CN115443351B - 铬基涂层在基底上的改善的粘附性 - Google Patents

铬基涂层在基底上的改善的粘附性 Download PDF

Info

Publication number
CN115443351B
CN115443351B CN202180030123.8A CN202180030123A CN115443351B CN 115443351 B CN115443351 B CN 115443351B CN 202180030123 A CN202180030123 A CN 202180030123A CN 115443351 B CN115443351 B CN 115443351B
Authority
CN
China
Prior art keywords
chromium
containing layer
based coating
electroplating
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202180030123.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115443351A (zh
Inventor
朱西·雷伊莎
阿托·伊里-彭蒂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Savroc Ltd
Original Assignee
Savroc Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Savroc Ltd filed Critical Savroc Ltd
Publication of CN115443351A publication Critical patent/CN115443351A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115443351B publication Critical patent/CN115443351B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/04Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium
    • C25D3/06Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium from solutions of trivalent chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/04Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium
    • C25D3/10Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium characterised by the organic bath constituents used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/20Electroplating: Baths therefor from solutions of iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C25D5/14Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium two or more layers being of nickel or chromium, e.g. duplex or triplex layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/615Microstructure of the layers, e.g. mixed structure
    • C25D5/617Crystalline layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48After-treatment of electroplated surfaces
    • C25D5/50After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

公开了一种包括在基底上的铬基涂层的物体。所述铬是从包含三价铬阳离子的水性电镀浴电镀的,其中所述铬基涂层包括:在所述基底上的第一含铬层,其厚度为至少100nm,并且维氏显微硬度值为700–1000HV;在所述第一含铬层上的第二含铬层,其维氏显微硬度值为所述第一含铬层的维氏显微硬度值的至少1.3倍,并且晶体尺寸为8–35nm;并且其中在根据ASTM C1624‑05(2015;第11.11.4.4点)的粘附性测试中,所述铬基涂层表现出至少60N的临界划刻载荷值(LC2),并且其中所述铬基涂层不含铬碳化物。还公开了其生产方法。

Description

铬基涂层在基底上的改善的粘附性
技术领域
本公开内容涉及一种包括在基底上的铬基涂层的物体(object,或称为对象)。本公开内容还涉及一种用于生产包括在基底上的铬基涂层的物体的方法。
背景技术
在要求苛刻环境条件中利用的物体经常需要例如机械或化学保护,以防止环境条件影响该物体。对物体的保护可以通过在其上(即在基底上)施加涂层来实现。公开了用于各种目的的保护涂层;保护基底免受机械影响的硬涂层和用于针对化学影响进行保护的扩散屏障。然而,需要以环境友好方式来生产硬涂层的其他方式。
发明内容
公开了一种包括在基底上的铬基涂层的物体。所述铬是从包含三价铬阳离子的水性电镀浴电镀的。所述铬基涂层包括:
在所述基底上的第一含铬层,其厚度为至少100nm,并且维氏显微硬度(Vickersmicrohardness)值为700–1000HV;和
在所述第一含铬层上的第二含铬层,其维氏显微硬度值为所述第一含铬层的维氏显微硬度值的至少1.3倍,并且晶体尺寸为8–35nm。
在根据ASTM C1624-05(2015;第11.11.4.4点)的粘附性测试中,所述铬基涂层表现出至少60N的临界划刻载荷值(critical scratch load value,LC2)。在所述粘附性测试中,所述临界划刻载荷值(LC2)被记录为首次观察到损坏的法向力。即LC2与从弧形拉伸裂纹延伸的碎裂失效(表明涂层与基底或基底的一部分之间的粘合失效)的开始相关联。
所述铬基涂层不含铬碳化物。
还公开了一种用于生产包括在基底上的铬基涂层的物体的方法。所述方法包括:
-通过使所述基底经过从包含三价铬阳离子的水性电镀浴的第一电镀循环来在所述基底上沉积第一含铬层,其中所述第一电镀循环在20–90A/dm2的电流密度下进行0.5–20分钟以产生第一含铬层,所述第一含铬层的厚度为至少100nm,并且维氏显微硬度值为700–1000HV;和
-通过使所述第一含铬层经过从包含三价铬阳离子的水性电镀浴的第二电镀循环来在所述第一含铬层上沉积第二含铬层,其中所述第二电镀循环在50–300A/dm2的电流密度下进行,使得在所述第二电镀循环期间,所述电流密度在结束所述第二电镀循环之前保持在至少100A/dm2的值,以产生第二含铬层,所述第二含铬层的维氏显微硬度值为所述第一含铬层的维氏显微硬度值的至少1.3倍,并且晶体尺寸为8–35nm;
从而改善所述铬基涂层对所述基底的粘附性。
附图说明
附图示出了一个实施方案,包括该附图以提供对实施方案的进一步理解并且构成本说明书的一部分。附图中:
图1公开了如本说明书中所公开的那样制备的铬基涂层的通过扫描电子显微镜(SEM)拍摄的图像的横截面图。
具体实施方式
本公开内容涉及一种包括在基底上的铬基涂层的物体。铬是从包含三价铬阳离子的水性电镀浴电镀的。铬基涂层包括:
在基底上的第一含铬层,其厚度为至少100nm,并且维氏显微硬度值为700–1000HV;和
在第一含铬层上的第二含铬层,其维氏显微硬度值为第一含铬层的维氏显微硬度值的至少1.3倍,并且晶体尺寸为8–35nm。
在根据ASTM C1624-05(2015;第11.11.4.4点)的粘附性测试中,铬基涂层表现出至少60N的临界划刻载荷值(LC2)。铬基涂层不含铬碳化物。
此外,本公开内容涉及一种用于生产包括在基底上的铬基涂层的物体的方法。所述方法包括:
-通过使基底经过从包含三价铬阳离子的水性电镀浴的第一电镀循环来在该基底上沉积第一含铬层,其中第一电镀循环在20–90A/dm2的电流密度下进行0.5–20分钟以产生第一含铬层,该第一含铬层的厚度为至少100nm、维氏显微硬度值为700–1000HV;和
-通过使第一含铬层经过从包含三价铬阳离子的水性电镀浴的第二电镀循环来在该第一含铬层上沉积第二含铬层,其中第二电镀循环在50–300A/dm2的电流密度下进行,使得在该第二电镀循环期间,电流密度在结束第二电镀循环之前保持在至少100A/dm2的值,以产生第二含铬层,该第二含铬层的维氏显微硬度值为第一含铬层的维氏显微硬度值的至少1.3倍,并且晶体尺寸为8–35nm;
从而改善铬基涂层对基底的粘附性。
在一个实施方案中,电镀是直流(DC)电镀。
在一个实施方案中,用于生产包括在基底上的铬基涂层的物体的方法包括生产如本说明书中所定义的包括在基底上的铬基涂层的物体。
发明人惊奇地发现,通过如本说明书中所公开的方法,铬基涂层对基底的粘附性可以得到改善或提高。在根据ASTM C1624-05(2015;第11.11.4.4点)的粘附性测试中,铬基涂层表现出至少60N的临界划刻载荷值(LC2)。
在一个实施方案中,在粘附性测试中,铬基涂层表现出至少80N、或至少100N、或至少120N或至少150N的临界划刻载荷值。
在一个实施方案中,第一含铬层和第二含铬层都不经过热处理。在一个实施方案中,用于生产铬基涂层的方法是在没有使第一含铬层或第二含铬层经过热处理的情况下进行的。发明人惊奇地发现,利用如本说明书中所公开的方法,在没有对从电镀浴沉积的含铬层使用热处理的情况下,可以生产维氏显微硬度值为1000–2000HV的硬铬基涂层。除非另有说明,否则表述“热处理”在本说明书中应理解为是指使所沉积的含铬层在300–1200℃的温度下经过一段时间的热处理,其将导致在铬基涂层中形成铬碳化物。这样的热处理可以进一步改变铬的晶体结构。即,用于生产铬基涂层的方法可以包括这样的规定:所沉积的含铬层不经过热处理以形成维氏显微硬度值为1000–2000HV的铬基涂层。然而,该规定可以不排除例如脱氢退火。
维氏显微硬度可以根据标准ISO 14577-1:2015测定。
在一个实施方案中,第一含铬层的维氏显微硬度值为800–900HV。在一个实施方案中,第二含铬层的维氏显微硬度值为900–2000HV、或1000-1900HV或1200–1800HV。
在一个实施方案中,第二含铬层的维氏显微硬度值为第一含铬层的维氏显微硬度值的至少1.4倍、或至少1.5或至少1.6倍。在一个实施方案中,第二含铬层的维氏显微硬度值为第一含铬层的维氏显微硬度值的1.3–2.85倍、或1.4–2.5倍或1.5–2.0倍。
厚度可以通过从通过扫描电子显微镜(SEM)拍摄的图像的横截面图进行测量来确定。
在一个实施方案中,第一含铬层的厚度为至少200nm、或至少500nm或至少1000nm。在一个实施方案中,第一含铬层的厚度为100nm–10μm、或500nm–5μm、或2.5–3.5μm或约3μm。在一个实施方案中,第一电镀循环持续直至形成厚度为100nm–10μm、或500nm–5μm、或2.5–3.5μm或约3μm的第一含铬层。
在一个实施方案中,第一含铬层的厚度不大于第二含铬层的厚度。
在一个实施方案中,第二含铬层的厚度为第一含铬层的厚度的至少2倍、或至少3倍或至少4倍。在一个实施方案中,第二电镀循环持续直至形成厚度为第一含铬层的厚度的至少2倍、或至少3倍或至少4倍的第二含铬层。在一个实施方案中,第二含铬层的厚度为第一含铬层的厚度的2–5倍或3–4倍。
在一个实施方案中,第二电镀循环持续0.5–100分钟、或1–25分钟、或5–20分钟或5–10分钟。
在一个实施方案中,第二含铬层的晶体尺寸为8–35nm、12–30nm或14–25nm。
晶体尺寸可以以以下方式测定:
在掠入射(GID)几何中用X射线衍射(XRD)测量样品。在GID几何中,X射线以小入射角对准样品,并且在测量期间保持恒定。以这种方式,X射线可以聚焦在样品的表面层上,其目的是最小化来自基底的信号。测量在30°-120°的2θ角度范围上以0.075°的增量进行。每个样品的总测量时间为1h。X射线的入射角为4°。除了样品之外,用完全相同的设置测量了刚玉标准物(NIST SRM 1976a),以测量衍射峰的仪器增宽。测量在配备有Cu KαX射线源的Bruker D8 DISCOVER衍射仪上进行。X射线与镜平行,并且以1mm的狭缝限制在初级侧上。在次级侧上使用0.2°的赤道索勒狭缝。利用使用PDF-2 2015数据库的DIFFRAC.EVA 3.1软件从测得的衍射图中鉴别来自样品的相。晶体尺寸和晶格参数通过在TOPAS 4.2软件上进行的全轮廓拟合而从样品中确定。仪器增宽由刚玉标准物的测量结果确定。使用Scherrer方程来计算晶体尺寸[参见Patterson,A.(1939)."The Scherrer Formula forX-Ray Particle Size Determination(用于X射线粒度测定的Scherrer公式)".Phys.Rev.56(10):978–982.],其中峰宽由积分宽度法确定[参见Scardi,P.,Leoni,M.,Delhez,R.(2004)."Line broadening analysis using integral breadth methods:Acritical review(使用积分宽度法进行谱线增宽分析:批判性评论)".J.Appl.Crystallogr.37:381-390]。将所获得的晶格参数值与文献值进行比较。测量值和文献值的差异表明涂层内存在残余应力。
在一个实施方案中,第二含铬层的特征在于含有在44.5°、64.7°、81.8°、98.2°和115.3°2θ(2θ)处的特定峰的X射线粉末衍射图。在一个实施方案中,第二含铬层的特征在于含有在44.5°2θ处的最高峰和在81.8°2θ处的第二最高峰的X射线粉末衍射图。
铬基涂层可以包含87–99重量%或92–97重量%的铬。铬基涂层可以包含0.3–5重量%或1.0–3.0重量%的碳。铬基涂层还可以包含镍和/或铁。铬基涂层还可以包含其他元素。铬基涂层可以另外包含氧和/或氮。
如技术人员清楚的,除了上述材料之外,铬基涂层还可能含有源自制造过程如电镀过程的少量的残留元素和/或化合物。这样的其他元素的实例是铜(Cu)、锌(Zn)以及包括其的任何化合物。
可以用XRF分析仪来测量和确定铬基涂层中不同元素如铬、铁、镍等的量。铬基涂层中碳的量可以用红外(IR)检测器来测量和确定。这样的检测器的一个实例是Leco C230碳检测器。
如技术人员清楚的,铬基涂层中不同元素的总量可以不超过100重量%。铬基涂层中不同元素的重量%的量可以在给定范围内变化。
在一个实施方案中,物体是燃气轮机、减震器、液压缸、连接销(linked pin)、接合销(joint pin)、衬环、圆杆、阀、球阀或发动机阀。
为了获得维氏显微硬度值为至少900HV的硬铬基涂层,当使用其中铬基本上仅以三价形式存在的水性电镀浴时,一些方法可能需要对所沉积的(一个或多个)含铬层在300–1200℃的温度下使用至少一次热处理。通过省略这种热处理,人们可以能够形成基本上没有铬碳化物的铬基涂层。术语“铬碳化物”在本文中应理解为包括铬碳化物的所有化学组成。可存在于第一层中的铬碳化物的实例是Cr3C2、Cr7C3、Cr23C6或这些的任意组合。当通过从三价铬浴电镀而沉积在基底上的(一个或多个)含铬层经过在300–1200℃的温度下的至少一次热处理时,这样的铬碳化物通常在铬基涂层中形成。
在本说明书中,除非另有说明,否则术语“电镀”、“电解镀”和“电沉积”应理解为同义词。在基底上沉积含铬层或者在下一阶段处在第一含铬层上沉积含铬层,在本文中意指在待涂覆的基底上或者在下一阶段处在待涂覆的第一含铬层上直接沉积一个层。在本公开内容中,(一个或多个)含铬层可以通过从包含三价铬阳离子的水性电镀浴电镀进行沉积。在这方面,用语“从包含三价铬阳离子的水性电镀浴”电镀用于定义这样的过程步骤,其中沉积是从其内铬基本上仅以三价形式存在的电解浴发生的。
在一个实施方案中,在将水性电镀浴的温度保持在50–70℃、或55–65℃或58–62℃的同时进行第一电镀循环。在第一电镀循环中使用的水性电镀浴的相当低的温度具有改善第一含铬层对基底的粘附性并且因此改善整个所形成的铬基涂层对基底的粘附性的附加效用。
在一个实施方案中,在将水性电镀浴的温度保持在40–60℃、或45–55℃或48–52℃的同时进行第二电镀循环。
第一电镀循环在20–90A/dm2的电流密度下进行0.5–20分钟。发明人惊奇地发现,当通过首先借助使用相当低的电流密度(与生产第二含铬层时使用的电流密度相比)来生产含铬层而形成铬基涂层时,晶体尺寸和结构可以以有益的方式(与直接使用更高的电流密度如100A/dm2以上相比时)被影响。
在一个实施方案中,第一电镀循环在20–80A/dm2、或30–80A/dm2、或30–70A/dm2、或30–60A/dm2、或30–50A/dm2,40–70A/dm2、或40–60A/dm2、或40–50A/dm2的电流密度下进行。
第二电镀循环在50–300A/dm2的电流密度下进行,使得在第二电镀循环期间,电流密度在第二电镀循环结束或停止之前被保持在至少100A/dm2的值。在一个实施方案中,第二电镀循环在80–250A/dm2、或100–200A/dm2、或130–180A/dm2、140–170A/dm2的电流密度下进行。在第二电镀循环期间将电流密度提高到至少100A/dm2具有阻止或减少在铬基涂层中形成宏观裂纹的附加效用。使用三价铬阳离子的水性电镀浴可能导致在涂层中形成宏观裂纹。发明人惊奇地发现,这些宏观裂纹可以通过在第二电镀循环中使用较高的电流密度而被防止。
在第二电镀循环期间,电流密度在结束第二电镀循环之前被保持在至少至少100A/dm2、或至少110A/dm2、或至少120A/dm2、或至少130A/dm2、或至少140A/dm2或至少150A/dm2的值。
在一个实施方案中,在第二电镀循环期间,电流密度在结束第二电镀循环之前被提高到至少100A/dm2、或至少110A/dm2、或至少120A/dm2、或至少130A/dm2、或至少140A/dm2、或至少150A/dm2
在第二电镀循环中使用的电流密度可以从开始第二电镀循环就已为至少110A/dm2。可选地,在第二电镀循环期间,电流密度可以首先是较低的,然后随后提高到至少110A/dm2
在一个实施方案中,电流密度在结束第二电镀循环之前被保持在至少100A/dm2、或至少110A/dm2、或至少120A/dm2、或至少130A/dm2、或至少140A/dm2、或至少150A/dm2的值,持续1–100分钟或3–25分钟。
在一个实施方案中,第二电镀循环包括使第二电镀循环首先在50–100A/dm2或65–85A/dm2的电流密度下进行1–3分钟,之后在100–300A/dm2、或150–250A/dm2或180–220A/dm2的电流密度下进行5–20分钟。在一个实施方案中,水性电镀浴的温度保持在35–60℃或40–50℃。
在一个实施方案中,在第一电镀循环中使用的水性电镀浴与在第二电镀循环中使用的水性电镀浴不同。在一个实施方案中,在第一电镀循环中使用的水性电镀浴与在第二电镀循环中使用的水性电镀浴相同。第一电镀循环和第二电镀循环可以在一种相同的水性电镀浴中进行或者在不同的水性电镀浴中进行。
除了三价铬阳离子之外,包含三价铬阳离子的水性电镀浴还可以包含羧酸根离子。所述浴可以包含0.12–0.3mol/l、或0.13–0.24mol/l或0.17–0.21mol/l的量的三价铬阳离子。所述浴可以包含1.22–7.4mol/l、或2.0–6.0mol/l或2.3–3.2mol/l的量的羧酸根离子。在水性电镀浴中,三价铬阳离子与羧酸根离子的摩尔比可以为0.015–0.099、或0.015–0.09、或0.03–0.08或0.065–0.075。
任何(一种或多种)可溶性三价铬盐均可以用作三价铬阳离子的来源。这样的三价铬盐的实例是硫酸铬钾、乙酸铬(III)和氯化铬(III)。
羧酸根离子的来源可以是羧酸,如甲酸、乙酸或柠檬酸,或者其任意组合。
水性电镀浴还可以含有铁阳离子和/或镍阳离子。水性电镀浴可以包含0.18–3.6mmol/l或0.23–0.4mmol/l的量的铁阳离子。水性电镀浴可以包含0.0–2.56mmol/l、或0.53–1.2mmol/l的量的镍阳离子。水性电镀浴可以包含0.18–6.16mmol/l或0.76–1.6mmol/l的量的铁阳离子和镍阳离子。
水性电镀浴可以包含0.15–0.3mol/l或0.21–0.25mol/l的量的溴离子。溴离子的来源可选自由溴化钾、溴化钠、溴化铵及其任意组合或混合物组成的组。
水性电镀浴可以包含2–10mol/l、或2.1–8mol/l、或2.2–6mol/l、或2.5–4.5mol/l或3–4mol/l的量的铵离子。铵离子的来源可以选自由氯化铵、硫酸铵、甲酸铵、乙酸铵及其任意组合或混合物组成的组。
水性电镀浴的pH可以为2–6、或3–5.5、或4.5–5.5或4.1–5。当需要时,可以通过在水性电镀浴中包含碱来调节pH。可以提及氢氧化铵、氢氧化钠和氢氧化钾作为可以用于调节水性电镀浴的pH的碱的实例。
水性电镀浴的电导率可以为160–400mS/cm、或200–350mS/cm或250–300mS/cm。水性电镀浴的电导率可以通过使用例如电导率不同的盐来调节。可以提及氯化铵、氯化钾和氯化钠作为可以用于调节电导率的盐的实例。可以例如依据标准EN 27888(水质;电导率测定(ISO 7888:1985))来测定电导率。
如本说明书中所公开的方法和铬基涂层非常适合保护金属基底免受腐蚀。在一个实施方案中,物体的耐腐蚀性为至少24h、或至少48h、或至少96h、或至少168h、或至少240h或至少480h。耐腐蚀性可以根据标准EN ISO 9227NSS(中性盐雾)等级9或10(2017)测定。
“基底”在本文中意指其上涂覆如本说明书中所公开的铬基涂层的任何部件或本体。通常,如本说明书中所公开的铬基涂层可以在可变化的基底上使用。在一个实施方案中,基底包含金属、金属的组合或金属合金或者由其组成。在一个实施方案中,基底由钢、铜、镍、铁或其任意组合制成。基底可以由陶瓷材料制成。基底不需要是均质材料。换句话说,基底可以是异质材料。基底可以是层状的。例如,基底可以是涂有镍或镍磷合金(Ni-P)层的钢制物体。在一个实施方案中,基底是切割工具,例如切割刀片。在一个实施方案中,基底是包含金属的切割工具。
在一个实施方案中,包括在基底上的铬基涂层的物体不包括镍层。在一个实施方案中,铬基涂层不包括镍层。在一个实施方案中,基底不包括镍层。
本说明书中所公开的物体具有非常适合其中与物体的硬度有关的应用的附加效用。铬基涂层的材料具有为基底提供适合需要物体的高耐久性的特定应用的硬度的附加效用。
本说明书中所公开的物体具有铬基涂层作为如本说明书中所公开的生产方法的结果而对基底表现出良好粘附性的附加效用。
铬基涂层具有在使用期间保护下方基底免受与环境相互作用造成的影响的附加效用。铬基涂层具有提供良好耐腐蚀性的附加效用。铬基涂层还具有由三价铬形成,由此对环境的影响小于在使用六价铬时的影响的附加效用。此外,与使用六价铬相比,如本说明书中所公开的方法具有作为铬基涂层的更安全生产方法的附加效用。此外,能够省略含铬层的热处理,同时仍然提供具有高维氏显微硬度值的铬基涂层以及铬基涂层对基底的良好粘附性,具有简化生产方法并且因此有益地影响生产成本的附加效用。
实施例
现在将详细参考多个实施方案,其实施例在附图中示出。
以下描述以使得本领域技术人员能够利用基于本公开内容的实施方案那样详细地公开了一些实施方案。并未详细地讨论实施方案的所有步骤或特征,因为基于本说明书,许多步骤或特征对于本领域技术人员将是显而易见的。
图1公开了如本说明书中所公开的那样制备的铬基涂层的通过扫描电子显微镜(SEM)拍摄的图像的横截面图。从图1可以看出,在两个单独的含铬层的颜色方面有明显差异。
实施例1–在基底上制备铬基涂层
在这个实施例中,制备了不同的物体,每个物体都包括在基底上的铬基涂层。
首先,通过清洁金属基底(即CK45钢基底),并通过电镀在其上提供厚度为约3–4μm的镍层作为基底的一部分而对基底进行预处理。之后用水漂洗基底,然后在基底上形成铬基涂层。
水性电镀浴包含以下各项:
组分 水性电镀浴
Cr3+[mol/l] 0.19
Cr3+与甲酸根离子或等量羧酸根离子的摩尔比 0.08
COOH-离子[mol/l] 2.4
KBr[mol/l] 0.23
Fe[mmol/l] 0.27
Ni[mmol/l] 0.0
余量
pH 5
电导率[mS/cm] 330
使水性电镀浴经过正常的初始镀覆,然后其即可使用。
首先,通过使基底经过第一电镀循环来在基底上沉积第一含铬层。第一电镀循环如下进行:
电流密度:60A/dm2
时间:4分钟
浴的温度:60℃
第一含铬层的特性根据以上在本说明书中呈现的测量方法进行测量,并且结果在以下呈现:
厚度:4μm
维氏显微硬度值:800HV
然后通过使第一含铬层经过第二电镀循环来在该第一含铬层上沉积第二含铬层。第二电镀循环如下进行:
电流密度:120-150A/dm2
时间:8分钟
浴的温度:50℃
第二含铬层的特性根据以上在本说明书中呈现的测量方法进行测量,并且结果在以下呈现:
厚度:24μm
维氏显微硬度值:1450HV
晶体尺寸:23nm
对于本领域的技术人员来说显而易见的是,随着技术的进步,所述基本构思可以以各种方式实现。因此,实施方案不限于上述实施例;相反,它们可以在权利要求的范围内变化。
上文所描述的实施方案可以以彼此的任意组合使用。实施方案中的若干个可以组合在一起以形成另一个实施方案。本文所公开的物体或方法可以包括上文所描述的实施方案中的至少一个。将理解的是,以上所描述的益处和优点可以涉及一个实施方案或可以涉及若干个实施方案。实施方案不限于解决任何或全部所述问题的那些实施方案或者具有任何或全部所述益处和优点的那些实施方案。将进一步理解的是,提及“一个(an)”项目是指那些项目中的一个或多个。术语“包括”在本说明书中用于意指包括其后的(一个或多个)特征或动作,而不排除一个或多个额外特征或动作的存在。

Claims (18)

1.一种包括在基底上的铬基涂层的物体,其中所述铬是从包含三价铬阳离子的水性电镀浴电镀的,其中所述铬基涂层包括:
在所述基底上的第一含铬层,所述第一含铬层的厚度为至少100nm,并且所述第一含铬层的维氏显微硬度值为700–1000HV;
在所述第一含铬层上的第二含铬层,所述第二含铬层的维氏显微硬度值为所述第一含铬层的维氏显微硬度值的至少1.3倍,并且所述第二含铬层的晶体尺寸为8–35nm;并且
其中在根据ASTM C1624-05(2015;第11.11.4.4点)的粘附性测试中,所述铬基涂层表现出至少60N的临界划刻载荷值(LC2),并且其中所述铬基涂层不含铬碳化物。
2.根据权利要求1所述的物体,其中所述第一含铬层的维氏显微硬度值为800–900HV。
3.根据前述权利要求中任一项所述的物体,其中所述第二含铬层的维氏显微硬度值为900–2000HV、或1000–1900HV或1200–1800HV。
4.根据前述权利要求中任一项所述的物体,其中所述第一含铬层的厚度为100nm–10μm、或500nm–5μm或2.5–3.5μm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的物体,其中所述第二含铬层的厚度为所述第一含铬层的厚度的至少2倍、或至少3倍或至少4倍。
6.根据前述权利要求中任一项所述的物体,其中所述第二含铬层的晶体尺寸为12–30nm或14–25nm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的物体,其中在根据ASTM C1624-05(2015;第11.11.4.4点)的粘附性测试中,所述铬基涂层表现出至少80N、或至少100N、或至少120N或至少150N的临界划刻载荷值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的物体,其中所述物体是燃气轮机、减震器、液压缸、连接销、接合销、衬环、圆杆、阀、球阀或发动机阀。
9.一种用于生产包括在基底上的铬基涂层的物体的方法,其中所述方法包括:
-通过使所述基底经过从包含三价铬阳离子的水性电镀浴的第一电镀循环来在所述基底上沉积第一含铬层,其中所述第一电镀循环在20–90A/dm2的电流密度下进行0.5–20分钟以产生第一含铬层,所述第一含铬层的厚度为至少100nm,并且所述第一含铬层的维氏显微硬度值为700–1000HV;和
-通过使所述第一含铬层经过从包含三价铬阳离子的水性电镀浴的第二电镀循环来在所述第一含铬层上沉积第二含铬层,其中所述第二电镀循环在50–300A/dm2的电流密度下进行,使得在所述第二电镀循环期间,所述电流密度在结束所述第二电镀循环之前保持在至少100A/dm2的值,以产生第二含铬层,所述第二含铬层的维氏显微硬度值为所述第一含铬层的维氏显微硬度值的至少1.3倍,并且所述第二含铬层的晶体尺寸为8–35nm;
从而改善所述铬基涂层对所述基底的粘附性。
10.根据权利要求9所述的方法,其中在根据ASTM C1624-05(2015;第11.11.4.4点)的粘附性测试中,所述铬基涂层表现出至少60N、或至少80N、或至少100N、或至少120N或至少150N的临界划刻载荷值。
11.根据权利要求9–10中任一项所述的方法,其中在将所述水性电镀浴的温度保持在50–70℃、或55–65℃或58–62℃的同时进行第一电镀循环。
12.根据权利要求9–11中任一项所述的方法,其中在将所述水性电镀浴的温度保持在40–60℃、或45–55℃或48–52℃的同时进行第二电镀循环。
13.根据权利要求9–12中任一项所述的方法,其中所述第一电镀循环持续直至形成厚度为100nm–10μm、或500nm–5μm或2.5–3.5μm的第一含铬层。
14.根据权利要求9–13中任一项所述的方法,其中所述第二电镀循环持续直至形成厚度为所述第一含铬层的厚度的至少2倍、或至少3倍或至少4倍的第二含铬层。
15.根据权利要求9–14中任一项所述的方法,其中所述第二电镀循环持续0.5–100分钟、或1–25分钟、或5–20分钟或5–10分钟。
16.根据权利要求9–15中任一项所述的方法,其中所述第二电镀循环包括使所述第二电镀循环首先在50–100A/dm2或65–85A/dm2的电流密度下进行1–3分钟,之后在100–300A/dm2、或150–250A/dm2或180–220A/dm2的电流密度下进行5–20分钟。
17.根据权利要求16所述的方法,其中将所述水性电镀浴的温度保持在35–60℃或40–50℃。
18.根据权利要求9–17中任一项所述的方法,其中所述第一含铬层和所述第二含铬层都不经过热处理。
CN202180030123.8A 2020-04-23 2021-04-21 铬基涂层在基底上的改善的粘附性 Active CN115443351B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20205408A FI129420B (en) 2020-04-23 2020-04-23 AQUATIC ELECTRIC COATING BATH
FI20205408 2020-04-23
PCT/FI2021/050298 WO2021214390A1 (en) 2020-04-23 2021-04-21 Improved adhesion of a chromium-based coating on a substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115443351A CN115443351A (zh) 2022-12-06
CN115443351B true CN115443351B (zh) 2023-08-18

Family

ID=75787125

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180030113.4A Pending CN115485420A (zh) 2020-04-23 2021-04-21 水性电镀浴及其用途
CN202180030423.6A Active CN115427612B (zh) 2020-04-23 2021-04-21 包括无宏观裂纹的铬基涂层的物体
CN202180030405.8A Pending CN115461497A (zh) 2020-04-23 2021-04-21 包括具有高维氏硬度的铬基涂层的物体、其生产方法以及水性电镀浴
CN202180030123.8A Active CN115443351B (zh) 2020-04-23 2021-04-21 铬基涂层在基底上的改善的粘附性

Family Applications Before (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180030113.4A Pending CN115485420A (zh) 2020-04-23 2021-04-21 水性电镀浴及其用途
CN202180030423.6A Active CN115427612B (zh) 2020-04-23 2021-04-21 包括无宏观裂纹的铬基涂层的物体
CN202180030405.8A Pending CN115461497A (zh) 2020-04-23 2021-04-21 包括具有高维氏硬度的铬基涂层的物体、其生产方法以及水性电镀浴

Country Status (9)

Country Link
US (5) US12006586B2 (zh)
EP (4) EP4146846A4 (zh)
JP (1) JP7252425B2 (zh)
KR (1) KR102612526B1 (zh)
CN (4) CN115485420A (zh)
AU (1) AU2021260899B2 (zh)
CA (1) CA3176336A1 (zh)
FI (1) FI129420B (zh)
WO (4) WO2021214392A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI129420B (en) 2020-04-23 2022-02-15 Savroc Ltd AQUATIC ELECTRIC COATING BATH

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105189828A (zh) * 2013-03-15 2015-12-23 莫杜美拓有限公司 具有高硬度的镍铬纳米层压涂层
CN105917031A (zh) * 2014-01-24 2016-08-31 科文特亚共同股份公司 含三价铬的电镀槽液和沉积铬的方法
CN105917029A (zh) * 2014-01-15 2016-08-31 萨夫罗克有限公司 用于生产铬涂层的方法和涂覆的物体
CN109537002A (zh) * 2018-12-07 2019-03-29 重庆立道新材料科技有限公司 一种超高硬度镀铬添加剂及其应用

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1482747A (en) * 1973-10-10 1977-08-10 Bnf Metals Tech Centre Chromium plating baths
GB1455580A (en) * 1973-12-13 1976-11-17 Albright & Wilson Electrodeposition of chromium
FR2331628A1 (fr) * 1975-11-14 1977-06-10 Int Lead Zinc Res Bain de depot au chrome trivalent
US4093521A (en) 1975-12-18 1978-06-06 Stanley Renton Chromium electroplating
GB1592761A (en) * 1976-08-24 1981-07-08 Albright & Wilson Electroplating baths
US4184929A (en) 1978-04-03 1980-01-22 Oxy Metal Industries Corporation Trivalent chromium plating bath composition and process
JPS5531121A (en) * 1978-08-25 1980-03-05 Toyo Soda Mfg Co Ltd Chrome plating bath
JPS5531147A (en) * 1978-08-28 1980-03-05 Toyo Soda Mfg Co Ltd Alloy plating solution containing chromium and nickel
JPS55119192A (en) * 1979-03-09 1980-09-12 Toyo Soda Mfg Co Ltd Trivalent chromium plating bath
EP0073221B1 (en) 1981-03-09 1986-01-29 Battelle Development Corporation High-rate chromium alloy plating
JPS60152694A (ja) * 1984-01-14 1985-08-10 ジラルデイニ エツセ・ピ・ア 機械的摩耗及び熱による摩耗を受ける表面に対して保護コ−テイングする方法及び該方法によつて得られる保護コ−テイング
US4690735A (en) * 1986-02-04 1987-09-01 University Of Florida Electrolytic bath compositions and method for electrodeposition of amorphous chromium
JPH02190493A (ja) * 1989-01-13 1990-07-26 Seiko Instr Inc 合金電着方法
US5415763A (en) * 1993-08-18 1995-05-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Methods and electrolyte compositions for electrodepositing chromium coatings
US5759243A (en) * 1995-03-27 1998-06-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Methods and electrolyte compositions for electrodepositing metal-carbon alloys
JP3918142B2 (ja) 1998-11-06 2007-05-23 株式会社日立製作所 クロムめっき部品、クロムめっき方法およびクロムめっき部品の製造方法
RU2139369C1 (ru) * 1999-01-25 1999-10-10 Виноградов Сергей Станиславович Способ электрохимического нанесения хромовых покрытий на металлы и сплавы
US7052592B2 (en) * 2004-06-24 2006-05-30 Gueguine Yedigarian Chromium plating method
JP5092237B2 (ja) 2005-12-22 2012-12-05 株式会社タンガロイ cBN基超高圧焼結体およびその製造方法
JP5050048B2 (ja) * 2006-03-31 2012-10-17 アトテック・ドイチュラント・ゲーエムベーハー 結晶質クロム堆積物
US20080169199A1 (en) 2007-01-17 2008-07-17 Chang Gung University Trivalent chromium electroplating solution and an electroplating process with the solution
US8187448B2 (en) 2007-10-02 2012-05-29 Atotech Deutschland Gmbh Crystalline chromium alloy deposit
JP5358324B2 (ja) 2008-07-10 2013-12-04 株式会社半導体エネルギー研究所 電子ペーパー
JP5103574B2 (ja) * 2008-10-02 2012-12-19 株式会社太洋工作所 ニッケルを使用しないめっき成形品の製造方法およびめっき成形品
CN101392394A (zh) 2008-10-10 2009-03-25 中南大学 三价铬镀液体系超声-脉冲电沉积铬及铬合金复合镀层的方法
BRPI0924283B1 (pt) 2009-02-13 2019-11-12 Atotech Deutschland Gmbh parte cromada e método de fabricação da mesma
JP2014095097A (ja) 2011-02-25 2014-05-22 Taiyo Manufacturing Co Ltd 3価クロムめっき成形品の製造方法および3価クロムめっき成形品
WO2014111616A1 (en) * 2013-01-15 2014-07-24 Savroc Ltd Method for producing a chromium coating on a metal substrate
JP5531121B2 (ja) 2013-01-21 2014-06-25 本田技研工業株式会社 シャフトドライブ式自動二輪車
JP5636140B1 (ja) * 2013-02-13 2014-12-03 日本化学工業株式会社 ピストンリング及びその製造方法
JP5721766B2 (ja) * 2013-03-29 2015-05-20 株式会社リケン 複合硬質クロムめっき皮膜、及びかかる皮膜を被覆した摺動部材
WO2015066418A1 (en) 2013-10-31 2015-05-07 Vermeer Manufacturing Company Hardfacing incorporating carbide particles
EP3167100B1 (en) 2014-07-11 2020-02-26 Savroc Ltd A chromium-containing coating and a coated object
WO2016044708A1 (en) 2014-09-18 2016-03-24 Modumetal, Inc. Nickel-chromium nanolaminate coating or cladding having high hardness
WO2017042420A1 (en) 2015-09-09 2017-03-16 Savroc Ltd Chromium-based coating, a method for producing a chromium-based coating and a coated object
CN105297084B (zh) 2015-11-16 2018-11-02 泉州方寸新材料科技有限公司 一种冷轧板三价铬电镀方法
JP2019026889A (ja) * 2017-07-28 2019-02-21 豊田合成株式会社 めっき部品の製造方法
CN110529708A (zh) 2018-05-25 2019-12-03 扬州市李伟照明电器有限公司 一种角度可调的太阳能交通监控杆
US20210017659A1 (en) * 2019-07-18 2021-01-21 The Boeing Company Functional chromium alloy plating from trivalent chromium electrolytes
FI129420B (en) 2020-04-23 2022-02-15 Savroc Ltd AQUATIC ELECTRIC COATING BATH

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105189828A (zh) * 2013-03-15 2015-12-23 莫杜美拓有限公司 具有高硬度的镍铬纳米层压涂层
CN105917029A (zh) * 2014-01-15 2016-08-31 萨夫罗克有限公司 用于生产铬涂层的方法和涂覆的物体
CN105917031A (zh) * 2014-01-24 2016-08-31 科文特亚共同股份公司 含三价铬的电镀槽液和沉积铬的方法
CN109537002A (zh) * 2018-12-07 2019-03-29 重庆立道新材料科技有限公司 一种超高硬度镀铬添加剂及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
FI129420B (en) 2022-02-15
KR102612526B1 (ko) 2023-12-11
CN115443351A (zh) 2022-12-06
EP4139503A1 (en) 2023-03-01
US20230145456A1 (en) 2023-05-11
CA3176336A1 (en) 2021-10-28
EP4146847A1 (en) 2023-03-15
US11795559B2 (en) 2023-10-24
CN115461497A (zh) 2022-12-09
CN115427612B (zh) 2024-01-23
WO2021214392A1 (en) 2021-10-28
US20240150919A1 (en) 2024-05-09
JP7252425B2 (ja) 2023-04-04
WO2021214389A1 (en) 2021-10-28
CN115485420A (zh) 2022-12-16
EP4139504A4 (en) 2024-07-03
EP4139504A1 (en) 2023-03-01
WO2021214390A1 (en) 2021-10-28
JP2023512346A (ja) 2023-03-24
KR20230031197A (ko) 2023-03-07
FI20205408A1 (en) 2021-10-24
WO2021214391A1 (en) 2021-10-28
EP4146846A4 (en) 2024-10-09
AU2021260899A1 (en) 2022-12-08
US11781232B2 (en) 2023-10-10
US20230193495A1 (en) 2023-06-22
EP4139503A4 (en) 2024-07-31
US20230127810A1 (en) 2023-04-27
US20230129051A1 (en) 2023-04-27
EP4146846A1 (en) 2023-03-15
CN115427612A (zh) 2022-12-02
US12006586B2 (en) 2024-06-11
AU2021260899B2 (en) 2023-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101557481B1 (ko) 결정질 크롬 합금 증착물
US9650722B2 (en) Chrome-plated part and manufacturing method of the same
CA1166992A (en) Electroplated corrosion resistant steels and method for manufacturing same
TWI630284B (zh) 由三價電解質沉積之微不連續鉻的鈍化
EP2492372A1 (en) Aqueous solution and method for the formation of a passivation layer
EP3147389B1 (en) Multicorrosion protection system for decorative parts with chrome finish
CN115443351B (zh) 铬基涂层在基底上的改善的粘附性
WO2005095667A1 (en) Chromium plating
CN102312238A (zh) 一种锌镍镀层的制备及其三价铬钝化工艺
CA1209947A (en) Chromate composition and process for treating zinc- nickel alloys
WO2019071346A1 (en) ZN-NI COATING RESISTANT TO HIGH TEMPERATURES ON STEEL SUBSTRATE
US20210130961A1 (en) High-design sliding member
KR102144161B1 (ko) 전기아연도금강판용 도금액, 이를 이용한 전기아연도금강판 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전기아연도금강판
TW201213624A (en) Trivalent chromium electroplating solution and electroplating method using the same
US10683582B2 (en) Composite ceramic coatings for anti-corrosion protection
JPH0247292A (ja) スポット溶接性に優れた亜鉛めっき鋼板およびその製造方法
CN117431595A (zh) 一种低应力高性能防腐梯度涂层及其制备方法
CN117802539A (zh) 一种抗盐水蒸汽腐蚀的Ni-Co-CeO2复合镀层及其制备方法
JPH0565700A (ja) 樹脂被覆Zn−Ni−Cr−Al2O3 系電気めつき鋼板およびその製造方法
KR20050063985A (ko) 가공성과 인산염처리성이 우수한 합금화 용융아연도금 강판

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant