CN111020654A - 一种耐磨哑光黑铬复合镀层及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨哑光黑铬复合镀层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨哑光黑铬复合镀层及其制备方法，在合金基材表面依次为电镀铜层、半光镍、碳掺杂的六价黑铬层，并且在所述六价黑铬层的表面喷涂一层140‑160℃高温热处理固化过的哑光透明漆表层，进而获得耐磨哑光黑铬复合镀层。此外，还公开了该复合镀层的制备方法。

Description

一种耐磨哑光黑铬复合镀层及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术，具体涉及一种合金基材上耐磨哑光黑铬复合镀层及其制备方法。
背景技术
在现代厨卫产品上，为了防腐、耐磨、颜值等用途，往往会在产品表面进行涂镀新材料。黑色因具备庄重、永不过时、易于搭配等特点，其在人们生活中有越来越多的应用，比如厨卫用黑色花洒、黑色水龙头等，既美观又有各种实用用途。厨卫用产品表面黑色镀层通常是黑铬层或黑漆层。
目前，对于厨卫用产品的黑铬层主要采用电镀直接镀六价黑铬技术来实现的。如专利CN2018115436280在注塑件上通过表面前处理、电镀铜、电镀镍、电镀六价黑铬等工艺制备出黑色汽车装饰件。然而，此申请的电镀六价黑铬为顶层材料，产品在使用过程易被划伤。六价黑铬材料中Cr的含量只有60％左右，其硬度较小，且六价黑铬镀层表面较为疏松。当六价黑铬产品进行耐磨测试时，即将其放置RCA磨擦机，对其施加175g荷重,并进行150个循环检测，六价黑铬镀层表面易磨穿，耐磨性能较差。
为了克服以上黑铬产品硬度低、耐磨性能差问题，本发明由此产生。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
目前，厨卫用产品的黑铬层主要采用电镀直接镀六价黑铬技术来实现的，产品在耐磨测试(放置RCA磨擦机，对其施加175g荷重,并进行150个循环检测)时，表面镀层会磨穿、易划伤；因此，急需找到一种解决以上问题的黑色膜层。
本发明提供了一种合金(铜合金、锌合金、不锈钢等)基材上耐磨哑光黑铬复合镀层及其制备方法，该复合涂层不仅具备耐磨、且具备哑光、耐腐蚀等优点。
具体地，本发明提供了一种合金(铜合金、锌合金、不锈钢等)基材上耐磨哑光黑铬复合镀层，在合金基材表面依次为电镀铜层、半光镍、碳掺杂的六价黑铬层，并且在所述六价黑铬层的表面喷涂一层140-160℃高温热处理固化过的哑光透明漆表层，进而获得耐磨哑光黑铬复合镀层。其中，
所述的碳掺杂六价黑铬层采用如下组分的电镀液电镀而成：铬酸浓度400-450g/L，装饰黑铬BK添加剂B40-80mL/L，装饰黑铬BK添加剂AA 10-20mL/L，装饰黑铬BK还原剂10-30mL/L，碳酸钡10-30g/L，微粒碳10-30g/L；
所述的哑光透明漆层的原料包括如下组分：聚氨酯100-400g/L、固化剂HDI 40～140g/L、丙烯酸消光乳液流平剂50～150g/L、UV-5151复合光稳定剂3-15g/L、二硫代氨基甲酸抗静电剂30-200g/L、二甲苯50～400g/L。
本发明所述的耐磨为将复合镀层放置RCA磨擦机(型号7-IBB，美国NORMAN牌纸带，宽度11/16”)，对其施加175g荷重,并进行150个循环检测，结果不磨穿。
所述的电镀铜层包括打底铜、焦磷酸铜、硫酸铜三层，每层厚度范围为10μm-15μm。
电镀铜层的厚度范围为30μm-45μm，半光镍层的厚度范围为20μm-30μm，碳掺杂的六价黑铬层的厚度范围为0.5μm-5μm，高温热处理固化过的哑光透明漆层的厚度为20-40μm。
“哑光透明漆”是指漆面比较柔和，有点雾状，光泽度在20以下(60度角)的油漆。
本发明还提供一种耐磨哑光黑铬复合镀层的制备方法，包括如下步骤：
(i)电镀前处理，将合金表面清洗干净；
(ii)电镀铜层，在(i)得到的洁净基材上镀电镀铜层；
(iii)电镀半光镍层,在(ii)得到的洁净硫酸铜层上进行电镀半光镍处理；
(iv)电镀黑铬层,在(iii)得到的洁净半光镍层上进行碳掺杂的六价黑铬层电镀处理；
(v)喷涂全哑光透明漆层,在(iv)得到的洁净黑铬层上进行喷涂哑光透明漆处理。
其中，(i)电镀前处理包括基材镜面抛光处理和基材清洗处理；这里，所述抛光处理可以包括开皮、研磨、整平和镜面精抛工艺；所述的基材清洗处理包括分别通过超声波除蜡、超声波除油、电解、纯水清洗等方式来实现表面精细清洗。
在本发明的合金基材上耐磨哑光黑铬复合镀层中，所述电镀铜层是由打底铜、焦磷酸铜、硫酸铜组成，其中所述打底铜的电镀液为氰化亚铜浓度35-45g/L，游离氰化钠浓度9-16g/L；其工艺条件为：温度35-55℃，pH值11.5-13，电压2-5V，电流150-500A，波美度9-13Be，时间1200-1800s；
优选地，所述打底铜的电镀液为氰化亚铜浓度35-45g/L，游离氰化钠浓度10-14g/L；其工艺条件为：温度35-55℃，pH值11.5-13，电压2-5V，电流200-400A，波美度9-13Be，时间1200-1500s；
所述焦磷酸铜的电镀液为焦磷酸钾浓度200-300g/L，焦磷酸铜浓度50-80g/L，氨水浓度2-5mL/L，其工艺条件为：温度50-60℃，pH值7-9，电压1.5-3.5V，电流100-500A，波美度20-30Be，时间1200-1800s；
优选地，焦磷酸铜的电镀液为焦磷酸钾浓度220-280g/L，焦磷酸铜浓度55-75g/L，氨水浓度2-5mL/L，其工艺条件为：温度50-60℃，pH值7-9，电压1.5-3.5V，电流100-500A，波美度20-30Be，时间1200-1500s；
所述硫酸铜的电镀液为CuSO4·5H2O浓度180-220g/L，H2SO4浓度60-80g/L，其工艺条件为：温度20-30℃，pH值7-9，电压2-6V，电流400-1800A，波美度18-22Be，时间1200-1800s。
优选地，所述硫酸铜的电镀液为CuSO4·5H2O浓度180-220g/L，H2SO4浓度60-80g/L，其工艺条件为：温度20-30℃，pH值7-9，电压2-6V，电流500-1000A，波美度18-22Be，时间1200-1500s。
在本发明的合金基材上耐磨哑光黑铬复合镀层中，所述半光镍层的电镀液为NiSO4浓度260-300g/L，NiCl2浓度55-65g/L，H3BO3浓度40-50g/L，Pre-ORIO柔软剂3-5mL/L，Pre-ORIO整平剂0.8-1.6mL/L，温度50-60℃，PH值3.8-4.2，电压4-8V，时间1200-1800s。
优选地，所述半光镍层的电镀液为NiSO4浓度260-300g/L，NiCl2浓度55-65g/L，H3BO3浓度40-50g/L，Pre-ORIO柔软剂3-5mL/L，Pre-ORIO整平剂0.8-1.6mL/L，温度50-60℃，PH值3.8-4.2，电压4-8V，时间1200-1500s。
在本发明的合金基材上耐磨哑光黑铬复合镀层中，所述六价黑铬层的电镀工艺条件为：电镀液为铬酸浓度400-450g/L，装饰黑铬BK添加剂B40-80mL/L，装饰黑铬BK添加剂AA10-20mL/L，装饰黑铬BK还原剂10-30mL/L，碳酸钡10-30g/L，微粒碳10-30g/L；其工艺条件为：温度15-25℃，电流密度10-50A/dm2，时间900-2400s。温度15-25℃，电流密度10-50A/dm2，时间900-2400s；
优选地，所述六价黑铬层的电镀液为铬酸浓度420g/L，装饰黑铬BK添加剂B 60mL/L，装饰黑铬BK添加剂AA 15mL/L，装饰黑铬BK还原剂20mL/L，碳酸钡20g/L，微粒碳15-25g/L；其工艺条件为：温度20℃，电流密度30A/dm2，时间1200-1800s。
在本发明的合金基材上耐磨哑光黑铬复合镀层中，所述哑光透明漆层的成分为聚氨酯底漆、固化剂HDI、丙烯酸消光乳液流平剂、UV-5151复合光稳定剂、二硫代氨基甲酸抗静电剂、二甲苯溶剂；其工艺条件为：底漆：电压60-80KV，气压5-10kg/cm，漆量30-60cc/min，UV-5151复合光稳定剂4-12g/L；流平：线速1-2m/min，15-30min；面漆：电压60-80KV，气压5-10kg/cm，漆量30-60cc/min，UV-5151复合光稳定剂4-12g/L；流平：线速1-2m/min，20-40min；固化：温度140-160℃，线速1-2m/min，30-60min。
优选地，所述哑光透明漆层的成分为聚氨酯底漆、固化剂HDI、丙烯酸消光乳液流平剂、UV-5151复合光稳定剂、二硫代氨基甲酸抗静电剂、二甲苯溶剂；其工艺条件为：底漆：电压70KV，气压8kg/cm，漆量40cc/min，UV-5151复合光稳定剂6-10g/L；流平：线速1.5m/min，20min；面漆：电压70KV，气压8kg/cm，漆量40cc/min，UV-5151复合光稳定剂6-10g/L；流平：线速1.5m/min，20min；固化：温度150℃，线速1.5m/min，40min。
在本发明的合金基材上耐磨哑光黑铬复合镀层中，在合金基材表面依次为电镀铜层、半光镍、碳掺杂的六价黑铬层，并且在所述六价黑铬层的表面喷涂一层140-160℃高温热处理过的哑光透明漆表层，进而获得耐磨哑光黑铬复合镀层；本发明在黑铬电镀掺杂微粒碳，改善黑铬镀层的表面形貌和硬度，进而获得耐磨的黑铬层；采用本发明的配方的哑光透明漆层经过140-160℃高温固化处理，形成坚硬的哑光透明漆层，进一步保护底层黑铬层不被磨穿。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1表示的是本发明合金基材上耐磨哑光黑铬复合镀层的示意图。其中，标记1为合金基材，包括铜合金、锌合金及不锈钢；标记2为打底铜层；标记3为焦磷酸铜层；标记4为硫酸铜层；标记5为半光镍层；标记6为碳掺杂的六价黑铬层；标记7为150℃高温固化处理的哑光透明漆层。
图2为对比例1铜合金黑铬产品耐磨、对比例2铜合金黑铬产品耐磨、和本发明实施例1铜合金黑铬产品耐磨性能对比，其中左为对比例1产品，中为对比例2产品，右为本发明实施例1产品。测试结果表明，对比例1和对比例2产品耐磨测试后，产品表面黑色镀层磨穿，而本发明实施例1产品经过耐磨测试后表面镀层无磨穿。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1
本发明提供一种合金基材上耐磨哑光黑铬复合镀层的制备方法，在电镀铜层的基础上，采用电镀沉积制备了半光镍和碳掺杂的六价黑铬，以及喷涂技术制备了150℃高温固化处理的哑光透明漆层，进而获得耐磨的哑光黑铬复合镀层，具体而言，在合金基材表面依次电镀铜层、半光镍层、碳掺杂的六价黑铬层，并且在所述六价黑铬层的表面喷涂一层150℃高温固化处理的哑光透明漆表层，进而获得耐磨哑光黑铬复合镀层；所述复合镀层不仅具备耐磨、且哑光、耐腐蚀等优点。以下以铜合金基材电镀为例。
主要包括以下步骤：
1、电镀前处理，包括基材镜面抛光处理和基材清洗处理
抛光处理主要涉及到开皮、研磨、整平和镜面精抛工艺，清洗处理分别通过超声波除蜡、超声波除油、电解、纯水清洗方式来实现表面精细清洗。
2、电镀黑铬复合层
在洁净的基材上分别镀一层打底铜、焦磷酸铜、硫酸铜、半光镍、碳掺杂的六价黑铬。
(1)打底铜：氰化亚铜浓度45g/L，游离氰化钠浓度14g/L；其工艺条件为：温度50℃，pH值12.5，电压3V，电流200，波美度103Be，时间1300s；
(2)焦磷酸铜：焦磷酸钾浓度260g/L，焦磷酸铜浓度70g/L，氨水浓度5mL/L，其工艺条件为：温度60℃，pH值8，电压2V，电流200A，波美度30Be，时间1300s；
(3)硫酸铜：CuSO4·5H2O浓度220g/L，H2SO4浓度80g/L，其工艺条件为：温度30℃，pH值8，电压3V，电流500A，波美度22Be，时间1300s；
(4)半光镍：NiSO4浓度300g/L，NiCl2浓度70，温度60℃，PH值4.2，电压4V，时间1300s；
(5)碳掺杂的六价黑铬：铬酸浓度420g/L，装饰黑铬BK添加剂B 60mL/L，装饰黑铬BK添加剂AA 15mL/L，装饰黑铬BK还原剂20mL/L，碳酸钡20g/L，微粒碳20g/L；其工艺条件为：温度20℃，电流密度30A/dm2，时间1500s；以上装饰黑铬BK添加剂B，装饰黑铬BK添加剂AA，装饰黑铬BK还原剂为安美特(中国)化学有限公司产品。
3、喷涂哑光透明漆层
在洁净的六价黑铬层上喷镀一层150℃高温固化处理的哑光透明漆层。
(1)哑光透明漆层：聚氨酯底漆、固化剂HDI(巴斯夫)、丙烯酸消光乳液流平剂、UV-5151复合光稳定剂、二硫代氨基甲酸抗静电剂、二甲苯溶剂；其工艺条件为：底漆：电压70KV，气压8kg/cm，漆量40cc/min，UV-5151复合光稳定剂8g/L；流平：线速1.5m/min，20min；面漆：电压70KV，气压8kg/cm，漆量40cc/min，UV-5151复合光稳定剂8g/L；流平：线速1.5m/min，20min；固化：温度150℃，线速1.5m/min，40min；以上UV-5151复合光稳定剂为巴斯夫股份公司产品。
实施例2
制备方法与实施例1基本相同，所不同的是，在碳掺杂的六价黑铬，改变微粒碳含量，微粒碳含量为10g/L。
实施例3
制备方法与实施例1基本相同，所不同的是，在碳掺杂的六价黑铬，改变微粒碳含量，微粒碳含量为30g/L。
实施例4
制备方法与实施例1基本相同，所不同的是，在碳掺杂的六价黑铬，改变微粒碳含量，微粒碳含量为5g/L。
实施例5
制备方法与实施例1基本相同，所不同的是，在碳掺杂的六价黑铬，改变微粒碳含量，微粒碳含量为40g/L。
对比例1
制备方法与实施例1基本相同，所不同的是，在镀六价黑铬层时，不掺杂微粒碳。
对比例2
制备方法与实施例1基本相同，所不同的是，在喷涂哑光透明漆层，固化温度100℃。
表一:本发明实施例和对比例的相关测试结果和观察结果
Figure BDA0002317164770000081
由表一的数据可知：当微粒碳含量逐渐增加时(如实施例2、实施例1、实施例3、实施例5)，黑铬复合产品经过耐磨测试后，表面镀层无磨穿，但实施例5做出来的产品表面色泽不均匀；当镀六价黑铬层时，不掺杂微粒碳，也喷涂一层150℃高温固化处理的哑光透明漆层(如对比例4)，黑铬复合产品经过耐磨测试，表面镀层发生磨穿；当镀六价黑铬层时，掺杂微粒碳20g/L，喷涂一层100℃高温固化处理的哑光透明漆层时(如对比例2)，黑铬复合产品耐磨测试，表面镀层发生磨穿。本发明的合金基材+铜层+半光镍层+碳掺杂的六价黑铬层+150℃高温固化处理的哑光透明漆层的复合镀层，在微粒碳含量为10-30g/L范围中，其具备耐磨、哑光、耐腐蚀。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种耐磨哑光黑铬复合镀层，其特征在于，包括合金基材，所述合金基材表面依次镀有电镀铜层、半光镍层、碳掺杂的六价黑铬层和高温热处理过的哑光透明漆层。其中，所述的碳掺杂的六价黑铬层中微粒碳含量为10-30g/L。
所述的哑光透明漆层的原料包括如下组分：聚氨酯100-400g/L、固化剂HDI 40～140g/L、丙烯酸消光乳液流平剂50～150g/L、UV-5151复合光稳定剂3-15g/L、二硫代氨基甲酸抗静电剂30-200g/L、二甲苯50～400g/L。
2.如权利要求1所述的一种耐磨哑光黑铬复合镀层，其特征在于，电镀铜层的厚度范围为30μm-45μm，半光镍层的厚度范围为20μm-30μm，碳掺杂的六价黑铬层的厚度范围为0.5μm-5μm，哑光透明漆层的厚度为20-40μm。
3.如权利要求1所述的一种耐磨哑光黑铬复合镀层，其特征在于，所述的电镀铜层包括打底铜、焦磷酸铜、硫酸铜三层，每层厚度范围为10μm-15μm。
4.如权利要求1至3任一项所述的一种耐磨哑光黑铬复合镀层的制备方法，包括如下步骤：
(i)电镀前处理，将合金表面清洗干净；
(ii)电镀铜层，在(i)得到的洁净基材上镀电镀铜层；
(iii)电镀半光镍层,在(ii)得到的洁净硫酸铜层上进行电镀半光镍处理；
(iv)电镀黑铬层,在(iii)得到的洁净半光镍层上进行碳掺杂的六价黑铬层电镀处理；
(v)喷涂全哑光透明漆层,在(iv)得到的洁净黑铬层上进行喷涂哑光透明漆处理。
5.如权利要求4所述的一种耐磨哑光黑铬复合镀层的制备方法，其特征在于：所述六价黑铬层的电镀液为铬酸浓度400-450g/L，装饰黑铬BK添加剂B40-80mL/L，装饰黑铬BK添加剂AA 10-20mL/L，装饰黑铬BK还原剂10-30mL/L，碳酸钡10-30g/L，微粒碳10-30g/L；其工艺条件为：温度15-25℃，电流密度10-50A/dm2，时间900-2400s。
6.如权利要求4所述的一种耐磨哑光黑铬复合镀层的制备方法，其特征在于：其中，所述六价黑铬层的电镀液为铬酸浓度420g/L，装饰黑铬BK添加剂B 60mL/L，装饰黑铬BK添加剂AA 15mL/L，装饰黑铬BK还原剂20mL/L，碳酸钡20g/L，微粒碳15-25g/L；其工艺条件为：温度20℃，电流密度30A/dm2，时间1200-1800s。
7.如权利要求4所述的一种耐磨哑光黑铬复合镀层的制备方法，其特征在于：所述哑光透明漆层的原料组分中UV-5151复合光稳定剂6-10g/L，固化温度140-160℃。
8.如权利要求4所述的一种耐磨哑光黑铬复合镀层的制备方法，其特征在于：所述哑光透明漆层的原料组分中UV-5151复合光稳定剂8-10g/L，固化温度150℃。
9.如权利要求4所述的一种耐磨哑光黑铬复合镀层的制备方法，其特征在于，所述电镀铜层是由打底铜、焦磷酸铜、硫酸铜组成，其中所述打底铜的电镀液为氰化亚铜浓度35-45g/L，游离氰化钠浓度9-16g/L；其工艺条件为：温度35-55℃，pH值11.5-13，电压2-5V，电流150-500A，波美度9-13Be，时间1200-1800s；
焦磷酸铜的电镀液为焦磷酸钾浓度200-300g/L，焦磷酸铜浓度50-80g/L，氨水浓度2-5mL/L，其工艺条件为：温度50-60℃，pH值7-9，电压1.5-3.5V，电流100-500A，波美度20-30Be，时间1200-1800s；
硫酸铜的电镀液为CuSO4·5H2O浓度180-220g/L，H2SO4浓度60-80g/L，其工艺条件为：温度20-30℃，pH值7-9，电压2-6V，电流400-1800A，波美度18-22Be，时间1200-1800s。
10.如权利要求4所述的一种耐磨哑光黑铬复合镀层的制备方法，其特征在于：其中，所述半光镍层的电镀液为NiSO4浓度260-300g/L，NiCl2浓度55-65g/L，H3BO3浓度40-50g/L，Pre-ORIO柔软剂3-5mL/L，Pre-ORIO整平剂0.8-1.6mL/L，温度50-60℃，PH值3.8-4.2，电压4-8V，时间1200-1800s。
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