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超硬耐磨无孔耐腐蚀复合硬铬工艺

超硬耐磨耐腐蚀纳米复合电镀镀铬工艺
1、    产品综述及原理
1、1、综述:纳米金刚石复合镀铬,是常温条件下强化金属工件表面的最新工艺,能显著提高镀层显微硬度,提高纳米金刚石在镀层中的渗透性和致密性,增强工件的抗磨损能力。该方法对被加工工件没有特殊要求,对工件不会产生不良影响,应用范围宽。
1、2、原理:
1)、纳米金刚石均匀分散在镀铬溶液中,在范德华力的作用下,纳米金刚石颗粒进一步靠近阴极界面。
2)、纳米金刚石颗粒具有极大的比表面积,更容易与阴极表面的碱式铬酸胶体膜和组成复杂的硫酸铬阳离子相互吸附,发生金属铬-纳米金刚石共沉积。随着电镀过程的进行,纳米金刚石不断被沉积镶嵌再金属镀铬层中,镀层不断加厚。
3)、纳米金刚石也能够被金属表面吸附,其吸附点可成为碱式铬酸胶体膜产生的晶核,使胶体粘膜更易形成,析氢减少,电流效率与沉积速度提高,结晶细致程度也提高。
         2、应用范围:
复合镀铬可广泛应用于冶金结晶器、塑料挤出成型机头和螺杆,石油工业螺杆和泥浆泵、造纸纸浆泵和轧辊,机械加工的刃具量具、模具、轴承、缸套,以及磁盘、电子接插件,适用于机械、电子、汽车、石油、勘探和医疗、军工等各个行业对强化金属工件表面的要求。
3、纳米复合镀铬层性能
—显微硬度高,可达Hv 1100-1300(纳米金刚石颗粒弥散分布在镀层中,自身的硬度和强度对镀层起到了整体支撑作用,对镀层的强化发挥作用);
—耐磨性提高3-5倍(纳米金刚石具有极大的比表面积和表面活性,可牢固渗入或吸附摩擦表面,形成一层极薄的固体润滑膜,并在金属表面形成轴承效应,极大降低摩擦系数)。
纳米复合镀铬层和普通镀铬层摩擦系数比较图
—镀层与基体的结合力提高30-40%(纳米金刚石的小尺寸效应,使镀层金属结合的更加牢固,有效提高镀层的结合强度);   
—覆盖能力强,镀层均匀、平滑、细致;
-晶体细密,厚度超过一丝即无针孔,耐腐蚀
-—使用寿命提高1.5-4倍;
纳米金刚石复合镀铬层和普通镀铬层相比,晶体结构和尺寸及镀层表面形成发生了明显变化。相见下面的图。
图1 和图2比较显示,纳米金刚石显著改善了复合镀铬层的金相。普通镀铬层有许多深达3 мкм的凹坑(见图1)
(а)    (b)   
(c)    (d)   
(e)    (F)   
图1、普通镀铬层(方法:пк-АСМ): 镀层表面形状.
(а) 2860 нм, (c) 2130 нм, (e) 1290 нм.
(а)    (b)    
(c)    (d)    
(e)    (f)   
图2、纳米金刚石复合镀铬层(方法:пк-АСМ): 镀层表面形状.
(а) 890 нм, (c) 890 нм, (e) 840 нм.
纳米金刚石显著改善了复合镀铬层的金相,没有明显的凹坑,最大凹坑的深度小于 1 мкм. 
(а)    (b)    (c)   
(d)    (e)    (f)   
图3、普通镀铬层(方法:ACAM): 镀层表面形状。
 普通镀铬层的为150纳米的晶体包裹的大晶体
(а)    (b)    (c)   
(d)    (e)    (f)   
图4、纳米金刚石复合镀铬层(方法:ACAM): 镀层表面形状。
 普通镀铬层的为50纳米的晶体包裹的大晶体
4、经济效益
1)、降低镀铬层厚度,节约铬酐
2)、降低电能消耗
3)、电流效率高,沉积速度快
4)、提高成品率
专家指出,纳米复合镀铬是二十一世纪功能性电镀领域的一场革命,具有广泛的发展前景,可使我国标准镀铬产品由原来的“厚、黑、重”向“轻、薄、精”转化,使产品得到升级换代。
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