CN210176975U

CN210176975U - 一种镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构

Info

Publication number: CN210176975U
Application number: CN201920909304.8U
Authority: CN
Inventors: Chongwu Guo; 郭崇武; Xiaoyang Li; 黎小阳; Kang Chen; 陈康; Huanwen Lai; 赖奂汶
Original assignee: Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd
Current assignee: Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2029-06-17

Abstract

本实用新型公开了一种镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，包括金属基体，在所述金属基体上制备的镉钴合金镀层，在所述镉钴合金镀层上形成的三价铬钝化层，以及在三价铬钝化层上封闭的石墨烯封闭层。本实用新型的优点在于：镉钴合金镀层致密性高，耐蚀性优异，适用于制备各种强腐蚀环境中的高耐蚀性镀层；三价铬钝化绿色环保，采用三价铬钝化代替六价铬钝化，克服了六价铬的高污染问题。

Description

一种镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构

技术领域

本实用新型涉及金属电镀领域，具体涉及一种镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构。

背景技术

目前，一般采用镀镉或镉合金工艺制备航空航天和航海设备零部件的高耐蚀性镀层，采用铬酸或铬酸盐钝化工艺制备钝化层。然而，六价铬对人体有致癌作用，因此，世界各国对使用铬酸或铬酸盐做出了越来越严格的限制。

对镀锌和锌镍合金镀层的钝化，已经用三价铬钝化工艺取代了六价铬钝化工艺，但三价铬钝化层不具有自修复性，因此，航空航天和航海零部件的镀层一直采用六价铬钝化制备钝化层。

如何在航空航天和航海领域淘汰高毒性的六价铬钝化工艺，是业内面临的一个十分严峻的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，以解决现有技术对航空航天和航海零部件镀层采用六价铬钝化的高污染问题。

为了达到上述目的本实用新型采用如下技术方案：

一种镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，包括金属基体，在所述金属基体上制备的镉钴合金镀层,在所述镉钴合金镀层上形成的三价铬钝化层，以及在所述三价铬钝化层上封闭的石墨烯封闭层；

所述石墨烯封闭层采用广州超邦化工有限公司开发的羟基石墨烯改性封闭剂制备。

在其中一些实施例中，所述镉钴合金镀层采用广州超邦化工有限公司开发的氯化钾镉钴合金电镀工艺制备，层厚度为6～24μm。

在其中一些实施例中，所述石墨烯封闭层的厚度为0.3～1.0μm。

在其中一些实施例中，所述三价铬钝化层采用广州超邦化工有限公司开发的镉钴合金镀层三价铬钝化剂制备。

在其中一些实施例中，所述金属基体为钢铁基体或铝合金基体。

在其中一些实施例中，所述金属基体为铝合金基体。

在其中一些实施例中，所述铝合金基体与镉钴合金镀层之间还包括在铝合金基体上形成的浸锌层，和镀在所述浸锌层上的化学镀镍层。

在其中一些实施例中，所述浸锌层采用酸性铝上沉锌剂制备，浸锌层中含有锌和镍两种成分。

在其中一些实施例中，所述化学镀镍层的厚度为3～10μm，

在其中一些实施例中，所述化学镀镍层采用低磷或中磷化学镀镍工艺制备。

所述的羟基石墨烯改性封闭剂中含有水溶性硅烷聚合物，在形成封闭层后，该硅烷聚合物分子上还含有一定数量的羟基，当封闭层被划伤后，硅烷聚合物分子能扩散到划伤处，不同分子上的羟基能够发生缩合反应重新交联成网状结构，形成新的封闭层。

航空航天和航海设备上电器开关的插头需要镀金，电器开关的非镀金面需要先化学镀镍或电镀瓦特镍，阻止电器开关插头在镀金时非镀金面发生金的置换反应。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型所述的镉钴合金镀层致密性高，耐蚀性优异，适用于制备各种强腐蚀环境中的高耐蚀性镀层；

2、三价铬钝化绿色环保，克服了采用六价铬钝化的高污染问题；

3、采用羟基石墨烯改性封闭剂制备封闭层，封闭层具有高耐蚀性、高耐磨性、润滑性和自封闭性，其高耐磨性和润滑性能降低封闭层以及三价铬钝化层被划伤的风险，其封闭层具有的自封闭性能弥补三价铬钝化层没有自修复性的缺陷。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1是本实用新型实施例1镀层结构示意图；

图2是本实用新型实施例2镀层结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此以本实用新型的示意性实施例及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1所示，一种镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，包括钢铁基体1、电镀在钢铁基体1上的镉钴合金镀层2、形成在镉钴合金镀层2上的三价铬钝化层3、和在三价铬钝化层3上封闭的石墨烯封闭层4。

所述的镉钴合金镀层2的厚度为10～12μm，采用超邦化工开发的氯化钾镉钴合金电镀工艺制备。

所述氯化钾镉钴合金镀液成分及操作条件为：氯化镉20～40g/L，氯化钴2～15g/L，NCC-617配位剂90～160g/L，氯化钾120～200g/L，NCC-617光亮剂1～3mL/L，NCC-617辅助剂20～40mL/L，NCC-617走位剂5～15g/L，pH为 6.5～7.5，温度20℃～35℃，阴极电流密度0.5～2.0A/dm²，阴极与阳极面积之比为2︰(1～3)，阳极为镉含量≥99.97%的镉板。

所述三价铬钝化层3采用超邦化工开发的TRIROS 341三价铬钝化剂制备：

TRIROS 341三价铬钝化剂：40～60mL/L；

钝化液pH：3.8～4.2；

钝化温度：20℃～30℃；

搅拌：空气搅拌或摆动镀件；

沉浸时间：15～30s。

所述石墨烯封闭层4采用超邦化工开发的羟基石墨烯改性封闭剂制备：

所述的羟基石墨烯改性封闭剂按重量份数计算包括：硅溶胶30份，PU 113水溶性硅烷聚合物20份，质量分数为4%的羟基石墨烯4份，荷兰拓纳公司生产的TANAFOAM S有机硅消泡剂0.5份，荷兰斯塔尔公司生产的LA13-863有机硅流平剂1份，去离子水40份；

将所述羟基石墨烯改性封闭剂加去离子水稀释3倍配制羟基石墨烯封闭液；

将经过钝化后的镉钴合金镀件浸渍在羟基石墨烯封闭液中形成封闭层。

具体按如下操作步骤进行：

1、前处理：对钢铁零部件1进行“碱性化学除油→水洗→酸洗→水洗→碱性阳极电解除油→水洗→活化→水洗”的工序。

2、电镀镉钴合金：钢铁零部件1进行前处理后采用氯化钾镉钴合金电镀工艺制备镉钴合金镀层2，然后在190℃对镀件进行除氢处理10h。

3、钝化：镉钴合金镀层2进行“1.5%的硝酸出光→水洗→三价铬钝化→水洗”的工序获得三价铬钝化层3。

4、封闭：镀件钝化后进行“浸渍羟基石墨烯封闭液→出槽→滴干→吹掉镀件底部残留的封闭液→70℃～90℃干燥”的工序获得石墨烯封闭层4。

实施例2：

如图2所示，一种镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，包括铝合金基体1、在铝合金基体1上形成的浸锌层2、镀在浸锌层上2的化学镀镍层3、镀在化学镀镍层3上的镉钴合金镀层4、形成在镉钴合金镀层上4的三价铬钝化层5、和封闭在三价铬钝化层5上的石墨烯封闭层6。

所述浸锌层2采用超邦化工生产的AZIN-113 酸性铝上沉锌剂制备：

AZIN-113 酸性铝上沉锌剂：150～250mL/L；

工作温度：15℃～30℃；

沉锌液pH：3.4～4.2；

沉锌时间：20～80s。

所述化学镀镍层3采用超邦化工的GG-155中磷化学镀镍工艺制备：

GG-155A：60mL/L；

GG-155B：150mL/L；

镀液pH：4.8～5.4；

工作温度：82℃～96℃。

所制备的中磷化学镀镍层的厚度为8～10 μm。

所述的镉钴合金镀层4的厚度为8～10μm，采用超邦化工开发的氯化钾镉钴合金电镀工艺制备。

所述氯化钾镉钴合金镀液成分及操作条件为：氯化镉35g/L，氯化钴5g/L，NCC-617配位剂150g/L，氯化钾180g/L，NCC-617光亮剂2mL/L，NCC-617辅助剂30mL/L，NCC-617走位剂10g/L，pH为 6.5～7.5，温度20℃～35℃，阴极电流密度1.5A/dm²，阴极与阳极面积之比为2︰(1～3)，阳极为镉含量≥99.97%的镉板。

TRIROS 341三价铬钝化剂：40～60 mL/L；

钝化液pH：3.8～4.2；

钝化温度：20℃～30℃；

搅拌：空气搅拌或摆动镀件；

沉浸时间：15～30s。

所述石墨烯封闭层6采用超邦化工开发的羟基石墨烯改性封闭剂制备：

所述的羟基石墨烯改性封闭剂按重量份数计算包括：硅溶胶20份，PU 113水溶性硅烷聚合物30份，质量分数为4%的羟基石墨烯10份，TANAFOAM S有机硅消泡剂0.5份，LA13-863有机硅流平剂1份，去离子水40份；

本实施例在具体操作上分为如下步骤：

1、前处理：对铝合金零部件1进行“化学除油→水洗→浸蚀→水洗→出光→水洗”的工序。

2、浸锌：经前处理的铝合金零部件1进行“第一次浸锌→水洗→退锌→水洗→第二次浸锌→水洗”的工序获得浸锌层2。

3、化学镀镍：经过浸锌的铝合金零部件1采用GG-155中磷化学镀镍工艺制备化学镀镍层3。

4、电镀镉钴合金：铝合金零部件化学镀镍后采用氯化钾镉钴合金电镀工艺制备镉钴合金镀层4。

6、钝化：镉钴合金镀层4进行“1%的硝酸出光→水洗→三价铬钝化→水洗”的工序获得三价铬钝化层5。

7、封闭：镀件钝化后进行“浸渍羟基石墨烯封闭液→出槽→滴干→吹掉镀件底部残留的封闭液→70℃～90℃干燥”的工序获得石墨烯封闭层6。

盐雾试验：

本实施例1和实施例2制备的镉钴合金镀层采用三价铬钝化及石墨烯封闭的镀层结构，按照GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验3600h，镀件表面无白色腐蚀物生成。

结合力试验：

本实施例1和实施例2所制备的电镀件，按照JB 2111-1977《金属覆盖层的结合强度试验方法》，以热震试验法测定镀层结合力。将所制备的镀件放在加热炉中加热至190℃，取出放入室温的水中骤然冷却，镀层没有出现起泡和脱落，所述镀镉层结合力良好。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，其特征在于：

包括金属基体，在所述金属基体上制备的镉钴合金镀层,在所述镉钴合金镀层上形成的三价铬钝化层，以及在所述三价铬钝化层上封闭的石墨烯封闭层；

2.根据权利要求1所述的镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，其特征在于：

所述镉钴合金镀层采用广州超邦化工有限公司开发的氯化钾镉钴合金电镀工艺制备，层厚度为6～24μm。

3.根据权利要求1所述的镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，其特征在于：

所述石墨烯封闭层的厚度为0.3～1.0μm。

4.根据权利要求1所述的镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，其特征在于：

所述三价铬钝化层采用广州超邦化工有限公司开发的镉钴合金镀层三价铬钝化剂制备。

5.根据权利要求1所述的镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，其特征在于：

所述金属基体为钢铁基体或铝合金基体。

6.根据权利要求5所述的镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，其特征在于：

所述金属基体为铝合金基体。

7.根据权利要求6所述的镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，其特征在于：

所述铝合金基体与镉钴合金镀层之间还包括在铝合金基体上形成的浸锌层，和镀在所述浸锌层上的化学镀镍层。

8.根据权利要求7所述的镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，其特征在于：

所述浸锌层采用酸性铝上沉锌剂制备。

9.根据权利要求7所述的镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，其特征在于：

所述化学镀镍层的厚度为3～10μm。

10.根据权利要求7或9所述的镉钴合金及三价铬钝化的镀层结构，其特征在于：

所述化学镀镍层采用低磷或中磷化学镀镍工艺制备。