具有高硬度的鎳‑鉻納米層壓塗層或包層的製作方法
2023-06-16 19:31:46 2
本申請要求2014年9月18日提交的美國臨時專利申請號62/052,437的權益，所述申請以引用的方式整體併入本文。此外，2013年3月15日提交的美國臨時專利申請號61/802,112和2014年3月17日提交的國際申請PCT/US2014/030381的公開內容明確地以引用的方式整體併入本文。
背景
電沉積被認為是用於在各種導電材料(包括金屬、合金、導電聚合物等)上形成緻密塗層或包層的低成本方法。電沉積也已在各種工程應用中通過將足夠的材料併入非導電聚合物中以使其具有足夠的導電性或通過處理表面以使其導電(例如通過無電沉積鎳、銅、銀、鎘等)而成功地用於將納米層壓塗層或包層沉積在非導電材料如非導電聚合物上。
電沉積還已被證明為用於生產層壓和納米層壓塗層、包層、材料和物體的可行方式，其中單個層壓層可在金屬、陶瓷、有機-金屬組合物的組成和/或微結構特徵方面不同。層壓塗層或包層和材料、並且特別是納米層壓金屬由於其獨特的韌性、抗疲勞性、熱穩定性、耐磨損/磨耗性和化學特性而是出於各種目的令人感興趣的，包括結構、熱和耐腐蝕應用。
概述
本公開尤其涉及生產具有高硬度的NiCr納米層壓材料。所述材料具有多種用途，包括但不限於，製備保護下層基底並且還可增加其強度的塗層或包層。在一個實施方案中，硬NiCr塗層或包層和材料是耐磨損/磨耗性的並且在摩擦學應用中適用作耐磨損塗層或包層。在另一個實施方案中，硬NiCr塗層或包層防止對下層基底的損壞。當NiCr材料作為比它所放置於其上的下層材料更加惰性的塗層或包層施加時，它可充當耐腐蝕阻擋塗層或包層。
描述
1.1概述
本公開涉及生產層壓材料的方法，並且涉及包括各自包含鎳或鎳和鉻的多個層的塗層或包層。通過電沉積製備的材料在不添加其他元素或熱處理的情況下具有大於約750的維氏硬度。
一些實施方案涉及一種用於在基底或心軸上形成含有鎳和鉻的多層塗層或包層的電沉積方法，所述方法包括：
(a)提供包含鎳鹽和/或鉻鹽的電解質溶液；
(b)提供用於電沉積的導電基底或心軸；
(c)使所述基底或心軸的表面的至少一部分與所述電解質溶液相接觸；
(d)使晶種層電鍍電流通過所述基底或心軸以在所述基底或心軸上沉積含有鎳和鉻的晶種層，其中所述晶種層包含大於約90重量％的鎳；
(e)使第一電流通過所述基底或心軸以沉積鎳-鉻合金第一層，所述第一層包含約5重量％至約35重量％的鉻；
(f)使第二電流通過所述基底以沉積含有鎳和鉻的第二層，所述第二層包含大於約90重量％的鎳；以及
(g)重複步驟(e)和(f)四次或更多次，從而在所述基底或心軸的表面上產生具有晶種層和交替的第一層和第二層的多層塗層或包層。
所述方法還可包括以下步驟：使所述基底或心軸與所述塗層或包層分離，其中所述塗層或包層形成由層壓材料構成的物體。
通過所述方法產生的高硬度塗層或包層通常具有交替的第一層和第二層。在一些實施方案中，所述第一層各自是約125nm至約175nm厚，並且包含約5重量％至約35重量％的鉻，餘量通常包含鎳；並且所述第二層各自是約25nm至約75nm厚，並且包含大於約90重量％的鎳，餘量通常包含鉻。在其他實施方案中，第一層和第二層中的鉻百分比和鎳百分比可在上述範圍之外變化，並且所述第一層和第二層可比上述第一層和第二層厚度更厚或更薄。
1.2定義
如本文所用的「層壓」或「層壓的」是指包括一系列層的材料，包括納米層壓材料。
如本文所用的「納米層壓」或「納米層壓的」是指包括一系列小於1微米層的材料。
除非另外說明，否則作為百分比給出的所有組成是作為重量％給出。
1.3納米層壓NiCr塗層和包層
1.3.1納米層壓NiCr材料和塗層或包層以及其製備方法
電沉積已被證明為用於生產納米層壓金屬材料和塗層或包層的可行方式，其中單個層壓層可在金屬組分的組成或結構方面不同。此外，電沉積允許包括其他組分，如陶瓷顆粒和有機-金屬組分。
具有帶有不同組成的層的多層層壓材料可通過將心軸或基底從一個浴移動至另一個浴並且電沉積一層最終材料來實現。每個浴表示不同的參數組合，所述參數可保持恆定或者以系統方式變化。因此，可通過在兩個或更多個不同電解質組成的電解質浴中和/或在不同電鍍條件(例如，電流密度和質量傳遞控制)下交替地電鍍基底或心軸來製備層壓材料。或者，可使用單個電解質浴通過改變電沉積參數如所施加的電壓、電流密度、混合速率、基底或心軸運動(例如旋轉)速率和/或溫度來製備層壓材料。通過改變那些和/或其他參數，可在單個浴中產生具有帶有不同金屬含量的層的層壓材料。
本公開的實施方案提供用於通過電沉積在基底或心軸上形成含有鎳和鉻的多層塗層或包層的方法，所述方法包括：
(a)提供包含鎳鹽和/或鉻鹽的電解質溶液；
(b)提供用於電沉積的導電基底或心軸；
(c)使所述基底或心軸的表面的至少一部分與所述電解質溶液相接觸；
(d)使晶種層電鍍電流通過所述基底或心軸以在所述基底或心軸上沉積含有鎳和鉻的晶種層，其中所述晶種層包含大於約90重量％的鎳；
(e)使第一電流通過所述基底或心軸以沉積鎳-鉻合金第一層，所述第一層包含約5重量％至約35重量％的鉻；
(f)使第二電流通過所述基底以沉積含有鎳和鉻的第二層，所述第二層包含大於約90重量％的鎳；以及
(g)重複步驟(e)和(f)四次或更多次，從而在所述基底或心軸的表面上產生具有晶種層和交替的第一層和第二層的多層塗層或包層。
本文的方法的實施方案可另外包括使基底或心軸與塗層或包層分離的步驟。
所述方法的實施方案可在使所述第一電流通過之前另外包括以下步驟：在陰極擴散層經由施加晶種層電鍍電流通過基底來動態操縱鉻離子的濃度和形態；並且沉積具有小於0.1微米(例如，小於0.09、0.08、0.07或0.05微米)的表面粗糙度(算術平均粗糙度或Ra)並且包含約5重量％至約35重量％(例如，約5重量％至約10重量％、約10重量％至約20重量％、約10重量％至約25重量％或約20重量％至約35重量％)鉻的鎳-鉻合金第一層。
在採用分開的浴來沉積第一層和第二層的情況下，步驟(f)包括使在其上沉積有第一層的基底或心軸的至少一部分與所述一種或多種電解質溶液(浴)中的第二種相接觸，然後使第二電流通過所述基底，以在所述表面上沉積包括鎳-鉻合金的第二層。
在需要電鍍材料作為「電鑄」的物體或作為與基底或心軸分離的材料的情況下，所述方法還可包括使所述基底或心軸與電鍍塗層或包層分離的步驟。在將採用使電鍍材料與基底或心軸分離的步驟的情況下，可使用不會與塗層或包層形成緊密結合的電極(心軸)，如鈦電極(心軸)。
在使用單個浴來沉積第一層和第二層的實施方案中，提供一種或多種電解質溶液包括提供包含鎳鹽和鉻鹽的單一電解質溶液。使電流通過基底或心軸的步驟包括使所述電流在所述第一電流密度與所述第二電流密度之間交替地脈衝預定持續時間，其中所述第一電流密度有效於電沉積包含鎳和鉻的合金的第一組合物，並且所述第二電流密度有效於電沉積包含鎳或包含鎳和鉻的組合物(例如，合金)的第二組合物。重複所述過程以在所述基底或心軸的表面的至少一部分上產生具有交替的第一層和第二層的多層合金。
無論層壓材料是通過在多於一個浴中電鍍(例如，在兩個不同的浴中交替地電鍍)還是在單個浴中電鍍，所採用的電解質可以是水性的或非水性的。在採用水浴的情況下，它們可得益於添加一種或多種、兩種或更多種或三種或更多種絡合劑，所述絡合劑可特別適用於絡合+3價的鉻。可在水浴中採用的絡合劑是以下中的一種或多種：檸檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、三乙醇胺(TEA)、乙二胺(En)、甲酸、乙酸、羥基乙酸、丙二酸或其任一種的鹼金屬鹽或銨鹽。在一些實施方案中，在電鍍中使用的電解質包含Cr+3鹽(例如，三-鉻電鍍浴)。在其他實施方案中，在電鍍中使用的電解質包含Cr+3和一種或多種絡合劑，所述絡合劑選自檸檬酸、甲酸、乙酸、羥基乙酸、丙二酸、或其任一種的鹼金屬鹽或銨鹽。在其他實施方案中，在電鍍中使用的電解質包含Cr+3和一種或多種含有胺的絡合劑，所述絡合劑選自EDTA、TEA、En或其任一種的鹽。
進行電沉積方法的溫度可改變電沉積物的組成。當所採用的電解質是水性的時，電沉積方法通常將被保持在約18℃至約45℃(例如，18℃至約35℃)的範圍內以用於沉積第一層和第二層。
對第一層和第二層的電沉積的恆電位和恆電流兩者的控制是可能的，不管那些層是從不同電解質浴還是從單一浴施加的。在一些實施方案中，採用單一電解質浴並且對於第一層的沉積，第一電流在約100至約300mA/cm2的範圍內，並且對於第二層的沉積，第二電流在約20至約60mA/cm2的範圍內。在此類實施方案中，將第一電流施加至基底或心軸持續約50毫秒至約500毫秒，並且將第二電流施加至基底或心軸持續約50毫秒至約500毫秒。在其他實施方案中，其中電沉積交替的含Ni和/或Ni/Cr層，電沉積可採用DC電鍍的周期、接著脈衝電鍍的周期。在實施方案中，幾乎純的鎳層的電鍍可通過直流或通過脈衝電鍍進行。
在此類實施方案中，將第一電流以約100至約300mA/cm2的電流密度以約50毫秒至約500毫秒範圍內的脈衝施加至基底或心軸，並且將第二電流以約20至約60mA/cm2的電流密度以約50毫秒至約500毫秒範圍內的脈衝施加至基底或心軸。在此類實施方案中，所得到的塗層或包層具有與鎳和鉻層交替的基本上純鎳的層。
在施加第一層和第二層之前，將包含大於約90重量％(例如，約90.00重量％直至約100重量％、約90重量％至約92重量％、約92重量％至約95重量％、約94重量％至約98重量％、約95重量％直至約100重量％、約96重量％至約100重量％、約97.00重量％至約99.99重量％、約98.00重量％至約99.99重量％、約99.00重量％至約99.99重量％)鎳的晶種層施加至基底或心軸上。在還施加衝擊層的情況下，在晶種層之前施加衝擊層。
為了確保NiCr塗層或包層與基底的足夠結合，需要製備基底以用於電沉積(例如，表面必須是清潔的和電化學活性的並且粗糙度被確定在適當範圍內)。此外，取決於基底，可能需要採用衝擊層，特別是在基底是先前已經通過無電電鍍或通過其表面的化學轉化而賦予導電性的聚合物或塑料的情況下，如在用於鋁的鋅酸鹽處理的情況下，其在無電或帶電沉積之前進行。在施加衝擊層的情況下，其可選自許多金屬中的任一種，所述金屬包括但不限於，銅、鎳、鋅、鎘、鉑等。在一些實施方案中，衝擊層是約100nm至約1,000nm或約250nm至約2,500nm厚的鎳或鎳合金。在其他實施方案中，在基底是通過金屬的無電沉積而賦予導電性的非導電聚合物材料的情況下，通過無電電鍍沉積的金屬組合物可充當衝擊層。
硬納米層壓材料(如通過上述方法產生的塗層和包層)通常除了施加至基底的晶種層和任何衝擊層之外還將包括交替的第一層和第二層。第一層各自具有獨立地選自以下範圍的厚度：約25nm至約75nm、約25nm至約50nm、約35nm至約65nm、約40nm至約60nm或約50nm至約75nm。第二層各自具有獨立地選自以下範圍的厚度：約75nm至約225nm、約100至約200nm、約125nm至約175nm、約125nm至約150nm、約135nm至約165nm、約140nm至約160nm或約150nm至約175nm。
第一層通常可包含選自以下範圍之一的鉻重量百分比：約7％至約32％、約10％至約30％、約12％至約28％、約10％至約32％、約10％至約18％、約10％至約16％、約9％至約17％、約9％至約19％、約20％至約32％、約10％至約20％、約15％至約30％、約16％至約25％以及約18％至約27％。第一層的餘量可以是鎳，或對於每個第二層可包含鎳和一種或多種、兩種或更多種、三種或更多種或四種或更多種獨立地(例如)選自諸如C、Co、Cu、Fe、In、Mn、Mo、P、Nb、Ni和W的元素的另外元素。在一些實施方案中，第一層的餘量對於每個層各自獨立地包含鎳和一種或多種、兩種或更多種或三種或更多種獨立地選自C、Co、Cr、Cu、Mo、P、Fe、Ti和W(例如C、Co、Cr、Cu、Mo、P、Fe和W，或者可替代地Co、Cr、Cu、Mo、Fe和W)的元素。
第二層通常可包含以下範圍之一的鎳重量百分比：約90.00％直至約100％、約90％至約92％、約92％至約95％、約94％至約98％、約96％直至約100％、約97.00％至約99.99％、約98.00％至約99.99％以及約99.00％至約99.99％。第二層的餘量可以是鉻，或對於每個第二層可包含一種或多種、兩種或更多種、三種或更多種或四種或更多種獨立地(例如)選自諸如C、Co、Cr、Cu、Fe、In、Mn、Nb、Sn、W、Mo和P的元素的另外元素。在一些實施方案中，第二層的餘量各自獨立地包含鉻和對於每個層一種或多種獨立地(例如)選自諸如C、Co、Cu、Fe、Ni、W、Mo和/或P的元素的另外元素。在本文所述的實施方案中，對於被認為存在的任何這種另外的元素，其必須以大量，即不少於選自以下量的量存在於電沉積材料中：0.005重量％、0.01重量％、0.05重量％或0.1重量％。
包括如本文所述製備的塗層和包層的層壓或納米層壓材料包括兩個或更多個、三個或更多個、四個或更多個、六個或更多個、八個或更多個、十個或更多個、二十個或更多個、四十個或更多個、五十個或更多個、100個或更多個、200個或更多個、500個或更多個或1，000個或更多個交替的第一層和第二層。在所述實施方案中，第一層和第二層被計數為第一層和第二層的對。因此，各自具有第一層和第二層的兩個層由總計四個層壓層組成(即，每個層單獨地計數)。
除了製備硬NiCr材料的方法之外，本公開涉及硬NiCr材料，包括通過以上所述的方法製備的硬NiCr塗層或包層和電鑄NiCr物體。
1.3.2納米層壓NiCr塗層或包層的特性和應用
1.3.2.1表面特性
本文所述的硬NiCr材料的實施方案具有多種特性，所述特性使得它們適用於工業目的和裝飾目的。所施加的塗層或包層是自流平的並且取決於最外層的確切組成可以對可見光具有反射性。因此，硬NiCr材料可充當需要反射金屬表面的各種應用中的鉻鍍層的替代物。這類應用包括但不限於鏡子、汽車細節如保險槓或擋泥板、裝飾面層等。
在一些實施方案中，本文所述的層壓NiCr塗層或包層具有小於0.1微米(例如，0.09、0.08、0.07或0.05微米)的表面粗糙度(算術平均粗糙度或Ra)。
1.3.2.2硬度
通過使用納米層壓，有可能使NiCr合金的硬度增加至高於針對未進行熱處理且具有與硬NiCr納米層壓材料相同厚度和平均組成的均勻電沉積的NiCr組合物(合金)所觀察到的硬度。本文公開的層壓NiCr材料的實施方案具有通過ASTM E384-11e1測量的在選自以下的範圍內的維氏硬度(顯微硬度)值：550-750、550-600、600-650、650-700、700-750、750-1000、1000-1100、1100至1200或1200或更高；或者可替代地，在不進行熱處理的情況下，大於750、800、850、900、950、1000、1050、1100、1150、1200或更高的硬度值。在第一層和第二層中存在其他元素如B、P或C的情況下使用熱處理可增加塗層或包層的硬度。
在其他實施方案中，本文所述的NiCr材料包括基本上由鎳或鎳-鉻合金組成的交替第一層和第二層。在不進行熱處理的情況下這類材料具有通過ASTM E384-11e1測量的550-750、550-600、600-650、650-700、700-750、750-800、800-850、850-900、900-1000、1000-1100、1100至1200或1200或更高的維氏顯微硬度。
在一些實施方案中，本文所述的NiCr材料包括由鎳或鎳-鉻合金組成的交替第一層和第二層。在不進行熱處理的情況下這類材料具有通過ASTM E384-11e1測量的在選自以下的範圍內的維氏顯微硬度：550-750、550-600、600-650、650-700、700-750、750-800、800-850、850-900、900-1,000或1,000-1,100。
1.3.2.3耐磨耗性
由於其高硬度，本文公開的層壓NiCr材料的實施方案適用作提供耐磨耗性的方式，尤其是當它們被用作塗層或包層時。當在配備有CS-10輪和250g負載且對於兩種樣品在室溫下在相同速度下(例如95RPM)操作的泰伯耐磨性測定儀(Taber Abraser)上進行測試時，本文公開的未進行熱處理的納米層壓NiCr塗層或包層的實施方案展示與未進行熱處理且具有與硬NiCr納米層壓材料相同厚度和平均組成的均勻電沉積NiCr組合物(合金)相比少5％、10％、20％、30％或40％的重量損失。在其他實施方案中，當根據ASTM D4060進行測試時，層壓NiCr組合物展示與其均勻對應物(例如，具有層壓NiCr組合物的平均組成的均勻電沉積對應物)相比更高的耐磨耗性。
1.3.2.4腐蝕保護
有機、陶瓷、金屬和含金屬塗層或包層在腐蝕環境中的行為主要取決於它們的化學性質、微結構、粘附性、厚度以及與它們所施加的基底的電化學相互作用。
NiCr通常充當比它將被施加的基底(如基於鐵的基底)電負性更強(更加惰性)的阻擋塗層或包層。因此，NiCr塗層或包層通過形成針對氧和可引起腐蝕損壞(包括氧化腐蝕)的其他試劑(例如，水、酸、鹼、鹽和/或H2S)的阻擋而起作用。當比其下層基底更加惰性的阻擋塗層或包層被損毀或刮擦時，或者如果覆蓋不完全，則所述塗層或包層將不起作用並且可能加速在基底-塗層或包層界面處的基底腐蝕的進展，從而導致對基底的優先攻擊。因此，由本文所述的硬NiCr塗層或包層製備的塗層或包層的實施方案提供優於更軟的NiCr納米層壓塗層或包層的優點，因為它們不太可能允許刮擦到達易受腐蝕的基底的表面。由本文所述的硬NiCr層壓塗層或包層的一些實施方案提供的另一個優點是其完全緻密的結構，其不含從塗層或包層的表面延伸至基底的任何顯著孔隙或微裂紋。在一些實施方案中，為了避免微裂紋的形成，第一層可以是富含鎳的韌性層，其阻止從塗層或包層表面至基底的連續裂紋的形成。在高鉻層中出現微裂紋的程度上，它們可以是較小的且緊密間隔開的。缺少孔隙和連續微裂紋更有效地阻止腐蝕劑到達下層基底並且使本文所述的層壓NiCr塗層或包層比等厚度的電沉積鉻更有效地作為針對基底的氧化損壞的阻擋塗層或包層。
2.0某些實施方案
1.一種用於通過電沉積在基底或心軸的表面上形成多層塗層或包層的方法，所述方法包括：
(a)提供包含鎳鹽和/或鉻鹽的電解質溶液；
(b)提供用於電沉積的導電基底或心軸；
(c)使所述基底或心軸的所述表面的至少一部分與所述電解質溶液相接觸；
(d)使晶種層電鍍電流通過所述基底或心軸以在所述基底或心軸上沉積含有鎳和鉻的晶種層，其中所述晶種層包含大於約90重量％的鎳；
(e)使第一電流通過所述基底或心軸以沉積鎳-鉻合金第一層，所述第一層包含約5重量％至約35重量％的鉻；
(f)使第二電流通過所述基底以沉積含有鎳和鉻的第二層，所述第二層包含大於約90重量％的鎳；
(g)重複步驟(e)和(f)四次或更多次，從而在所述基底或心軸的所述表面上產生具有晶種層和交替的第一層和第二層的多層塗層或包層；以及
(h)任選地使所述基底或心軸與所述塗層或包層分離。
2.如實施方案1所述的方法，其中所述晶種層電鍍電流具有選自由以下組成的組的密度：約20至約60mA/cm2、約20至約50mA/cm2、約30至約60mA/cm2、約30至約50mA/cm2、約25至約55mA/cm2、約20至約45mA/cm2、約20至約35mA/cm2、約30至約45mA/cm2、約30至約40mA/cm2、以及約40至約50mA/cm2。
3.如實施方案1或實施方案2所述的方法，其中所述晶種層電鍍電流具有選自由以下組成的組的密度：約20mA/cm2、約25mA/cm2、約30mA/cm2、約35mA/cm2、約40mA/cm2、約45mA/cm2、約50mA/cm2、約55mA/cm2、以及約60mA/cm2。
4.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述晶種層電鍍電流被施加至所述基底或心軸持續選自由以下組成的組的時間段：約1分鐘至約10分鐘、約1分鐘至約5分鐘、約3分鐘至約8分鐘、約5分鐘至約10分鐘、約2分鐘至約6分鐘、約4分鐘至約8分鐘以及約6分鐘至約10分鐘。
5.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述晶種層包含選自由以下組成的組的重量百分比範圍的鎳(Ni wt.％)：約90.00直至約100、約90至約92、約92至約95、約94至約98、約95直至約100、約96至約100、約97.00至約99.99、約98.00至約99.99、以及約99.00至約99.99。
6.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述第一電流具有選自由以下組成的組的範圍內的密度：約100至約300mA/cm2、約100至約200mA/cm2、約200至約300mA/cm2、約150至約250mA/cm2、約150至約290mA/cm2、以及約160至約280mA/cm2。
7.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述第一電流具有選自由以下組成的組的密度：約160mA/cm2、約180mA/cm2、約200mA/cm2、約220mA/cm2、約240mA/cm2、以及約260mA/cm2。
8.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述第一電流施加持續選自由以下組成的組的時間段：約50毫秒至約500毫秒、約50毫秒至約100毫秒、約100毫秒至約200毫秒、約200毫秒至約300毫秒、約200毫米至約400毫秒、約300毫秒至約400毫秒、約400毫秒至約500毫秒、以及約100毫秒至約400毫秒。
9.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述第二電流具有選自由以下組成的組的範圍內的密度：約20至約60mA/cm2、約20至約50mA/cm2、約30至約60mA/cm2、約30至約50mA/cm2、約25至約55mA/cm2、約20至約45mA/cm2、約20至約35mA/cm2、約30至約45mA/cm2、約30至約40mA/cm2、以及約40至約50mA/cm2。
10.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述第二電流具有選自由以下組成的組的密度：約20mA/cm2、約25mA/cm2、約30mA/cm2、約35mA/cm2、約40mA/cm2、約45mA/cm2、約50mA/cm2、約55mA/cm2、以及約60mA/cm2。
11.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述第二電流施加持續選自由以下組成的組的時間段：約50毫秒至約500毫秒、約50毫秒至約100毫秒、約100毫秒至約200毫秒、約200毫秒至約300毫秒、約200毫米至約400毫秒、約300毫秒至約400毫秒、約400毫秒至約500毫秒、以及約100毫秒至約400毫秒。
12.如任何前述實施方案所述的方法，其中步驟(e)和(f)重複多於10、20、50、100、200、400、500、1,000、2,000、5,000、7,500或10,000次。
13.如任何前述實施方案所述的方法，其中步驟(e)和(f)重複約4至10,000次、約5至5,000次、約5至2,500次、以及約5至2,000次。
14.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述第一層中的一個、兩個、三個、四個或更多個包含選自由以下組成的組的重量百分比範圍的鉻(Cr wt.％)：約7至約32、約10至約30、約12至約28、約10至約32、約10至約18、約10至約16、約9至約17、約9至約19、約20至約32、約10至約20、約15至約30、約16至約25、以及約18至約27。
15.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述第一層各自包含選自由以下組成的組的重量百分比範圍的鉻(Cr wt.％)：約5至約35、約10至約30、約12至約28、約10至約32、約10至約18、約10至約16、約9至約17、約9至約19、約20至約32、約10至約20、約15至約30、約16至約25、以及約18至約27。
16.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述第二層中的一個、兩個、三個、四個或更多個包含選自由以下組成的組的重量百分比範圍的鎳(Ni wt.％)：約90.00直至約100、約90至約92、約92至約95、約94至約98、約95直至約100、約96直至約100、約97.00至約99.99、約98.00至約99.99、以及約99.00至約99.99。
17.如任何前述實施方案所述的方法，其中所述第二層各自包含選自由以下組成的組的重量百分比範圍的鎳(Ni wt.％)：約90.00直至約100、約90至約92、約92至約95、約94至約98、約96直至約100、約97.00至約99.99、約98.00至約99.99、以及約99.00至約99.99。
18.一種用於通過電沉積在基底或心軸的表面上形成多層塗層或包層的方法，所述方法包括：
(a)提供包含鎳鹽和/或鉻鹽的電解質溶液，可由所述電解質溶液電沉積鎳和/或鉻；
(b)提供用於電沉積的導電基底或心軸；
(c)使所述基底或心軸的所述表面的至少一部分與所述電解質溶液相接觸；
(d)使具有約30至約50mA/cm2密度的晶種層電鍍電流持續約1分鐘至約5分鐘的時間段通過所述基底或心軸以在所述基底或心軸上沉積含有鎳和鉻的晶種層，其中所述晶種層包含大於約90重量％的鎳；
(e)使具有約100至約300mA/cm2密度的第一電流持續約200毫秒至約400毫秒的時間段通過所述基底或心軸以沉積鎳-鉻合金第一層，所述第一層包含約5重量％至約35重量％的鉻；
(f)使具有約30至約50mA/cm2密度的第二電流持續約200毫秒至約400毫秒的時間段通過所述基底以沉積含有鎳和鉻的第二層，所述第二層包含大於約90重量％的鎳；
(g)重複步驟(e)和(f)10次或更多次，從而在所述基底或心軸的所述表面上產生具有晶種層和交替的第一層和第二層的多層塗層或包層；以及
(h)任選地使所述基底或心軸與所述塗層或包層分離。
19.一種用於通過電沉積在基底或心軸的表面上形成多層塗層或包層的方法，所述方法包括：
(a)提供包含鎳鹽和/或鉻鹽的電解質溶液，可由所述電解質溶液電沉積鎳和/或鉻；
(b)提供用於電沉積的導電基底或心軸；
(c)使所述基底或心軸的所述表面的至少一部分與所述電解質溶液相接觸；
(d)使具有約35至約45mA/cm2密度的晶種層電鍍電流持續約1分鐘至約3分鐘的時間段通過所述基底或心軸以在所述基底或心軸上沉積含有鎳和鉻的晶種層，其中所述晶種層包含大於約90重量％的鎳；
(e)使具有約150至約260mA/cm2密度的第一電流持續約250毫秒至約350毫秒的時間段通過所述基底或心軸以沉積鎳-鉻合金第一層，所述第一層包含約5重量％至約35重量％的鉻；
(f)使具有約35至約45mA/cm2密度的第二電流持續約250毫秒至約350毫秒的時間段通過所述基底以沉積含有鎳和鉻的第二層，所述第二層包含大於約90重量％的鎳；
(g)重複步驟(e)和(f)10次或更多次，從而在所述基底或心軸的所述表面上產生具有晶種層和交替的第一層和第二層的多層塗層或包層；以及
(h)任選地使所述基底或心軸與所述塗層或包層分離。
20.根據實施方案18或19所述的方法，其中所述第一層中的一個、兩個、三個、四個或更多個包含在約12至26的重量百分比範圍的鉻(Cr wt.％)。
21.根據實施方案18-20中任一項所述的方法，其中所述第二層中的一個、兩個、三個、四個或更多個包含在至少95％的重量百分比範圍的鎳(Ni wt.％)。
權利要求書(按照條約第19條的修改)
1.一種用於通過電沉積在基底或心軸的表面上形成多層塗層或包層的方法，所述方法包括：
(a)提供包含鎳鹽和/或鉻鹽的電解質溶液；
(b)提供用於電沉積的導電基底或心軸；
(c)使所述基底或心軸的所述表面的至少一部分與所述電解質溶液相接觸；
(d)使晶種層電鍍電流通過所述基底或心軸以在所述基底或心軸上沉積含有鎳和鉻的晶種層，其中所述晶種層包含大於約90重量％的鎳；
(e)使第一電流通過所述基底或心軸以沉積鎳-鉻合金第一層，所述第一層包含約5重量％至約35重量％的鉻；
(f)使第二電流通過所述基底以沉積含有鎳和鉻的第二層，所述第二層包含大於約90重量％的鎳；
(g)重複步驟(e)和(f)四次或更多次，從而在所述基底或心軸的所述表面上產生具有晶種層和交替的第一層和第二層的多層塗層或包層；以及
(h)任選地使所述基底或心軸與所述塗層或包層分離。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述晶種層電鍍電流具有約20至約60mA/cm2的密度。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述晶種層電鍍電流具有選自由以下組成的組的密度：約20mA/cm2、約25mA/cm2、約30mA/cm2、約35mA/cm2、約40mA/cm2、約45mA/cm2、約50mA/cm2、約55mA/cm2、以及約60mA/cm2。
4.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述晶種層電鍍電流被施加至所述基底或心軸持續約1分鐘至約10分鐘的時間段。
5.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述晶種層包含選自約90.00％直至約100％的重量百分比範圍的鎳(Ni wt.％)。
6.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述第一電流具有選自約100至約300mA/cm2範圍內的密度。
7.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述第一電流具有選自由以下組成的組的密度：約160mA/cm2、約180mA/cm2、約200mA/cm2、約220mA/cm2、約240mA/cm2、以及約260mA/cm2。
8.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述第一電流被施加持續選自約50毫秒至約500毫秒的時間段。
9.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述第二電流具有約20至約60mA/cm2範圍內的密度。
10.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述第二電流具有選自由以下組成的組的密度：約20mA/cm2、約25mA/cm2、約30mA/cm2、約35mA/cm2、約40mA/cm2、約45mA/cm2、約50mA/cm2、約55mA/cm2、以及約60mA/cm2。
11.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述第二電流被施加持續選自約50毫秒至約500毫秒的時間段。
12.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中步驟(e)和(f)重複多於50次。
13.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中步驟(e)和(f)重複約4至10,000次。
14.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述第一層中的兩個或更多個包含約7％至約32％的重量百分比的鉻(Cr wt.％)。
15.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述第一層各自包含約5％至約35％的重量百分比的鉻(Cr wt.％)。
16.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述第二層中的兩個或更多個包含約90.00％至約100％的重量百分比的鎳(Ni wt.％)。
17.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述第二層各自包含約90.00％至約100％的重量百分比的鎳(Ni wt.％)。
18.一種用於通過電沉積在基底或心軸的表面上形成多層塗層或包層的方法，所述方法包括：
(a)提供包含鎳鹽和/或鉻鹽的電解質溶液，可由所述電解質溶液電沉積鎳和/或鉻；
(b)提供用於電沉積的導電基底或心軸；
(c)使所述基底或心軸的所述表面的至少一部分與所述電解質溶液相接觸；
(d)使具有約30至約50mA/cm2密度的晶種層電鍍電流持續約1分鐘至約5分鐘的時間段通過所述基底或心軸以在所述基底或心軸上沉積含有鎳和鉻的晶種層，其中所述晶種層包含大於約90重量％的鎳；
(e)使具有約100至約300mA/cm2密度的第一電流持續約200毫秒至約400毫秒的時間段通過所述基底或心軸以沉積鎳-鉻合金第一層，所述第一層包含約5重量％至約35重量％的鉻；
(f)使具有約30至約50mA/cm2密度的第二電流持續約200毫秒至約400毫秒的時間段通過所述基底以沉積含有鎳和鉻的第二層，所述第二層包含大於約90重量％的鎳；
(g)重複步驟(e)和(f)10次或更多次，從而在所述基底或心軸的所述表面上產生具有晶種層和交替的第一層和第二層的多層塗層或包層；以及
(h)任選地使所述基底或心軸與所述塗層或包層分離。
19.一種用於通過電沉積在基底或心軸的表面上形成多層塗層或包層的方法，所述方法包括：
(a)提供包含鎳鹽和/或鉻鹽的電解質溶液，可由所述電解質溶液電沉積鎳和/或鉻；
(b)提供用於電沉積的導電基底或心軸；
(c)使所述基底或心軸的所述表面的至少一部分與所述電解質溶液相接觸；
(d)使具有約35至約45mA/cm2密度的晶種層電鍍電流持續約1分鐘至約3分鐘的時間段通過所述基底或心軸以在所述基底或心軸上沉積含有鎳和鉻的晶種層，其中所述晶種層包含大於約90重量％的鎳；
(e)使具有約150至約260mA/cm2密度的第一電流持續約250毫秒至約350毫秒的時間段通過所述基底或心軸以沉積鎳-鉻合金第一層，所述第一層包含約5重量％至約35重量％的鉻；
(f)使具有約35至約45mA/cm2密度的第二電流持續約250毫秒至約350毫秒的時間段通過所述基底以沉積含有鎳和鉻的第二層，所述第二層包含大於約90重量％的鎳；
(g)重複步驟(e)和(f)10次或更多次，從而在所述基底或心軸的所述表面上產生具有晶種層和交替的第一層和第二層的多層塗層或包層；以及
(h)任選地使所述基底或心軸與所述塗層或包層分離。
20.根據權利要求18或19所述的方法，其中所述第一層中的兩個或更多個包含在約12％至26％的重量百分比範圍的鉻(Cr wt.％)。
21.根據權利要求20所述的方法，其中所述第二層中的兩個或更多個包含至少95重量％的鎳。