一種環境友好型鎳封‑無鉻鈍化層的製備方法與流程

2023-05-21 13:54:16 2

本發明屬於材料表面處理技術領域，具體涉及一種環境友好型鎳封-無鉻鈍化層的製備方法。

背景技術：

六價鉻對人體健康及生態環境都有極大的危害，致使鉻酸鹽鈍化處理技術逐漸受到限制。歐盟rohs指令規定將於2017年全面禁止含六價鉻的電子產品進入歐洲境內進行銷售，所以無鉻鈍化處理技術取代鉻酸鹽鈍化處理技術已是大勢所催。

光亮鎳上鍍鉻，由於鎳層上少而大的空隙存在，使形成的腐蝕微電流集中在少量的幾個空隙中，使鎳和基體很快受到腐蝕。採用鎳封工藝，以極細的非金屬微粒均勻共沉積於鍍鎳層，然後再進行無鉻鈍化。鎳封鍍層很薄，不影響鍍層光亮度。微粒與鎳共沉積，由於微粒的不導電性，鈍化膜在鎳封表面不連續，腐蝕電流比較均勻地分散於更多的微孔上，從而將縱向腐蝕轉變為橫向腐蝕，所以能顯著地提高鍍層的保護性能。但目前仍缺乏一種易於實現、生產成本低、耐腐蝕性能優異的鎳封微孔無鉻鈍化工藝。

技術實現要素：

針對以上現有技術存在的缺點和不足之處，本發明的目的在於提供一種環境友好型鎳封-無鉻鈍化層的製備方法。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種環境友好型鎳封-無鉻鈍化層的製備方法，包括如下製備步驟：

(1)電沉積ni-sic複合鍍層：將鍍鎳工件置於鎳封複合鍍液中，通過電沉積得到鎳封鍍層；所述鎳封複合鍍液的成分組成為：超細碳化矽2～6g/l、十六烷基三甲基溴化銨0.2g/l、硫酸鎳250g/l、硼酸40g/l、光亮劑10ml/l；

(2)無鉻鈍化處理：將步驟(1)處理的工件置於鈍化液中進行鈍化反應，反應完成後取出、烘乾，得到鎳封-無鉻鈍化層；所述鈍化液的成分組成為：氫氧化鈉10g/l、矽酸鈉5g/l、過硫酸鈉10g/l。

優選地，步驟(1)中所述電沉積的條件為：電流密度為3a/dm2，採用磁力攪拌及空氣攪拌結合的方式，溫度為室溫，電沉積時間為3min。

優選地，所述超細碳化矽的粒度小於1μm。

優選地，所述鎳封複合鍍液的成分組成為：超細碳化矽2g/l、十六烷基三甲基溴化銨0.2g/l、硫酸鎳250g/l、硼酸40g/l、光亮劑10ml/l。

優選地，所述鎳封複合鍍液的成分組成為：超細碳化矽4g/l、十六烷基三甲基溴化銨0.2g/l、硫酸鎳250g/l、硼酸40g/l、光亮劑10ml/l。

優選地，所述鎳封複合鍍液的成分組成為：超細碳化矽6g/l、十六烷基三甲基溴化銨0.2g/l、硫酸鎳250g/l、硼酸40g/l、光亮劑10ml/l。

優選地，所述鎳封複合鍍液通過如下方法製備：將硫酸鎳、硼酸、光亮劑倒入去離子水中，室溫下攪拌至完全溶解，得到混合溶液；然後取部分混合溶液加入超細碳化矽粉末和十六烷基三甲基溴化銨超聲分散均勻，再加入到剩餘混合溶液中，在磁力攪拌及空氣攪拌條件下混合均勻，得到所述鎳封複合鍍液。

優選地，步驟(2)中所述鈍化反應的溫度為50℃，時間為20min。

優選地，所述鈍化液通過如下方法製備：將氫氧化鈉、矽酸鈉倒入去離子水中，室溫下攪拌至完全溶解，然後加入過硫酸鈉室溫下攪拌至完全溶解，得到所述鈍化液。

相對於現有技術，本發明具有如下優點及有益效果：

(1)本發明採用超細sic粉末，首先製備ni-sic複合鍍層，隨後進行無鉻鈍化處理，避免了傳統處理方法中有毒六價鉻的使用，鈍化過程無毒無揮發，對環境友好。

(2)本發明複合鍍層結合強度高，在不影響鍍層體系光亮度的基礎上，賦予鍍層優異的耐腐蝕性能；

(3)本發明的製備工藝過程易於實現，生產成本低，所使用的複合鍍液及鈍化液可循環使用，反覆補填，且廢液易於處理。

附圖說明

圖1為實施例1所製備ni-sic複合鍍層的掃描電子顯微鏡圖；

圖2為實施例2所製備ni-sic複合鍍層的掃描電子顯微鏡圖；

圖3為實施例3所製備ni-sic複合鍍層的掃描電子顯微鏡圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。

實施例1

本實施例鎳封複合鍍液的成分組成為：超細碳化矽2g/l、十六烷基三甲基溴化銨0.2g/l、硫酸鎳250g/l、硼酸40g/l、光亮劑10ml/l。鈍化液成分組成為：氫氧化鈉10g/l、矽酸鈉5g/l、過硫酸鈉10g/l。

上述鎳封複合鍍液按以下步驟製備：

(1)將硫酸鎳、硼酸、光亮劑倒入去離子水中，室溫下攪拌至完全溶解；

(2)從步驟(1)中倒出適量鍍液，加入碳化矽顆粒、十六烷基三甲基溴化銨超聲10min，再倒入步驟(1)鍍液中混合，磁力及空氣攪拌10min。

上述無鉻鈍化液按以下步驟製備：

(1)將氫氧化鈉、矽酸鈉倒入去離子水中，室溫下攪拌至完全溶解；

(2)將過硫酸鈉加入步驟(1)所製備的溶液中，室溫下攪拌至完全溶解，放入恆溫水浴鍋保溫10min。

所述鎳封-無鉻鈍化層通過如下方法製備：

室溫條件下，將鍍鎳工件置於鎳封複合鍍液中，在磁力及空氣攪拌條件下，設置3a/dm2電流密度，電沉積3min，得到ni-sic複合鍍層。將鈍化液加熱至50℃保溫，將電沉積後的工件完全浸入鈍化液中反應20min，取出，烘乾，得到所述鎳封-無鉻鈍化層。

本實施例所製備ni-sic複合鍍層的掃描電子顯微鏡(sem)圖如圖1所示。sem圖中白色顆粒為sic粉末，可以看出在本實施例的條件下sic粉末均勻地分散在鍍層中，有利於提高微孔鈍化層的密度。

實施例2

本實施例鎳封複合鍍液的成分組成為：超細碳化矽4g/l、十六烷基三甲基溴化銨0.2g/l、硫酸鎳250g/l、硼酸40g/l、光亮劑10ml/l。鈍化液成分組成為：氫氧化鈉10g/l、矽酸鈉5g/l、過硫酸鈉10g/l。

上述鎳封複合鍍液按以下步驟製備：

(1)將硫酸鎳、硼酸、光亮劑倒入去離子水中，室溫下攪拌至完全溶解；

(2)從步驟(1)中倒出適量鍍液，加入碳化矽顆粒、十六烷基三甲基溴化銨超聲10min，再倒入步驟(1)鍍液中混合，磁力及空氣攪拌10min。

上述無鉻鈍化液按以下步驟製備：

(1)將氫氧化鈉、矽酸鈉倒入去離子水中，室溫下攪拌至完全溶解；

(2)將過硫酸鈉加入步驟(1)所製備的溶液中，室溫下攪拌至完全溶解，放入恆溫水浴鍋保溫10min。

所述鎳封-無鉻鈍化層通過如下方法製備：

室溫條件下，將鍍鎳工件置於鎳封複合鍍液中，在磁力及空氣攪拌條件下，設置3a/dm2電流密度，電沉積3min，得到ni-sic複合鍍層。將鈍化液加熱至50℃保溫，將電沉積後的工件完全浸入鈍化液中反應20min，取出，烘乾，得到所述鎳封-無鉻鈍化層。

本實施例所製備ni-sic複合鍍層的掃描電子顯微鏡圖如圖2所示。sem圖中白色顆粒為sic粉末，可以看出在本實施例的條件下sic粉末均勻地分散在鍍層中，有利於提高微孔鈍化層的密度。

實施例3

本實施例鎳封複合鍍液的成分組成為：超細碳化矽6g/l、十六烷基三甲基溴化銨0.2g/l、硫酸鎳250g/l、硼酸40g/l、光亮劑10ml/l。鈍化液成分組成為：氫氧化鈉10g/l、矽酸鈉5g/l、過硫酸鈉10g/l。

上述鎳封複合鍍液按以下步驟製備：

(1)將硫酸鎳、硼酸、光亮劑倒入去離子水中，室溫下攪拌至完全溶解；

(2)從步驟(1)中倒出適量鍍液，加入碳化矽顆粒、十六烷基三甲基溴化銨超聲10min，再倒入步驟(1)鍍液中混合，磁力及空氣攪拌10min。

上述無鉻鈍化液按以下步驟製備：

(1)將氫氧化鈉、矽酸鈉倒入去離子水中，室溫下攪拌至完全溶解；

(2)將過硫酸鈉加入步驟(1)所製備的溶液中，室溫下攪拌至完全溶解，放入恆溫水浴鍋保溫10min。

所述鎳封-無鉻鈍化層通過如下方法製備：

室溫條件下，將鍍鎳工件置於鎳封複合鍍液中，在磁力及空氣攪拌條件下，設置3a/dm2電流密度，電沉積3min，得到ni-sic複合鍍層。將鈍化液加熱至50℃保溫，將電沉積後的工件完全浸入鈍化液中反應20min，取出，烘乾，得到所述鎳封-無鉻鈍化層。

本實施例所製備ni-sic複合鍍層的掃描電子顯微鏡圖如圖3所示。sem圖中白色顆粒為sic粉末，可以看出在本實施例的條件下sic粉末均勻地分散在鍍層中，有利於提高微孔鈍化層的密度。

將實施例1～3所得鎳封-無鉻鈍化層和未經過鎳封-鈍化處理的鍍鎳工件進行性能對比測試。電化學腐蝕測試採用三電極體系，腐蝕液為3.5wt.％nacl水溶液，測試溫度為室溫(25℃)，參比電極為ag/agcl/sat.kcl。結果如表1所示。

表1

表1中ecorr為腐蝕電位，icorr為腐蝕電流密度，βa和βc分別為陽極反應和陰極反應的塔菲爾斜率，rp為極化電阻。試樣的耐腐蝕性能主要取決於腐蝕電流密度和極化電阻的大小，由表中可知，實施例1～3與未處理的鍍鎳工件相比，腐蝕電流密度均減小，極化電阻值均有所提高，說明本發明的方法顯著提高了鍍層的耐腐蝕性能。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。