CN219951244U - 一种滚镀锡钴合金的代铬镀层 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种滚镀锡钴合金的代铬镀层，包括钢铁基体、和在所述钢铁基体上从内到外依次制备的无氰镀铜层、光亮镀镍层、代铬层、及稀土电解保护膜。本实用新型公开的滚镀锡钴合金的代铬镀层，按照GB/T 5270‑2005《金属基体上的金属覆盖层电沉积和化学沉积层附着强度试验方法评述》标准以热震法测试镀层结合力，镀层无起泡和脱落，其结合力满足标准要求。按照GB/T 10125–2021《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验72h，镀件表面无腐蚀物生成，镀层具有良好的耐蚀性。
Description
技术领域
本实用新型属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种滚镀锡钴合金的代铬镀层。
背景技术
六价铬镀铬层为带微蓝白色的银白色镀层，具备优异的耐磨性和耐蚀性，在表面处理行业具有及其重要的作用，但六价铬镀铬不能用于滚镀。三价铬镀铬用于代替六价铬镀铬已经获得了广泛的应用，并取得了良好的环境效益和社会效益。三价铬镀铬与六价铬镀铬相似，都存在覆盖能力差的缺陷，因此，目前还没有三价铬滚镀铬的应用案例。
业界研究开发的镀锡钴合金代铬工艺用于代替六价铬装饰铬[1]，广泛应用于制备小零件的滚镀代铬层。锡钴合金代铬镀层中锡的质量分数为75%～80%，镀层的外观与六价铬镀铬层相似。过去钢铁件滚镀代铬的工艺为，在钢铁表面依次制备氰化镀铜层、光亮镍镀层、及代铬镀层。但氰化物是剧毒物质，对环境及人体有极大的危害，目前，氰化物的使用在我国已经受到了严格的管控，用无氰镀铜代替氰化镀铜的工作已十分紧迫。目前，在钢铁件表面无氰镀铜的研发工作已经进入了攻坚阶段，但依据现有文献的报道仍未取得重大进展[2]。为避开氰化镀铜，业界开发了一种在钢铁件上滚镀代铬的新工艺，在钢铁表面依次制备光亮镍镀层和代铬镀层。锡(Sn/Sn2+)的标准电极电位为-0.136V，钴(Co/Co2+)的标准电极电位为-0.277V，镍(Ni/Ni2+)的标准电极电位为-0.250V，而铁(Fe/Fe2+)的标准电极电位为-0.441V。锡钴合金代铬镀层相对于镀镍层为阴极性镀层，镀镍层相对于钢铁基体也为阴极性镀层，这种代铬镀层对钢铁基体无电化学保护作用，当镀层破损后形成原电池反应，腐蚀介质会迅速破坏钢铁基体，或者腐蚀介质沿镀层孔隙侵蚀钢铁基体，因此，这种镀层结构的耐蚀性不高，无法替代氰化镀铜钢铁件滚镀代铬的工艺。
代铬镀层需要进行后处理保护才能增加耐蚀性，按传统工艺，滚镀代铬镀件通常采用铬酸钝化保护[2]。但存在六价铬的高污染问题，研究开发代铬镀层的后处理保护工艺已成为业界的研究热点。
聚合硫氰酸盐镀铜是最新开发的新工艺，镀液的主要成分为聚合硫氰酸亚铜和聚合硫氰酸钠配位剂，是一种目前最接近氰化镀铜工艺性能的无氰镀铜工艺。
参考文献：[1].张景双，屠振密，安茂忠等，代铬镀层的研究和应用[J]，电镀与环保，2001，21(1)：4-8。[2].秦足足，李建三，徐金来，国内外无氰镀铜工艺研究进展[J]，电镀与涂饰，2015，34(3)：149-152。
发明内容
为了解决传统钢铁件镀代铬工艺流程中存在的高污染问题，本实用新型提供了一种滚镀锡钴合金的代铬镀层。为了达到上述目的本实用新型采用如下技术方案：
一种滚镀锡钴合金的代铬镀层：包括钢铁基体、和在所述钢铁基体上从内到外依次制备的无氰镀铜层、光亮镀镍层、代铬镀层、及稀土电解保护膜。
优选的，所述无氰镀铜是采用聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备的。
优选的，所述无氰镀铜层的厚度为4～13μm。
优选的，所述光亮镀镍层的厚度为6～13μm。
优选的，所述代铬镀层的厚度为0.5～3.5μm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型公开的滚镀锡钴合金的代铬镀层，能够解决采用氰化物镀铜工艺在钢铁基体表面上制备预镀铜层的高污染问题；
2、本实用新型公开的滚镀锡钴合金的代铬镀层，能够解决采用铬酸钝化存在的高污染问题。
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和实施例2的镀层结构示意图。
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，在此本实用新型的示意性实施例以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。
一种滚镀锡钴合金的代铬镀层，包括钢铁基体、和在所述钢铁基体上从内到外依次制备的无氰镀铜层、光亮镀镍层、代铬镀层、及稀土电解保护膜。
按现行的前处理工艺对钢铁基体进行除油、除锈和活化处理，然后依次制备无氰镀铜层、光亮镀镍层、代铬镀层、及稀土电解保护膜。
在经过前处理的钢铁件上采用聚合硫氰酸盐滚镀铜工艺制备无氰镀铜层。
优选的，所述无氰镀铜层的厚度为4～13μm。
优选的，所述无氰镀铜层采用遵义会通电镀材料有限公司的HT-810聚合硫氰酸盐滚镀铜工艺制备：聚合硫氰酸钠100～160g/L，聚合硫氰酸亚铜17～23g/L，酒石酸钾钠8～12g/L，HT-810光亮剂1～2mL/L，HT-810走位剂2～4mL/L，镀槽温度45℃～55℃，镀液pH范围12～13，镀槽电压5～8V，滚桶转速8～12r/min，用无氧电解铜角(或铜粒)作阳极。
在经过无氰滚镀铜的钢铁件上采用现行的滚镀光亮镍工艺制备光亮镀镍层。优选的，所述光亮镍镀层的厚度为6～13μm。
在经过滚镀光亮镍后的钢铁件上采用现行的滚镀锡钴合金代铬工艺制备代铬镀层。
优选的，所述代铬镀层的厚度为0.5～3.5μm。
优选的，所述代铬镀层采用超邦化工的CS-150滚镀代铬工艺制备：
CS-151导电盐220～300g/L，CS-154 S锡盐10～20g/L，CS-153 C浓缩钴液8～20mL/L，CS-150 A添加剂8～20mL/L，CS-150 B添加剂15～35mL/L，镀槽电压7～10V，镀槽温度40℃～50℃，镀液pH范围8.5～9.0，滚桶转速7～10r/min，以石墨板作阳极。
在经过滚镀锡钴合金代铬后的钢铁件上制备稀土电解保护膜。
所述稀土电解保护膜采用超邦化工的稀土电解护工艺制备：
氯化镧1～5g/L，钼酸钠5～15g/L，HEDP配位剂5～30g/L，无水碳酸钠100～150g/L，电解液pH范围11.5～12.5（用氢氧化钠溶液调节pH），电解槽电压2～5V，滚筒转速8～10r/min，室温操作，用镀代铬钢铁件作阴极，以钛板作阳极，电解5～10min。
实施例
如图1所示，一种滚镀锡钴合金的代铬镀层，包括钢铁基体1、和在所述钢铁基体1上从内到外依次制备的无氰镀铜层2、光亮镀镍层3、代铬镀层4、及稀土电解保护膜5。
1、前处理：
按现行的前处理工艺对钢铁件基体1进行“化学除油→水洗→除锈→水洗→超声波除油→水洗→盐酸活化→水洗”。
2、无氰滚镀铜：
在经过前处理的钢铁件上采用遵义会通电镀材料有限公司的HT-810聚合硫氰酸盐滚镀铜工艺制备无氰镀铜层2，镀层的厚度为8μm。
聚合硫氰酸钠120g/L，聚合硫氰酸亚铜19g/L，酒石酸钾钠10g/L，HT-810光亮剂1.5mL/L，HT-810走位剂3mL/L，镀槽温度50℃，镀液pH为12.8，镀槽电压6V，滚桶转速10r/min，用无氧电解铜角作阳极。
3、滚镀光亮镍：
钢铁件无氰滚镀铜后采用现行的滚镀光亮镍工艺制备光亮镀镍层3，镀层的厚度为10μm。
4、滚镀代铬：
钢铁件滚镀光亮镍后采用超邦化工的CS-150滚镀代铬工艺制备代铬镀层4，镀层的厚度为3μm。
CS-151导电盐280g/L，CS-154 S锡盐17g/L，CS-153 C浓缩钴液16mL/L，CS-150 A添加剂15mL/L，CS-150 B添加剂25mL/L，镀槽电压8V，镀槽温度45℃，镀液pH为8.8，滚桶转速8r/min，以石墨板作阳极。
5、稀土电解保护：
钢铁件滚镀锡钴合金代铬后采用超邦化工的稀土电解护工艺制备稀土电解保护膜5。
氯化镧3g/L，钼酸钠15g/L，HEDP配位剂20g/L，无水碳酸钠130g/L，电解液pH为12（用氢氧化钠溶液调节pH），电解槽电压3V，滚筒转速8r/min,室温操作，用镀代铬钢铁件作阴极，以钛板作阳极，电解7min。
6、烘干：
钢铁件镀代铬并稀土电解保护后进行“水洗→纯水洗→离心机脱水→80℃烘干15min”。
实施例
如图1所示，一种滚镀锡钴合金的代铬镀层，包括钢铁基体1、和在所述钢铁基体1上从内到外依次制备的无氰镀铜层2、光亮镀镍层3、代铬镀层4、及稀土电解保护膜5。
1、前处理：
按现行的前处理工艺对钢铁件基体1进行“化学除油→水洗→除锈→水洗→超声波除油→水洗→盐酸活化→水洗”。
2、无氰滚镀铜：
在经过前处理的钢铁件上采用遵义会通电镀材料有限公司的HT-810聚合硫氰酸盐滚镀铜工艺制备无氰镀铜层2，镀层厚度为10μm。
聚合硫氰酸钠150g/L，聚合硫氰酸亚铜22g/L，酒石酸钾钠10g/L，HT-810光亮剂1.5mL/L，HT-810走位剂3mL/L，镀槽温度53℃，镀液pH为12.8，镀槽电压6V，滚桶转速10r/min，用无氧电解铜粒作阳极。
3、滚镀光亮镍：
钢铁件无氰滚镀铜后采用现行的滚镀光亮镍工艺制备光亮镀镍层3，镀层厚度为8μm。
4、滚镀代铬：
钢铁件滚镀光亮镍后采用超邦化工的CS-150滚镀代铬工艺制备代铬镀层4，镀层厚度为3μm。
CS-151导电盐240g/L，CS-154 S锡盐15g/L，CS-153 C浓缩钴液14mL/L，CS-150 A添加剂15mL/L，CS-150 B添加剂25mL/L，镀槽电压8V，镀槽温度45℃，镀液pH为8.8，滚桶转速8r/min，以石墨板作阳极。
5、稀土电解保护：
钢铁件滚镀锡钴合金代铬后采用超邦化工的稀土电解护工艺制备稀土电解保护膜5。
氯化镧3g/L，钼酸钠15g/L，HEDP配位剂20g/L，无水碳酸钠130g/L，电解液pH为12（用氢氧化钠溶液调节pH），电解槽电压3V，滚筒转速8r/min,室温操作，用镀代铬钢铁件作阴极，以钛板作阳极，电解10min。
6、烘干：
钢铁件镀代铬并稀土电解保护后进行“水洗→纯水洗→离心机脱水→80℃烘干15min”。
试验例1：
按照实施例1和实施例2的工艺过程在钢铁件上从内到外依次制备无氰镀铜层、光亮镀镍层、代铬镀层、及稀土电解保护膜。按照GB/T 5270-2005《金属基体上的金属覆盖层电沉积和化学沉积层 附着强度试验方法评述》标准以热震法测试镀层结合力，把镀件放在加热炉中加热至300℃保温30min，取出后放入室温的水中骤然冷却，镀层没有出现起泡和脱落。试验表明，本实施例所制备的镀层结构具有良好的结合力。
试验例2：
按照实施例1和实施例2的工艺过程在所述钢铁基体上从内到外依次制备无氰镀铜层、光亮镀镍层、代铬镀层、及稀土电解保护膜。按照GB/T 10125–2021《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》进行中性盐雾试验72h，镀件表面无锈蚀，高于ISO 26945:2011标准的要求。
对比例1
按照实施例1和实施例2的工艺过程在所述钢铁件上从内到外依次制备无氰镀铜层、光亮镀镍层、代铬镀层，然后按传统铬酸钝化工艺制备电解保护膜。按照GB/T 10125–2021《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》进行中性盐雾试验72h，镀件表面也未出现白色腐蚀物。试验表明，本实用新型采用稀土电解保护工艺制备稀土电解保护膜，其耐蚀性与传统的铬酸盐电解保护膜大致相同。
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。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种滚镀锡钴合金的代铬镀层，其特征在于：包括钢铁基体、和在所述钢铁基体上从内到外依次制备的无氰镀铜层、光亮镀镍层、代铬镀层、及稀土电解保护膜。
2.如权利要求1所述的滚镀锡钴合金的代铬镀层，其特征在于：所述无氰镀铜是采用聚合硫氰酸盐镀铜工艺制备的。
3.如权利要求1所述的滚镀锡钴合金的代铬镀层，其特征在于：所述无氰镀铜层的厚度为4～13μm。
4.如权利要求1所述的滚镀锡钴合金的代铬镀层，其特征在于：所述光亮镀镍层的厚度为6～13μm。
5.如权利要求1所述的滚镀锡钴合金的代铬镀层，其特征在于：所述代铬镀层的厚度为0.5～3.5μm。
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| CN202321265124.3U CN219951244U (zh) | 2023-05-24 | 2023-05-24 | 一种滚镀锡钴合金的代铬镀层 |
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