本發(fā)明涉及一種在鋼鐵表面制備三價(jià)鉻電鍍涂層的方法，屬金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉻電鍍涂層由于具有高硬度、優(yōu)良的耐磨性能、耐蝕性及表面裝飾性，因此電鍍鉻被廣泛應(yīng)用于鋼鐵表面處理，以提高鋼鐵基材的耐蝕性、耐磨性、表面硬度及裝飾性。工業(yè)上鋼鐵表面的電鍍鉻基本上都采用六價(jià)鉻電鍍技術(shù)，但六價(jià)鉻毒性大，對環(huán)境污染嚴(yán)重，六價(jià)鉻電鍍的廢液難于處理，歐美等發(fā)達(dá)國家對六價(jià)鉻的排放量作了嚴(yán)格的規(guī)定。由于這些原因，促使人們尋求六價(jià)鉻電鍍的替代方法。研究發(fā)現(xiàn)三價(jià)鉻電鍍是替代六價(jià)鉻電鍍最有希望的一種方法，三價(jià)鉻毒性比六價(jià)鉻低得多，其電鍍廢液較易處理。但三價(jià)鉻電鍍，由于電鍍過程中存在著極化現(xiàn)象，使鍍層厚度難以增加、鍍層與鋼鐵基材結(jié)合力差以及鍍層中存在內(nèi)應(yīng)力，使得鍍層的耐磨性、耐蝕性較差，目前還沒有應(yīng)用于工業(yè)鍍件的電鍍，僅限于裝飾性的電鍍鉻。本發(fā)明提供了一種三價(jià)鉻電鍍前后和表面處理方法，應(yīng)用該方法能提高三價(jià)鉻電鍍涂層與基材的結(jié)合力，增強(qiáng)涂層的耐磨性和耐蝕性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在鋼鐵表面制備三價(jià)鉻電鍍涂層的方法。它克服了目前三價(jià)鉻電鍍方法中由于鍍層與基材結(jié)合力差導(dǎo)致的鍍層耐磨性差、易脫落等問題。
本發(fā)明的方法采用如下步驟進(jìn)行：
1）在鋼鐵表面沉積一層磷鎳（NiP）涂層；
2）再用三價(jià)鉻電鍍的方法在磷鎳涂層上電鍍鉻涂層；
3）將上述電鍍鉻涂層進(jìn)行熱處理，熱處理的溫度為600℃-1000℃，保溫時(shí)間0.5-2h，然后隨爐冷卻至室溫。
步驟3）中，熱處理溫度優(yōu)選700℃-900℃。
步驟1中NiP涂層的制備可以采用化學(xué)沉積或化學(xué)沉積與電鍍鎳相組合的方法進(jìn)行，化學(xué)沉積時(shí)所用的還原劑為次磷酸鹽，如次磷酸鈉等。NiP涂層中磷含量（質(zhì)量百分比）控制在3-15%，優(yōu)選5-9%；厚度2-20um,優(yōu)選4-15um。電鍍鎳采用氨基磺酸鎳為鎳源。
化學(xué)沉積的NiP涂層在電鍍鎳或電鍍?nèi)齼r(jià)鉻前，先將NiP涂層用強(qiáng)酸酸蝕1-10s，所用的強(qiáng)酸為鹽酸、硝酸、硫酸，優(yōu)選鹽酸，酸的濃度為10-30wt%，酸蝕后的鍍件加熱到200-400℃，保溫10-60min，然后浸入室溫的水中，時(shí)間5-30s。
步聚2）中電鍍鉻采用硫酸鉻為鉻源，電鍍時(shí)電流密度20A/dm2,電渡液的pH為2.0。
本發(fā)明制備的涂層的耐磨耗性用Taber磨耗試驗(yàn)機(jī)測量。用Taber指數(shù)表征耐磨耗性能，Taber指數(shù)越小，耐磨耗性越好。實(shí)驗(yàn)參數(shù)為： 磨料：Taber5135號(hào)磨料，磨輪：CS10, 轉(zhuǎn)速72rpm，載荷1000g，循環(huán)次數(shù)；6000。
本發(fā)明提供的在鋼鐵表面三價(jià)鉻電鍍的方法，制備的涂層Taber指數(shù)在0.5-4，（現(xiàn)有技術(shù)中獲得的三價(jià)鉻電鍍涂層指數(shù)一般在15以上）克服了目前三價(jià)鉻電鍍方法中由于鍍層與基材結(jié)合力差導(dǎo)致的鍍層耐磨性差、易脫落等問題。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
采用硫酸鎳為鎳源，次磷酸鈉為還原劑，在鋼鐵基材上沉積2um厚，含磷量控制在3%的NiP涂層， 將該涂層用30wt%的鹽酸處理1s,自來水沖洗，然后在其上用三價(jià)鉻電鍍的方法電鍍。電鍍完成后清洗涼干，放入600℃的馬弗爐中保溫1h, 然后隨爐冷卻至室溫。鍍層的Taber指數(shù)為4。
實(shí)施例2
采用硫酸鎳為鎳源，次磷酸鈉為還原劑，在鋼鐵基材上沉積5um厚，含磷量控制在質(zhì)量比6%的NiP涂層， 將該涂層用20%的鹽酸處理5s,自來水沖洗，然后在其上用三價(jià)鉻電鍍的方法電鍍。電鍍完成后清洗涼干，放入800℃的馬弗爐中保溫1h, 然后隨爐冷卻至室溫。鍍層的Taber指數(shù)為2。
實(shí)施例3
采用硫酸鎳為鎳源，次磷酸鈉為還原劑，在鋼鐵基材上沉積2um厚，含磷量控制在6%的NiP涂層， 將該涂層用10%的鹽酸處理10s,自來水沖洗，然后在其上電鍍一層厚度2um鎳層。電鍍鎳時(shí)以氨基磺酸鎳作鎳源，電流密度2A/dm2,電鍍液pH為2.0，電鍍鎳完成后清洗涼干 ，放入馬弗爐中加熱至200℃，保溫30min，取出浸入室溫下的自來水中10s，然后在其上用三價(jià)鉻電鍍的方法電鍍鉻層。將完成的鍍件放入800℃的馬弗爐中保溫1.5h, 然后隨爐冷卻至室溫。鍍層的Taber指數(shù)為1。
實(shí)施例4
采用硫酸鎳為鎳源，次磷酸鈉為還原劑，在鋼鐵基材上沉積5um厚，含磷量控制在10%的NiP涂層， 將該涂層用30%的硝酸處理10s,自來水沖洗，然后在其上電鍍一層厚度5um鎳層。電鍍鎳時(shí)以氨基磺酸鎳作鎳源，電流密度4A/dm-2,電鍍液pH為2.0，電鍍鎳完成后清洗涼干 ，放入馬弗爐中加熱至400℃，保溫10min，取出浸入室溫下的自來水中5s，然后在其上用三價(jià)鉻電鍍的方法電鍍鉻層。將完成的鍍件放入1000℃的馬弗爐中保溫0.5h, 然后隨爐冷卻至室溫。鍍層的Taber指數(shù)為2。
實(shí)施例5
采用硫酸鎳為鎳源，次磷酸鈉為還原劑，在鋼鐵基材上沉積10um厚，含磷量控制在15%的NiP涂層， 將該涂層用30%的硫酸處理1s,自來水沖洗，然后在其上電鍍一層厚度10um鎳層。電鍍鎳時(shí)以氨基磺酸鎳作鎳源，電流密度4A/dm-2,電鍍液pH為2.0，電鍍鎳完成后清洗涼干 ，放入馬弗爐中加熱至300℃，保溫60min，取出浸入室溫下的自來水中20s，然后在其上用三價(jià)鉻電鍍的方法電鍍鉻層。將完成的鍍件放入1000℃的馬弗爐中保溫2h, 然后隨爐冷卻至室溫。鍍層的Taber指數(shù)為2.5。
實(shí)施例6
采用硫酸鎳為鎳源，次磷酸鈉為還原劑，在鋼鐵基材上沉積10um厚，含磷量控制在15%的NiP涂層， 將該涂層用30%的鹽酸處理1s,自來水沖洗，然后在其上電鍍一層厚度5um鎳層。電鍍鎳時(shí)以氨基磺酸鎳作鎳源，電流密度2A/dm-2,電鍍液pH為2.0，電鍍鎳完成后清洗涼干 ，放入馬弗爐中加熱至300℃，保溫300min，取出浸入室溫下的自來水中30s，然后在其上用三價(jià)鉻電鍍的方法電鍍鉻層。將完成的鍍件放入900℃的馬弗爐中保溫2h, 然后隨爐冷卻至室溫。鍍層的Taber指數(shù)為0.5。