、三价铬2.0g/L、铬雾抑制剂0.08g/L和硬铬添加剂15ml/L。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一复配液包括5wt％H₂SO₄、10wt％HF和0.34wt％CrO₃，第二复配液包括0.04wt％全氟己基磺酸钠和0.03wt％全氟烷基氧杂苯磺酸钠。

上述的制备方法制备得到的微裂纹硬铬复合镀层。

本发明具有以下有益效果：

本发明的微裂纹硬铬电镀复合镀层兼有铬金属以及纳米SiC的双重性能，比微裂纹硬铬镀层显微维氏硬度提高了18％-22％，摩擦系数降低了25％-35％，具有优越的硬度、耐磨性能，比纯微裂纹硬铬镀层产品有较大的提高。而且，由于电镀层中掺杂了纳米碳化硅，在工业生产应用中减少了铬酸的消耗量，节约了原材料、降低环境污染，对提高经济效益具有重要实际意义。

附图说明

图1为本发明实施例制备方法的工艺流程图；

图2为本发明实施例制备微裂纹硬铬复合镀层的电化学反应装置结构示意图；

图3为本发明实施例纳米SiC加入量与沉积量的关系图；

图4为本发明实施例3的微裂纹硬铬复合镀层的能谱图；

图5为本发明实施例3的微裂纹硬铬复合镀层、微裂纹硬铬镀层和Q235碳素钢片的硬度检测结果图；

图6为本发明实施例3的微裂纹硬铬复合镀层、微裂纹硬铬镀层和Q235碳素钢片的摩擦系数检测结果图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的制备工艺流程如图1所示，在发明的下列实施例中选取Q235碳素钢片作为基片，将其置于由微裂纹硬铬镀液(基础镀液)和纳米碳化硅颗粒构成的复合镀液中进行施镀。通过控制电流密度、温度，在搅拌条件下进行施镀，并且在施镀过程中补充铬酐和添加剂，反应一段时间后，得到微裂纹硬铬复合镀层。

本发明下列实施例采用的施镀装置如图2所示，其包括电源1、空气搅拌器2、恒温水浴锅6和电镀槽7。电源1连接有阴极3和阳极4，阴极3和阳极4分别置于电镀槽7中。电镀槽7置于恒温水浴锅6中，恒温水浴锅6中还设有温度计5。空气搅拌器2连接有空气软管8，空气软管8的出气端置于电镀槽7中。

下面结合实施例对本发明的制备方法进一步说明。

需要说明的是，本发明所涉及基础镀液配制、第一复配液、第二复配液以及复合镀液的配制中提及的原料浓度单位：g/L和wt％，其中g/L表示的意思是配好的溶液中每1L含有多少g对应的原料，例如，制备基础镀液时，铬酸为180g/L，即每1L基础镀液中含有180g铬酸；wt％表示的意思是配好的溶液中每种原料占溶液的重量百分比，例如，制备第一复配液时，4wt％H₂SO₄，即第一复配液中H₂SO₄所占比例为4wt％，其他原料以此类推。

实施例1

(1)制备基础镀液

按浓度为铬酸180g/L、浓硫酸1.6g/L和三价铬0.5g/L称取原料，加入去离子水在55℃的加热条件下搅拌，待溶液冷却后，加入铬雾抑制剂0.05g/L继续搅拌，然后再加入硬铬添加剂16ml/L继续搅拌，制得基础镀液。

(2)制备改性纳米SiC颗粒

将粒径为50nm的纳米SiC颗粒于5wt％氢氧化钠溶液中煮沸8min进行碱洗，然后用去离子水冲洗至中性。将经过碱洗处理后的纳米SiC颗粒于8wt％盐酸中浸泡45min，然后用去离子水冲洗至中性。然后，采用第一复配液浸洗3min，之后用去离子冲洗至中性，再采用第二复配液浸泡2h，之后用去离子水冲洗、过滤至杂质呈中性，烘干，制得改性纳米SiC颗粒。其中，第一复配液包括4wt％H₂SO₄、8wt％HF和0.3wt％CrO₃，第二复配液包括0.02wt％全氟己基磺酸钠和0.01wt％全氟烷基氧杂苯磺酸钠。

(3)配制复合镀液

按照0.5g/L的质量体积比称取改性纳米SiC颗粒和基础镀液，向所述改性纳米SiC颗粒中加入基础镀液搅拌，调成呈糊状，然后加入去离子水进行超声搅拌10min，静置2h，再加入去离子水定容，再超声搅拌8min。

(4)制备复合镀层

基片的预处理步骤包括：

打磨、抛光：将基片先后用240目、400目、600目、800目砂纸打磨后抛光，用去离子水清洗干净并吹干；

除油：将基片浸泡于有机溶剂中并搅拌，然后在置于碱液中在60℃下煮8min，再用去离子水清洗，吹干；其中，所述碱液包括氢氧化钠80g/L、碳酸钠30g/L和磷酸三钠30g/L；

活化：将基片于8wt％的H₂SO₄溶液中在25℃下浸泡3min。

将经过预处理的基片置于所述复合镀液中在施镀温度为40℃、阴极电流密度为40A/dm²、施镀时间为40min的条件下施镀，制得微裂纹硬铬复合镀层。

实施例2

(1)制备基础镀液

按浓度为铬酸260g/L、浓硫酸3.4g/L和三价铬4.0g/L称取原料，加入去离子水在65℃的加热条件下搅拌，待溶液冷却后，加入铬雾抑制剂0.1g/L继续搅拌，然后再加入硬铬添加剂20ml/L继续搅拌，制得基础镀液。

(2)制备改性纳米SiC颗粒

将粒径为80nm的纳米SiC颗粒于10wt％氢氧化钠溶液中煮沸12min进行碱洗，然后用去离子水冲洗至中性。将经过碱洗处理后的纳米SiC颗粒于12wt％盐酸中浸泡75min，然后用去离子水冲洗至中性。然后，采用第一复配液浸洗5min，之后用去离子冲洗至中性，再采用第二复配液浸泡3h，之后用去离子水冲洗、过滤至杂质呈中性，烘干，制得改性纳米SiC颗粒。其中，第一复配液包括6wt％H₂SO₄、12wt％HF和0.4wt％CrO₃，第二复配液包括0.05wt％全氟己基磺酸钠和0.04wt％全氟烷基氧杂苯磺酸钠。

(3)配制复合镀液

按照20g/L的质量体积比称取改性纳米SiC颗粒和基础镀液，向所述改性纳米SiC颗粒中加入基础镀液搅拌，调成呈糊状，然后加入去离子水进行超声搅拌20min，静置3h，再加入去离子水定容，再超声搅拌12min。

(4)制备复合镀层

基片的预处理步骤包括：

打磨、抛光：将基片先后用240目、400目、600目、800目砂纸打磨后抛光，用去离子水清洗干净并吹干；

除油：将基片浸泡于有机溶剂中并搅拌，然后在置于碱液中在80℃下煮10min，再用去离子水清洗，吹干；其中，所述碱液包括氢氧化钠100g/L、碳酸钠50g/L和磷酸三钠50g/L；

活化：将基片于12wt％的H₂SO₄溶液中在35℃下浸泡1min。

将经过预处理的基片置于所述复合镀液中在施镀温度为50℃、阴极电流密度为55A/dm²、施镀时间为50min的条件下施镀，制得微裂纹硬铬复合镀层。

实施例3

(1)制备基础镀液

按浓度为铬酸200g/L、浓硫酸2.8g/L和三价2.0g/L称取原料，加入去离子水在60℃的加热条件下搅拌，待溶液冷却后，加入铬雾抑制剂0.08g/L继续搅拌，然后再加入硬铬添加剂15ml/L继续搅拌，制得基础镀液。

(2)制备改性纳米SiC颗粒

将粒径为60nm的纳米SiC颗粒于8wt％氢氧化钠溶液中煮沸10min进行碱洗，然后用去离子水冲洗至中性。将经过碱洗处理后的纳米SiC颗粒于10wt％盐酸中浸泡60min，然后用去离子水冲洗至中性。然后，采用第一复配液浸洗4min，之后用去离子冲洗至中性，再采用第二复配液浸泡2.5h，之后用去离子水冲洗、过滤至杂质呈中性，烘干，制得改性纳米SiC颗粒。其中，第一复配液包括5wt％H₂SO₄、10wt％HF和0.34wt％CrO₃，第二复配液包括0.04wt％全氟己基磺酸钠和0.03wt％全氟烷基氧杂苯磺酸钠。

(3)配制复合镀液

按照15g/L的质量体积比称取改性纳米SiC颗粒和基础镀液，向所述改性纳米SiC颗粒中加入基础镀液搅拌，调成呈糊状，然后加入去离子水进行超声搅拌15min，静置2.5h，再加入去离子水定容，再超声搅拌10min。

(4)制备复合镀层

基片的预处理步骤包括：

打磨、抛光：将基片先后用240目、400目、600目、800目砂纸打磨后抛光，用去离子水清洗干净并吹干；

除油：将基片浸泡于有机溶剂中并搅拌，然后在置于碱液中在70℃下煮9min，再用去离子水清洗，吹干；其中，所述碱液包括氢氧化钠90g/L、碳酸钠40g/L和磷酸三钠40g/L；

活化：将基片于10wt％的H₂SO₄溶液中在30℃下浸泡2min。

将经过预处理的基片置于所述复合镀液中在施镀温度为45℃、阴极电流密度为50A/dm²、施镀时间为45min的条件下施镀，制得微裂纹硬铬复合镀层。

试验例1纳米SiC加入量对沉积量的影响

如图3所示，在复合电镀过程中，随着镀液中纳米碳化硅加入量的增加，在表面镀层中纳米碳化硅的共沉积量也随之升高，在纳米碳化硅加入量为15g/L时到达最佳值，即纳米碳化硅共沉积量为0.3wt％，继续提高镀液中纳米碳化硅的加入量，镀层中的纳米碳化硅共沉积量开始下降。

试验例2复合镀层能谱分析

因形成非晶态纳米碳化硅硬铬复合镀层，将上述实施例1-3进行能谱分析。图4为实施例3制得的纳米SiC复合镀层的能谱图。从图4可以看出，在纳米碳化硅加入量为15g/L时，纳米碳化硅微裂纹硬铬复合镀层中纳米碳化硅的共沉积量为0.3wt％。

试验例3硬度测试

将上述实施例3的微裂纹硬铬复合镀层、微裂纹硬铬镀层和Q235碳素钢片进行硬度检测，检测结果如图5所示。

从图5可已看出，本发明实施例3制得的微裂纹硬铬复合镀层其硬度远高于Q235碳素钢片的硬度，并且相对于纯的微裂纹硬铬镀层其硬度也明显提高了。

试验例4摩擦性能测试

将上述实施例3的微裂纹硬铬复合镀层、微裂纹硬铬镀层和Q235碳素钢片进行摩察系数检测，检测结果如图6所示。

从图6可已看出，本发明实施例3制得的微裂纹硬铬复合镀层其摩察系数均低于Q235碳素钢片和纯的微裂纹硬铬镀层。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微裂纹硬铬复合镀层的制备方法，其特征在于，包括：

(1)制备基础镀液

按浓度为铬酸180-260g/L、浓硫酸1.6-3.4g/L和三价铬0.5-4.0g/L称取原料，加入去离子水在加热条件下搅拌，待溶液冷却后，加入铬雾抑制剂0.05-0.1g/L继续搅拌，然后再加入硬铬添加剂16-20ml/L继续搅拌，制得基础镀液；

(2)制备改性纳米SiC颗粒

将纳米SiC颗粒进行碱洗和酸洗处理，然后采用第一复配液浸洗，之后用去离子冲洗至中性，再采用第二复配液浸泡，之后用去离子水冲洗、过滤杂质至呈中性，烘干，制得改性纳米SiC颗粒；其中，第一复配液包括4-6wt％H₂SO₄、8-12wt％HF和0.3-0.4wt％CrO₃，第二复配液包括0.02-0.05wt％全氟己基磺酸钠和0.01-0.04wt％全氟烷基氧杂苯磺酸钠；

(3)配制复合镀液

将所述改性纳米SiC颗粒按照0.5-20g/L的比例加入至所述基础镀液中，搅拌，静置，制得复合镀液；

(4)制备复合镀层

将经过预处理的基片置于所述复合镀液中在施镀温度为40-50℃、阴极电流密度为40-55A/dm²、施镀时间为40-50min的条件下施镀，制得微裂纹硬铬复合镀层。

2.根据权利要求1所述的微裂纹硬铬复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热条件为55-65℃。

3.根据权利要求1所述的微裂纹硬铬复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，碱洗步骤包括：将纳米SiC颗粒于5-10wt％氢氧化钠溶液中煮沸8-12min，然后用去离子水冲洗至中性；

酸洗步骤包括：将经过碱洗处理后的纳米SiC颗粒于8-12wt％盐酸中浸泡45-75min，然后用去离子水冲洗至中性。

4.根据权利要求1所述的微裂纹硬铬复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，第一复配液的浸洗时间为3-5min；第二复配液的浸泡时间为2-3h。

5.根据权利要求1所述的微裂纹硬铬复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，配制复合镀液包括以下过程：

按照0.5-20g/L的比例称取改性纳米SiC颗粒和基础镀液，向所述改性纳米SiC颗粒中加入基础镀液搅拌，调成呈糊状，然后加入去离子水进行超声搅拌10-20min，静置2-3h，再加入去离子水定容，再超声搅拌8-12min。

6.根据权利要求1所述的微裂纹硬铬复合镀层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，基片的预处理步骤包括：

打磨、抛光：将基片进行打磨和抛光处理后，用去离子水清洗干净并吹干；

除油：将基片浸泡于有机溶剂中并搅拌，然后在置于碱液中在60-80℃下煮8-10min，再用去离子水清洗，吹干；其中，所述碱液包括氢氧化钠80-100g/L、碳酸钠30-50g/L和磷酸三钠30-50g/L；

活化：将基片于8-12wt％的H₂SO₄溶液中在25-35℃下浸泡1-3min。

7.根据权利要求1所述的微裂纹硬铬复合镀层的制备方法，其特征在于，所述纳米SiC颗粒的粒径为50-80nm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的微裂纹硬铬复合镀层的制备方法，其特征在于，所述基础镀液中各原料的浓度为铬酸200g/L、浓硫酸2.8g/L、三价铬2.0g/L、铬雾抑制剂0.08g/L和硬铬添加剂15ml/L。

9.根据权利要求1-7任一项所述的微裂纹硬铬复合镀层的制备方法，其特征在于，所述第一复配液包括5wt％H₂SO₄、10wt％HF和0.34wt％CrO₃，所述第二复配液包括0.04wt％全氟己基磺酸钠和0.03wt％全氟烷基氧杂苯磺酸钠。

10.权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的微裂纹硬铬复合镀层。