响应曲面法优化氯化物体系三价铬电沉积工艺

[目的]三价铬电沉积过程中伴随的剧烈析氢反应导致局部pH升高,是镀速急剧下降、镀层难以增厚及镀层性能恶化的主要原因。[方法]采用甲酸钠、草酸钠和尿素为氯化物体系三价铬电镀的配位剂,以在150 mA/cm²电流密度下电沉积10 min的沉积速率为响应因子,采用响应曲面法优化了镀液配方,建立了氯化物体系三价铬电沉积速率的多项式模型方程。通过单因素实验研究了添加剂、pH、温度、电流密度和沉积时间对沉积速率、镀液深镀能力和镀层耐蚀性的影响。[结果]三价铬电沉积的最佳配方和工艺条件为：三氯化铬0.6 mol/L,甲酸钠0.8 mol/L,草酸钠0.2 mol/L,尿素0.3 mol/L,p H 1.8,温度30℃,电流密度150 mA/cm²,时间30 min。在该条件下所得Cr镀层为非晶态结构,厚度在12μm以上,耐蚀性良好。[结论]选用合适的配位剂抑制电沉积过程中铬的羟桥化反应,是维持较高镀速和改善镀层性能的有效手段。     

硫酸盐溶液体系中三价铬镀厚铬工艺及镀层性能研究

采用硫酸盐溶液体系进行三价铬电镀,获得厚度超过30μm的铬镀层。分别探讨了ρ(Cr3 )、ρ(添加剂)、ρ(H3BO3)、φ(络合剂)和pH对镀液覆盖能力和镀速,电镀时间对镀速和镀层厚度的影响。研究了不同热处理温度下镀层的硬度和表面形貌。通过正交实验获得了最佳工艺条件:144g/LNa2SO4,50g/LK2SO4,60～80g/L硼酸,15g/LCr3 ,10～15mL/L络合剂,1.0～1.5g/L添加剂,适量润湿剂,pH=2.5～3.0,温度40°C,电流密度为10～20A/dm2。在此工艺下,获得了半光亮、银白色的铬镀层,硬度为706HV。通过200°C热处理后,铬镀层的硬度达到最大值,为1401HV。但热处理温度升高,铬镀层表面出现裂纹而影响镀层质量。     

三价铬硫酸盐溶液快速镀装饰铬

采用赫尔槽试验和直流电解方法研究了三价铬硫酸盐溶液镀铬工艺.研究结果表明,三价铬硫酸盐溶液快速镀装饰铬的最佳镀液组成和工艺条件为:Cr3+15g/L,主配位剂(甲酸)10 mL/L,辅助配位剂15 g/L,Na2SO4 144g/L,K2SO4 50g/L,硼酸60g/L,润湿剂1 g/L,镀液温度35℃,pH 2.5,电流密度12A/dm2.采用这种镀液组成和工艺条件在光亮镍镀层上镀装饰铬,电镀2 min和3min获得的光亮铬镀层厚度分别为0.32 μm和0.49μm,平均镀速可达0.16 μm/min.镀液中的辅助配位剂使镀液的覆盖能力增加,但电镀一定时间后,镀层厚度和平均镀速减小.     

三价铬硫酸盐溶液厚铬镀层性能研究

探讨了三价铬硫酸盐溶液镀厚铬的工艺条件,测试了镀层的耐磨性能和硬度,并分别采用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)对铬镀层的表面形貌和晶型进行了表征.结果表明,在电流密度8～10A/dm2、电镀温度30～40℃的条件下电镀60～90min,可获得厚度超过30 μm的铬镀层;镀层的耐磨性能优于六价铬溶液电镀获得的铬镀层:硬度随热处理温度升高而增加,在500 ℃时达到1 090 HV;铬镀层经过温度高于293℃的热处理后变为晶态.     

镀液组成对铬-金刚石复合电沉积的影响

以紫铜片为基体,采用电沉积法在三价铬镀液中制备了铬-金刚石复合镀层。在pH=1.0、电流密度12A/dm2、搅拌速率150r/min、温度30°C及施镀时间15min的条件下,研究了镀液中主要组分的质量浓度对铬-金刚石复合镀层厚度和外观的影响,得到较好的镀液配方为:CrCl3·6H2O170g/L,HCOOK60g/L,KCl20g/L,CH3COONa·3H2O20g/L,NH4Cl60g/L,超细金刚石25g/L。采用该配方制备的Cr-金刚石复合镀层表面平整、裂纹细小,金刚石颗粒均匀镶嵌在铬镀层中,显微硬度高达1292.6HV,综合性能优于纯铬镀层。     

三价铬电沉积机理研究及镀层表征

在硫酸盐三价铬电沉积体系中,通过赫尔槽实验对不同络合剂含量进行了筛选,得到络合剂最佳含量配比为甲酸铵80 g/L、草酸铵20 g/L以及尿素30 g/L,最佳电流密度范围为5.11 A/dm²～20.68 A/dm²;通过循环伏安曲线和阴极极化曲线分析三价铬电沉积机理,发现三价铬的沉积过程分两步进行：第一步为Cr³⁺+e→Cr²⁺,过程不可逆;第二步为Cr²⁺+2e→Cr,可逆;草酸铵会增大阴极极化,甲酸铵和尿素会降低阴极极化;电沉积20 min得到的铬镀层,XPS分析表面镀层由单质Cr、Cr₂O₃及Cr(OH)₃构成;微观结构观测发现,随着电沉积时间增加,镀层由表面平整形貌逐渐转变为瘤状结构形貌;镀层呈现明显的(110)择优取向;电化学研究表明,相比20 min铬镀层,5 min铬镀层的耐蚀性较好,腐蚀电位由-0.6377 V提高至-0.5633 V,腐蚀电流由6.1030×10^-6 A/...     

三价铬镀液电镀铬的工艺研究

研究了一种环保型的三价铬电镀工艺。讨论了电镀时间、pH、温度、搅拌方式以及阴极电流密度对镀层的影响。结果表明:镀层厚度增长随着电镀时间的延长呈现先快后慢的趋势;pH=3.5时可以获得厚度适中、外观光亮的镀层;镀层的光亮程度随着温度的升高而增加,45℃时最佳;不搅拌;该工艺的可操作电流密度较宽,Jκ在4～6 A/dm2。     

氯化物体系三价铬镀铬沉积速率的影响因素

开发了Trich-6561氯化物体系三价铬快速电镀装饰铬工艺,研究了温度、pH、配位剂含量等因素对铬沉积速率的影响,并制定了这些参数的工艺范围。在10 A/dm2电流密度下,镀铬速率达0.2μm/min,优于传统三价铬电镀装饰铬工艺。镀层厚度在0.4μm以上,表面呈蓝白色、光滑、无裂纹,中性盐雾试验120 h或乙酸盐雾试验72 h不变色。     

配位剂对低浓度硫酸铬镀铬的影响

环保、成本较低的低浓度硫酸盐三价铬电镀装饰性铬受到广泛关注.在低浓度硫酸铬体系中,研究了配位剂对镀液和镀层性能的影响.实验结果表明,以甲酸钠和苹果酸作为复合配位剂的镀液性能较好.该镀液在pH =3.0,θ=40℃时,所得镀层光亮,电流密度范围较宽,镀液稳定性达10 Ah/L,沉积速率大于0.2 μm/min.     

工艺条件对柔性挤压电镀无裂纹硬铬电流效率的影响

以航空零件常用材料300M钢为基材,采用柔性挤压电镀(也称摩擦辅助电镀)工艺制备无裂纹的硬铬镀层。镀液组成和工艺条件为:铬酸酐250 g/L,硫酸根离子2.5 g/L,镀液流速3.2 L/min,极间距45mm,占空比80%或85%,阴极转速300r/min或325 r/min,电流密度30~60 A/dm~2,频率5~20 kHz,温度35~55℃,时间3 h。研究了电流密度、温度及脉冲频率对电流效率的影响,并与传统电镀硬铬工艺进行对比。结果表明,柔性挤压电镀铬的电流效率随电流密度升高而升高,随温度升高而降低,随脉冲频率的变化不大。采用本工艺制备的铬镀层表面光亮度接近镜面,致密、均匀,无裂纹。但柔性挤压电镀铬工艺的电流效率略低于传统电镀铬工艺。     

亚铁离子对三价铬电沉积的影响

文章在三价铬电沉积研究基础上,以甘氨酸——氯化物型铬基镀液为基础,研究了亚铁离子是否在三价铬电沉积中起到催化作用;并在此基础上,对电流密度、镀液温度、施镀时间做出研究。结果表明,微量亚铁离子对三价铬电沉积能起到催化的作用;在电沉积条件方面,随着电流密度增大镀层的厚度增大,而外观则先变好再变差;温度升高,镀层厚度和外观质量都降低;时间越长镀层越厚,但外观会变差。     

三价铬电镀硬铬工艺的中试研究

试验在200 L氯化物体系三价铬镀液中进行,镀件为Φ50 min×100 mm的钢管或铜管.在不同的温度和pH值下施镀来确定最佳工艺范围.利用称重法测量镀层的厚度,并计算镀速和电流效率.在200 mL镀液中进行加速试验,以研究镀液的分析调整方法,并测试镀液的寿命.通过维氏显微硬度仪测试镀层的硬度与热处理温度的关系,并在扫描电予显微镜下观察镀层的形貌.在SRV摩擦试验机上对比三价铬镀层和六价铬镀层的摩擦学性能.结果表明:与六价铬电镀工艺相比,三价铬电镀工艺具有低毒性、常温施镀、电流效率高、生产效率高、镀层性能好等优点,但其调整维护相对频繁、复杂.     

镍–铬–钴合金镀层的电沉积工艺与耐蚀性能

采用电沉积方法在Q235钢表面制备了Ni–Cr–Co合金镀层。探讨了不同三价铬盐,添加剂和糖精用量以及镀液pH和温度对镀层组成的影响,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)方法对镀层的晶体结构和表面形貌进行了表征,并对镀层进行了中性盐雾试验。结果表明,只有在硫酸铬和含添加剂的镀液中才能沉积出铬,在以下工艺条件下可以得到组成为10.25%Cr–21.20%Co–68.55%Ni的三元合金镀层:Cr2(SO4)3·6H2O 90 g/L,NiSO4·6H2O 10 g/L,CoCl21.5 g/L,添加剂8 g/L,糖精1 g/L,pH 2.5,镀液温度25°C,电流密度6 A/dm2。镀层为镍基固溶体晶体结构,平均晶粒尺寸为6.9~10.6 nm。在中性盐雾试验100 h后镀层表面光亮、无腐蚀,表现出优良的耐腐蚀性能。     

环保型硫酸盐三价铬电镀工艺

研究了环保型硫酸盐三价铬电镀工艺。介绍了其工艺规范,考察了温度、pH值、时间和三价铬的质量浓度等工艺参数对沉积速率和镀层外观的影响。该镀液的极化能力好,覆盖能力强。电流效率为8.93%,沉积速率最高达到0.06μm/min,并且获得的镀层白亮细腻、厚度均匀。     

电镀时的温度和电流密度对铬–石墨烯复合镀层摩擦磨损行为的影响

以420不锈钢为基材,采用含Cr O_3 180 g/L、硫酸1.8 g/L、Cr~(3+)1.8 g/L、十二烷基苯磺酸钠8 mg/L和多层石墨烯80 mg/L的镀液,在温度40~55°C和电流密度20~50 A/dm2的条件下电镀10 min,得到了铬–石墨烯复合镀层。研究了镀液温度和电流密度对复合镀层显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,当镀液温度为50°C,电流密度为30 A/dm~2时,所得复合镀层表面平整均匀,显微硬度高,摩擦学性能较好。     

三价铬电镀铬的研究

采用硫酸盐体系和铱钌涂敷钛阳极进行了三价铬电镀工艺的研究,制备的三价铬电镀溶液成分简单,电流效率高,电沉积速度达到2 μm/min,可以在15 ～45℃的温度区间操作,镀层δ达到80 μm以上.采用X-射线测厚仪和衍射仪,对镀层的厚度和结构进行了测试.     

关于三价铬电镀铬层增厚问题的研究

文章给出了三价铬电镀的镀液配方和操作条件;着重研究了电流密度、电镀时间和溶液温度及酸度对镀层厚度的影响;对电镀过程中溶液温度和pH随时间的变化情况做了详细介绍,指出镀层不能增厚的原因是阴极表面附近液层的温度和pH升高所致。     

三价铬电镀装饰铬新工艺

开发了Trich-6771氯化物体系三价铬电镀装饰铬新工艺。在10A/dm2的电流密度下,沉积速率达到0.2μm/min,镀层厚度小于0.5μm。中性盐雾试验168h,乙酸盐雾试验96h,铜加速乙酸盐雾试验48h,镀层无明显变化。恒定湿热试验360h,镀层不长霉点。人造汗液测试和抗化学污染测试满足行业要求。     

三价铬硫酸盐溶液镀硬铬的辅助配位剂研究

采用赫尔槽和方形槽电解试验,研究了三价铬硫酸盐溶液镀硬铬时乙酸、甘氨酸.柠檬酸钠、草酸钠、苹果酸等辅助配位剂对镀铬层外观,厚度和镀速的影响.结果表明,辅助配位剂有利于改善镀层质量和得到光亮镀层,但平均镀速和镀层厚度明显减小.辅助配位剂的种类及添加量都会影响三价铬的电沉积过程.以0.4 mol/L甘氨酸作为辅助配位剂时,高电流密度区不漏镀,也不出现雾带,电流密度范围达到4.5～32.0A/dm2,可得到整体光亮的合格镀层;以0.10 mol/L苹果酸作为辅助配位剂时,在电流密度为9 A/dm2的条件下持续电解20 min,可得到7.33μm厚的合格光亮镀层,镀速为21.96μm/h.     

电流密度对喷射电沉积钴–磷合金镀层的影响

采用喷射电沉积法在45钢棒表面制备Co-P合金镀层。镀液组成和工艺参数为:CoSO_4·7H_2O 200 g/L,H_3PO_4 50g/L,H_3BO_3 30 g/L,NaCl 25 g/L,pH=1.0,温度50℃,喷头移动速率1.2 mm/s,电流密度10~70A/dm~2。研究了电流密度对Co-P合金镀层的表面形貌、相结构、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明:在10~70A/dm~2电流密度范围内,随电流密度从10A/dm~2增大到70 A/dm~2,Co-P合金镀层的厚度变化不大,晶粒细化,显微硬度升高,耐磨性改善,但电流密度高于40A/dm~2时所得镀层的表面平整度下降。