本发明专利技术涉及一种包含铬(Cr)、碳(C)和铁(Fe)的基于铬的涂层，铬从三价铬浴中电镀。该涂层的特征在于还包含从含有至少20mg l
Chromium based coating, method for preparing chromium based coating and coated object
The invention relates to a chromium based coating containing chromium (Cr), carbon (C) and iron (Fe), and chromium is plated from trivalent chromium bath. The coating is also characterized by containing at least 20mg L.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于铬的涂层，用于制备基于铬的涂层的方法以及涂覆的物体专利
本专利技术涉及基于铬的涂层和用于制备基于铬的涂层的方法。本专利技术还涉及用基于铬的涂层涂覆的物体。专利技术背景铬涂层由于其高硬度值、吸引人的外观以及优异的耐磨性和耐腐蚀性而被广泛地用作不同制品的表面涂层。传统上，从包含六价铬离子的电解浴液通过电镀来完成铬沉积。该工艺本质上具有高毒性。已经做出了许多努力来开发可替代涂层以及涂布工艺以替代电镀中的六价铬。在这些可备选工艺中，三价铬电镀由于其低成本，便于通过使用环境友好且无毒的化学品进行制造以及产生光亮铬沉积物的能力而具有吸引力。然而，仍难以实现一种通过三价铬水溶液提供硬的且耐腐蚀的铬沉积物的工业规模的工艺。现有技术的许多镀铬工艺不能够生产具有如根据标准SFS-ENISO4516测量为1500HV或更多的维氏显微硬度值(Vickersmicrohardnessvalue)的涂层。已知的基于铬的涂层的其他缺陷是其磨损性和耐腐蚀性不足。这样的铬涂层在性质上是很脆的。在铬涂层中的裂纹和微裂纹的数目随着涂层厚度而增加，从而损害了涂层的耐腐蚀性。也已提出镍通过化学镀或电镀的沉积作为硬铬(hardchrome)的替代方案。镀镍的缺点包括硬度、摩擦系数和耐磨性的不足。镀镍和铬是不可相互替换的涂层。这两个涂层具有独特的沉积物性质，因此其各自具有不同应用。在专利文件WO2015/107256A1、WO2015/107255A1、WO2014/111624A1和WO2014/111616A1中已经提出了对该问题的部分解决方案，其中描述了含铬涂层。此外，在Huang等人的文件2009(在基于三价铬的电镀浴中电镀的镀态和退火的Cr-Ni合金沉积物的硬度变化和腐蚀行为，Surface&CoatingsTechnology203:3686)中公开了一种用于生产基于Cr-Ni合金的涂层的方法。如果在超过350℃的温度下进行热处理，则涂层遭受差的耐腐蚀性能。因此，建议连续两步电沉积法。在Huang等人2014(在含有三价铬和二价镍离子的电镀浴中脉冲电镀的Cr-Ni多层的显微结构分析，Surface&CoatingsTechnology255:153)中，另一方面，通过在含有Cr3+和Ni2+离子的镀液中的脉冲电流电镀成功制备了由交替的纳米尺寸的非晶Cr富集和晶体Ni富集的子层组成的Cr-Ni多层。在Huang等人2009年和Huang等人2014年中，电镀浴中的镍浓度分别为0.2M和0.4M。专利技术目的本专利技术的目的是提供新型的基于铬的涂层和用于制备基于铬的涂层的方法。专利技术概述根据本专利技术的基于铬的涂层的特征在于权利要求1中的所述内容。根据本专利技术的用于制备基于铬的涂层的方法的特征在于权利要求11中的所述内容。根据本专利技术的涂覆的物体的特征在于权利要求24中的所述内容。附图的简要说明被包括以提供对本专利技术的进一步理解并构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施方案，并且与描述一起帮助解释本专利技术的原理。在附图中：图1是根据本专利技术的方法的实施方案的流程图图示。图2是根据本专利技术的涂层的一个实施方案的示意图。本专利技术的详细描述在一个方面中，公开了包含铬(Cr)、碳(C)和铁(Fe)的基于铬的涂层，铬从三价Cr浴中电镀。该涂层的特征在于该涂层还包含从含有至少20mgl-1的Ni阳离子的Cr浴电镀的镍(Ni)，特征在于C至少部分地为至少一种碳化铬化合物的形式，特征在于该涂层已经在400-1,200℃的温度下，或者在400-650℃的温度下，或者在650-820℃的温度下，或者在820-1,200℃的温度下进行热处理，并且特征在于涂层的硬度根据标准SFS-ENISO4516测量的在维氏显微硬度标度上为至少1,500HV。该标准基于无机涂层(包括金属涂层)的微压痕测试。热处理的温度可以是例如650-1,200℃。或者，热处理的温度可以是700-800℃。热处理的温度可以是650-820℃。可以在830-900℃的温度下进行热处理。因此，在400-1,200℃的温度范围内，存在各种替代方案。在某些情况下可使用400-650℃的温度。或者，可使用650-800℃的温度。还可以使用800-1,200℃的温度。除非另有说明，热处理在本文中是指其中涂层的温度至少瞬间达到给定温度的处理。根据本专利技术的涂层通常包含90-95w-％的Cr。涂层的Fe含量通常为5-8w-％。Ni含量通常为0.5-3w-％。可以通过能量色散X射线光谱(EDS)分析涂层组成。涂层还包含C，但该量不能用EDS测量进行测量。碳以至少一种碳化物的形式存在。归因于制造方法，除了Cr、Ni、Fe和C之外，涂层通常还包含其它元素。例如可以存在铜(Cu)和锌(Zn)。它们可以纯元素形式存在，或以各种化合物或与Cr、Ni、Fe和C或彼此的混合物形式存在。在本专利技术中，除非另有说明，否则电镀、电解电镀和电沉积应被理解为同义词。在物体上沉积层在本文中是指将层直接沉积在待涂覆的物体上或沉积在已经沉积在物体上的先前层上。在本专利技术中，通过从三价Cr浴中电镀来沉积Cr。关于这一点，措词“从三价铬浴中电镀”用于限定工艺步骤，其中从其中铬基本上仅以三价形式存在的电解浴中沉积基于铬的层。用于本专利技术的涂层的Ni源是Cr浴。浴含有至少20mgl-1的Ni阳离子。阳离子可以是Ni2+阳离子或Ni4+阳离子。Ni2+阳离子和Ni4+阳离子都可能是涂层中镍的来源。在一个实施方案中，Cr浴包含20至150mgl-1的镍阳离子。在一个实施方案中，Cr浴含有20至80mgl-1的镍阳离子。此外，浴可能含有至少50mgl-1的镍阳离子。例如，浴可能含有50至100mgl-1的镍阳离子。含Cr层的厚度可以根据应用而宽泛地变化。对于装饰涂层应用，与耐腐蚀或耐磨涂层应用相比，需要更薄的涂层。涂层的厚度取决于它所包含的层的数量和厚度。涂层的厚度可以在0.05-200μm之间变化。涂层的厚度可以是例如0.5-100μm。或者，涂层的厚度可以是0.3-5μm。涂层及其任选构成层的厚度和组成一起决定了涂层的性质。典型地，根据本专利技术的涂层是坚硬的。它们可以用来取代传统的硬铬涂层。在一个实施方案中，涂层的硬度为至少1,500HV0.05。可以设想其中涂层的硬度为至少2,000Hv的实施方案。在一个实施方案中，至少一种碳化铬化合物包含Cr3C2、Cr7C3或Cr23C6或其组合。术语碳化铬在本文应理解为包括碳化铬的所有化学组成，例如Cr3C2、Cr7C3和Cr23C6。不同碳化铬化合物之间的量和比例可以变化。碳化铬有利地改善涂层的硬度。在一个实施方案中，Ni和Cr中的至少一些相互溶解在其各自中。不同浓度下Ni和Cr可以相互溶解。换句话说，金属可以相互完全溶解。或者，金属可以仅相互部分溶解。相互溶解可以在根据本专利技术的涂层的热处理期间发生。当两种金属至少相互部分溶解时，在XRD光谱测量中Ni不一定可检测。涂层可能包含一种或多种氧化铬。在不将本专利技术限制于任何具体理论的情况下，可以在热处理期间形成氧化铬。可以存在于涂层中的氧化铬的实例是CrO3、CrO、Cr2O3或它们的组合。涂层还可能包含氮化铬(CrN)。在不将本专利技术限制于任何具体理论的情况下，可以在热本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于铬的涂层，其包含铬(Cr)、碳(C)和铁(Fe)，铬从三价铬浴进行电镀，其特征在于所述涂层还包含从含有至少20mg l
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.09 FI PCT/FI2015/0505871.一种基于铬的涂层，其包含铬(Cr)、碳(C)和铁(Fe)，铬从三价铬浴进行电镀，其特征在于所述涂层还包含从含有至少20mgl-1的镍阳离子的铬浴电镀的镍(Ni)，特征在于碳至少部分地为至少一种碳化铬化合物的形式，特征在于所述涂层已经在400-1,200℃的温度下，或者在400-650℃的温度下，或者在650-820℃的温度下，或者在820-1,200℃的温度下进行热处理，并且特征在于所述涂层的硬度根据标准SFS-ENISO4516测量的在维氏显微硬度标度上为至少1,500HV。2.根据权利要求1所述的基于铬的涂层，其中所述铬浴包含20至150mgl-1的镍阳离子或其中所述铬浴包含20至80mgl-1的镍阳离子。3.根据权利要求1或2所述的基于铬的涂层，其中所述至少一种碳化铬化合物包含Cr3C2、Cr7C3或Cr23C6或其组合。4.根据前述权利要求中任一项所述的基于铬的涂层，其中所述镍和铬的至少一些相互溶解在其各自中。5.根据前述权利要求中任一项所述的基于铬的涂层，其中根据ISO9352通过泰伯磨耗试验测量的所述涂层的泰伯指数低于2或低于1。6.根据前述权利要求中任一项所述的基于铬的涂层，其中所述涂层形成具有不同元素组成的至少两个层。7.根据前述权利要求中任一项所述的基于铬的涂层，其中所述涂层被直接涂覆在基底上。8.根据权利要求1-6中任一项所述的基于铬的涂层，其中所述基于铬的涂层被涂覆在Ni-P层上。9.根据前述权利要求中任一项所述的基于铬的涂层，其中所述涂层还包含顶层。10.根据前述权利要求中任一项所述的基于铬的涂层，其中在所述基底和所述基于铬的涂层之间存在混合层，所述混合层包括基底材料和涂层组分，并且通过对所述涂覆基底进行热处理来制备。11.一种用于通过从三价铬浴电镀而在物体上制备根据前述权利要求中任一项所述的基于铬的涂层的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：a)将来自三价铬浴的铬层沉积在物体上，所述浴包含至少一种用于三价铬的源，至少20mgl-1的镍阳离子，至少一种碳源和至少一种铁源，因此镍、碳和铁被掺入...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·雷伊赛，
申请(专利权)人：萨夫罗克有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI
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