CN109056005A - 一种应用电沉积技术制备铬硼合金的方法 - Google Patents

一种应用电沉积技术制备铬硼合金的方法 Download PDF

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王志煜
刘晨
刘建国
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Abstract

本发明公开了一种应用电沉积技术制备铬硼合金的方法，属于环保电镀技术领域。本发明采用三价铬溶液制备铬硼合金电沉积层，降低了对环境的污染，减少了对电镀工人健康的危害。得到的铬硼合金电沉积层表面平整，结晶致密，与基体结合力好，镀层硬度可达HV1000以上。

Description

一种应用电沉积技术制备铬硼合金的方法
技术领域
本发明属于环保电镀技术领域，特别是一种应用低毒的三价铬电镀液制备铬硼合金的电镀溶液及其制备方法。
背景技术
电镀铬层硬度高，具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，并且具有优良的装饰性，常被用作电子电气设备，五金工具等的装饰性镀层和活塞、模具、轴类等的功能性镀层，应用十分广泛。现在世界上电镀铬层绝大部分都是采用六价铬电镀工艺。六价铬电镀工艺简单，维护方便，镀层性能好。但是六价铬离子毒性甚大，过量摄入会导致皮肤溃疡，肝肾功能受损，并且有强烈的致癌作用。美国环境保护署已经将六价铬确定为危险的空气污染物质和17种高度危险的毒性物质之一。随着人们对健康及环境保护的日益重视，开发一种可替代六价铬电镀的新型环保技术是各国科研工作者努力的方向。
硼元素是元素周期表当中一种奇特的缺电子元素，该种元素可以形成较强的共价键，根据硬度微观理论，较强的共价键对于形成高硬度的材料是十分有利的。所以铬硼化合物有可能会形成既具有高硬度同时兼具多种功能性的材料。研究人员基于密度泛函理论第一性原理模拟得到铬硼体系当中存在大量的晶体结构，并通过第一性原理及化学键杂化情况计算预测出铬硼化合物是一种极具潜力的高硬度材料。铬硼合金的高硬度使其在作为耐磨材料方面有着巨大的应用潜力。在金属表面制备铬硼层可以提高金属表面的硬度和耐磨性，是替代六价铬镀层的方向之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铬硼合金的电镀溶液及其制备方法。
本发明的技术方案：
一种应用电沉积技术制备铬硼合金的方法，步骤如下：
(1)配制铬硼合金电镀溶液，搅拌24h以上；电镀液pH值控制在1.0～5.0，优选为3.0±0.5。
(2)将待电镀工件除油除锈清洗干净，打磨光滑，用稀盐酸进行活化处理；
(3)将活化后工件浸没在铬硼合金电镀溶液中，温度控制在20℃～50℃，优选为35±5℃。
(4)阴极电流密度为25～45A/dm2，优选为30～35A/dm2。
(5)电镀完成后，取出工件，清洗干净并吹干。
所述的铬硼合金电镀溶液，镀液成份为：主盐0.4～1.2mol/L，配位剂1.0～2.5mol/L，缓冲剂0.1～0.8mol/L，导电盐0.8～2.0mol/L，硼添加剂5～35g/L，其余为水。
所述的铬硼合金电镀溶液，主盐为氯化铬，硫酸铬，硫酸铬钾中的一种或两种以上。
所述的铬硼合金电镀溶液，配位剂为碳原子数小于5的羧酸或其盐，低分子醇，尿素，过氧化氢中的一种或两种以上。
所述的铬硼合金电镀溶液，缓冲剂为硼酸，氯化铝，柠檬酸钠中的一种或两种以上。
所述铬硼合金电镀溶液，导电盐为氯化钠，氯化铵，氯化钾，硫酸钠，硫酸钾中的一种或两种以上。
所述铬硼合金电镀溶液，硼添加剂为硼氢化钠，二甲基胺硼烷，四硼酸钠，氟硼酸盐中的一种或两种以上。
本发明的优点和有益效果是：本发明采用三价铬溶液制备铬硼合金电沉积层，降低了对环境的污染，减少了对电镀工人健康的危害。得到的铬硼合金电沉积层表面平整，结晶致密，与基体结合力好，镀层硬度可达HV1000以上。
具体实施方式
下面通过实施例进一步详述本发明。
实施例1
电镀溶液成分：氯化铬0.8mol/L，甲酸0.2mol/L，乙酸0.4mol/L，尿素2.0mol/L，硼酸0.2mol/L，氯化钠1.0mol/L，氟硼酸钠6g/L，其余为水。将上述物质均匀混合，搅拌24h，配制电镀溶液，溶液pH值2.8。阴极电流密度30A/dm2，镀液温度30℃，电镀时间20min，镀层厚度5μm。镀层致密，光亮。
实施例2
电镀溶液成分：氯化铬0.8mol/L，甲酸0.2mol/L，乙酸0.4mol/L，尿素2.0mol/L，氯化钠0.5mol/L，氯化铵0.5mol/L，硼酸0.2mol/L，氟硼酸钠12g/L，其余为水。将上述物质均匀混合，搅拌24h，配制电镀溶液，溶液pH值3.2。阴极电流密度45A/dm2，镀液温度40℃，电镀时间20min，镀层厚度7μm。镀层中部质量较好，端部稍有发黑。

Claims (5)

1.一种应用电沉积技术制备铬硼合金的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)配制铬硼合金电镀溶液，搅拌24h以上；电镀液pH值控制在1.0～5.0；
(2)将待电镀工件除油除锈清洗干净，打磨光滑，用稀盐酸进行活化处理；
(3)将活化后工件浸没在铬硼合金电镀溶液中，温度控制在20℃～50℃；
(4)阴极电流密度为25～45A/dm2；
(5)电镀完成后，取出工件，清洗干净并吹干；
所述的铬硼合金电镀溶液，镀液成份为：主盐0.4～1.2mol/L，配位剂1.0～2.5mol/L，缓冲剂0.1～0.8mol/L，导电盐0.8～2.0mol/L，硼添加剂5～35g/L，其余为水；
所述的主盐为氯化铬、硫酸铬、硫酸铬钾中的一种或两种以上混合；
所述的配位剂为碳原子数小于5的羧酸或其盐、低分子醇、尿素、过氧化氢中的一种或两种以上混合；
所述的缓冲剂为硼酸、氯化铝、柠檬酸钠中的一种或两种以上混合；
所述的导电盐为氯化钠、氯化铵、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种以上混合；
所述的硼添加剂为硼氢化钠、二甲基胺硼烷、四硼酸钠、氟硼酸盐中的一种或两种以上混合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，电镀液pH值控制在2.53～3.5。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，温度控制在30℃～40℃。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，阴极电流密度为30～35A/dm2。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，阴极电流密度为30～35A/dm2。
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