Cr-改性纳米金刚石耐磨镀层

cr-改性纳米金刚石耐磨镀层
技术领域
1.本发明涉及一种在金属基底尤其是铜基底上形成耐磨镀层的方法。


背景技术：

2.电镀铬技术被广泛用于模具的表面加工，通过在模具表面形成耐磨涂层，提高器件表面硬度，防锈并延长涂覆部件的寿命。其具有表面平整、光洁、难生锈、质地坚硬等特点，目前已广泛用于电子产品、易磨损器件等的加工。金刚石由于其本身具有高硬度的优良物理机械性能，使得其成为加工坚硬器件的重要工具。但是传统的纳米金刚石镀液分散性差，易产生团聚，镀层中纳米金刚石含量低，在加工过程中大量金刚石被浪费，利用率低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种cr/金刚石复合耐磨涂层，其中的金刚石含量得到显著提升并得以因此改善其耐磨性能。
4.根据本发明的第一方面，提供了一种在铜基底上形成耐磨镀层的方法，其包括：
5.提供金刚石纳米颗粒；
6.在空气气氛下煅烧金刚石颗粒得到改性金刚石颗粒，其中煅烧温度为420～430℃，升温速率为3～10℃/min，煅烧时间为2～8h；
7.配置电镀液：铬酐200～300g/l；三氧化二铬1～10g/l；硫酸1～5g/l；以及改性金刚石颗粒3～10g/l；以及
8.采用上述配置的电镀液在作为阴极的铜基底上电镀形成耐磨镀层，其中电镀液温度为50～60℃，阴极电流密度为0.2～0.4a/cm2，电镀时间5～10h。
9.根据本发明的方法，电镀时采用的阳极可以为金属铂，电极间距优选为1cm左右。
10.根据本发明的方法，其中金刚石纳米颗粒的平均粒径优选为100nm左右或更小。
11.根据本发明的方法，电镀液中的改性金刚石颗粒含量优选为5g/l左右。
12.所用金刚石纳米颗粒可以由任何合适方法制得例如但不限于采用爆轰法制得。
13.根据本发明的第二方面，提供了一种模具部件，包含铜基底和在铜基底上形成的耐磨镀层，其中耐磨镀层由上述方法所形成。
14.耐磨镀层的厚度可以为500微米左右。
15.本发明首先对金刚石纳米颗粒进行煅烧改性，从而得到亲水性改善的(羧化)金刚石，然后再利用其配置本发明的电镀液，并采用特定电镀条件在金属基底尤其是铜基底上电镀形成cr-改性纳米金刚石镀层。根据本发明所形成的镀层中金刚石的含量大幅提高，从而降低了纳米金刚石的损失率，增强了镀层的强度。本发明因此能够显著降低成本，延长使用部件例如模具部件的使用寿命。
附图说明
16.图1为根据本发明实施例1形成的铜基底表面上的cr-改性纳米金刚石镀层sem图。
17.图2为根据本发明实施例2形成的铜基底表面上的cr-改性纳米金刚石镀层sem图。
18.图3为根据对比例所形成的铜基底表面上的cr-纳米金刚石镀层sem图。
具体实施方式
19.下面通过具体实施例和对比例对本发明做进一步解释说明。本领域技术人员应当理解，以下内容仅用于解释而非限制本发明。
20.实施例1
21.在铜基底上形成cr-改性纳米金刚石镀层
22.s1将平均粒径为100nm的金刚石纳米颗粒置于空气气氛中进行煅烧处理得到改性金刚石颗粒，其中煅烧温度为425℃，升温速率为5℃/min，煅烧时间为5h；
23.s2配置电镀溶液：铬酐225g/l；三氧化二铬5g/l；硫酸2.3g/l；改性金刚石颗粒3g/l；
24.s3采用s2配置的电镀溶液，以铜基底作为阴极，金属铂作为阳极，电极间距为1cm，阴极电流密度为0.3a/cm2，在55℃下电镀6h，在铜基底上得到cr-改性纳米金刚石镀层。
25.本实施例所得镀层表面微观形貌sem图如图1所示，表面相对致密平整。
26.实施例2
27.在铜基底上形成cr-改性纳米金刚石镀层
28.电镀溶液中改性金刚石颗粒含量调整为5g/l，其它同实施例1。
29.本实施例所得镀层表面微观形貌sem图如图2所示，表面相较于实施例1更为致密平整。
30.对比例
31.在铜基底上形成cr-纳米金刚石镀层
32.金刚石纳米颗粒不经过煅烧改性处理而直接用于配置电镀溶液，其它同实施例2。
33.本对比例所得镀层表面微观形貌sem图如图3所示，表面致密平整。
34.分别检测实施例1、实施例2和对比例所得镀层中金刚石含量，扣除空白样品后，所得检测数据列于表1中。经对比可知，随着镀液中纳米金刚石浓度的提高，镀层中金刚石的含量也随之提高。将实施例2和对比例相比较可知：纳米金刚石经过煅烧改性处理后，可以显著提高镀层中金刚石含量。
35.表1实施例及对比例所得镀层样品中金刚石含量
36.镀层样品金刚石含量wt％实施例10.00906实施例20.13559对比例0.05417


技术特征：
1.一种在铜基底上形成耐磨镀层的方法，包括：提供金刚石纳米颗粒；在空气气氛下煅烧金刚石颗粒得到改性金刚石颗粒，其中煅烧温度为420～430℃，升温速率为3～10℃/min，煅烧时间为2～8h；配置电镀液：铬酐200～300g/l；三氧化二铬1～10g/l；硫酸1～5g/l；以及改性金刚石颗粒3～10g/l；以及采用上述配置的电镀液在作为阴极的铜基底上电镀形成耐磨镀层，其中电镀液温度为50～60℃，阴极电流密度为0.2～0.4a/cm2，电镀时间5～10h。2.根据权利要求1的方法，电镀时采用的阳极为金属铂，电极间距为1cm左右。3.根据权利要求1的方法，其中金刚石纳米颗粒的平均粒径为100nm左右。4.根据权利要求1的方法，电镀液中的改性金刚石颗粒含量为5g/l左右。5.一种模具部件，包含铜基底和在铜基底上形成的耐磨镀层，其中耐磨镀层由根据权利要求1-4之一的方法所形成。6.根据权利要求5的模具部件，其中耐磨镀层厚度为500微米左右。

技术总结
Cr-改性纳米金刚石耐磨镀层，其制备方法包括：煅烧改性金刚石纳米颗粒；利用所得改性金刚石颗粒配置电镀铬溶液；以及采用上述配置的电镀溶液在金属基底上电镀形成耐磨镀层。根据本发明所形成的镀层中金刚石的含量大幅提高，从而降低了纳米金刚石的损失率，增强了镀层的强度。本发明因此能够显著降低成本，延长使用部件的寿命。使用部件的寿命。


技术研发人员：黎学明 周善彬 龚子雯 杨文静 翟绘丰
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2022/5/25