一种钢带表面镀铂方法技术

一种钢带表面镀铂方法：以普通低碳冷轧钢带为原料并脱脂除油；水洗并烘干；在全氢保护气氛下退火；镀覆；自然冷却至室温。本发明专利技术在钢带表面生成2~3µm的Ni‑Cu/Ag‑Au/Pd/Pt复合镀层，硬度50~60 HV，表面粗糙度0.01~0.025µm，孔隙率不超过2个/cm

A method of platinum plating on steel strip surface

【技术实现步骤摘要】
一种钢带表面镀铂方法
本专利技术涉及材料表面处理方法，确切地属于一种钢带表面镀铂的方法，广泛用于光电、通信、钟表、珠宝、精密仪表、医疗器械等行业。
技术介绍
铂(Pt)是一种重要的贵金属，具有良好的延展性能、表面性能、导电性能、导热性能、抗氧化性能等，广泛用于光电、通信、钟表、珠宝、精密仪表、医疗器械等行业。但是，由于Pt属于地壳中稀缺元素，价格昂贵，其应用受到较大限制。为降低成本，节约用量，业内目前通行的做法是采用镀Pt钢带来替代纯金属Pt，通过Pt镀层来实现某些使用性能。就传统的钢带镀Pt工艺来说，其一般是在冷轧钢带表面连续分段电镀Cu、Ni、Ag、Pt等单金属，形成Cu/Ni/Ag/Pt复合镀层。其存在如下不足：第一，该镀层以Cu为内镀层，其容易发生氧化，导致镀层的稳定性下降。此外，一旦腐蚀介质通过Pt镀层的裂纹和针孔，穿过Ag、Ni和Cu的孔隙到达Fe基体，由于Fe基体是腐蚀电偶的阳极，很快就会腐蚀而出现锈点，从而造成整个复合镀层的稳定性大大降低。第二，在电镀Ni的过程中，容易析出H2，而Ni恰好又是一种吸H2的金属，H2渗透到镀层里容易引起氢脆，导致镀层产生裂纹。第三，在电镀Ag的过程中，需要使用剧毒的氰化物做电镀液，这会严重污染环境。此外，作为中间层的Ag镀层在空气中极易氧化，且容易受到硫化物的腐蚀。如果后续镀Pt工序无法及时跟进，将会导致Ag镀层表面产生较多缺陷，极大影响Pt镀层的稳定性，使整个复合镀层的镜面反射率和光泽度大幅下降，严重影响使用性能。虽然有文献报道可通过热喷涂的方式镀Ag，但一方面，所得Ag镀层厚度往往较大，一般可达几十个微米，甚至更高，原料浪费太大，性价比过低。另一方面，热喷涂过程中，由于加热温度不低于Ag的熔点，表面炽热的Ag镀层在空气中更容易氧化，表面缺陷更多，更不利于后续的镀Pt。第四，在电镀Pt的过程中，其主要问题在于：一是由于镀液主成分仍然是P盐(Pt(NH3)2(NO2)2)，电镀时，溶液中容易产生大量的致癌物质亚硝酸盐，这会对严重污染环境。并且电镀时需要在100℃左右进行，高温电镀进一步加剧了污染。二是由于电流效率很难达到100％，电镀过程中会产生较多的废液，造成Pt的浪费。一般要通过繁琐的后续处理才能加以回收，而这会增加额外的生产成本。三是由于长时间连续分段电镀，不仅能耗高，且镀层表面极易产生钝化效应，导致Pt镀层的表面质量往往不佳，孔隙多、应力大、光泽度低。此外，由于电镀过程中容易产生H2，而Pt恰好对H2具有较强的吸收能力，容易使其渗透到整个镀层内部，导致镀层产生裂纹。因此，通过连续分段电镀形成Pt镀层的传统工艺存在较多问题，其既不符合国家节能环保政策的要求，镀层性能也难以满足行业日益严苛的使用标准。经检索：中国专利公开号为CN105887085A的文献，其公开了《一种镀贵金属极薄钢带的生产方法》。该文献以普通的DC01冷轧钢板为基底，通过“电镀Zn-Fe合金+物理气相沉积Co-Ni合金+物理气相沉积Pt”工艺进行生产，钢带表面生成了一层厚度为10～15μm的Zn-Fe/Co-Ni/Pt复合镀层，表面粗糙度为0.03～0.06μm，孔隙率不超过5个/cm2，镜面反射率为99.5～99.9％，镀层表面质量良好。此外，在50KHz超声波环境下连续放置2400h后，镀层厚度没有明显变化，表面也没有产生裂纹，镀层稳定性高，但其存在：第一，除Pt外，复合镀层中其它金属为Zn、Fe、Co和Ni，它们的导电性能和导热性能比Cu、Ag及Au要差很多，整个复合镀层的导电性能和导热性能自然也不会太好；第二，Zn、Fe、Co和Ni均为贱金属，其性能与贵金属有着显著差别。为节省成本，虽然镀Pt钢带允许使用少量的贱金属，但该文献中内镀层和中间镀层均为贱金属，造成整个复合镀层成色不足，在要求严苛的行业中仍然存在产品性能不达标的可能；第三，作为内镀层的Zn-Fe合金，硬度高，延展性差，加工性能不好，在冲压制件时，会出现镀层与基板之间变形不协调，容易导致粉化脱落，稳定性不高，且Zn-Fe合金中，无论是Zn，还是Fe，都是活泼金属，合金自身也是一种原电池，其耐蚀性能不足。至少在酸性环境中，很容易被腐蚀，一样会造成内镀层不稳定；第四，作为中间镀层的Co-Ni合金属于硬质合金，硬度很大，延展性很差，与Zn-Fe合金类似，冲压制件时，镀层也很容易脱落；第五，文献所构建的复合镀层是基于Zn-Fe合金、Co-Ni合金、金属Pt三者之间的磁性相互作用，借助外部电磁场来加强相互之间的结合，而不是通过内部更牢固、更自然的金属键或化学键，一旦外部磁场消失，各镀层之间的相互作用力势必减弱。更重要的是，所采用物理气相沉积属于高温下真空镀膜模式，温度远远超过铁磁性材料的磁性转变点(居里温度)。作为中间镀层的Co-Ni合金，其磁性将会彻底消失。成膜后仅仅通过外部微弱的电磁场，很难起到连接和稳定内外镀层的作用。因此，通过这种方式所构建的复合镀层的稳定性依然不足，产品性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的污染环境重、原料浪费大、镀层质量差且稳定性不佳等不足，提供一种在钢带表面生成一层厚度为2～3μm的Ni-Cu/Ag-Au/Pd/Pt复合镀层，硬度为50～60HV，表面粗糙度为0.01～0.025μm，孔隙率不超过2个/cm2，镜面反射率为99.85～99.99％；电阻率为0.04～0.08μΩ·cm，热导率为370～380W/m·K；在常温25～35℃下连续放置5000d后，表面氧化面积不超过0.02％，失光率不超过0.03％；在高温350～400℃下连续放置5000h后，表面氧化面积不超过0.04％，失光率不超过0.05％；在100KHz超声波环境下连续放置5000h后，镀层厚度没有明显变化，也没有出现脱落和裂纹，镀层稳定性高的钢带表面镀铂的方法。实现上述目的的措施：一种钢带表面镀铂方法，其步骤：1)以普通低碳冷轧钢带作为原料，进行常规的碱液脱脂除油；2)常规水洗并烘干至钢带表面无水分；3)在全氢保护气氛下进行退火，控制退火温度为620～640℃，并在此温度下保温5～10min；4)进行镀覆：A、电镀Ni-Cu合金，镀液为NiCl2+CuCl2酸性水溶液，控制NiCl2与CuCl2的摩尔浓度比例为4：0.50～0.85，电流密度为1.2～1.7A/dm2，电镀时间为5～8min；B、常规水洗并烘干至钢带表面无水分；C、物理气相沉积Ag-Au合金，控制Ag的质量百分比为65～75％，Au的质量百分比为35～25％，控制沉积速率为0.05～0.08μm/min，沉积时间为1～3min；D、物理气相沉积Pd，控制沉积速率为0.02～0.04μm/min，沉积时间为4～6min；E、离子注入Pt，控制注入能量为150～160KeV，Pt的注入剂量为(7～9)×1019/cm2；F、自然冷却至室温。优选地：电镀Ni-Cu过程中，NiCl2与CuCl2的摩尔浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢带表面镀铂方法，其步骤：/n1)以普通低碳冷轧钢带作为原料，进行常规的碱液脱脂除油；/n2)常规水洗并烘干至钢带表面无水分；/n3)在全氢保护气氛下进行退火，控制退火温度在620~640℃，并在此温度下保温5~10min；/n4)进行镀覆：/nA、电镀Ni-Cu合金，镀液为NiCl

【技术特征摘要】
1.一种钢带表面镀铂方法，其步骤：
1)以普通低碳冷轧钢带作为原料，进行常规的碱液脱脂除油；
2)常规水洗并烘干至钢带表面无水分；
3)在全氢保护气氛下进行退火，控制退火温度在620~640℃，并在此温度下保温5~10min；
4)进行镀覆：
A、电镀Ni-Cu合金，镀液为NiCl2+CuCl2酸性水溶液，控制NiCl2与CuCl2的摩尔浓度比例为4：0.50~0.85，电流密度为1.2~1.7A/dm2，电镀时间为5~8min；
B、常规水洗并烘干至钢带表面无水分；
C、物理气相沉积Ag-Au合金，控制Ag的质量百分比为65~75%，Au的质量百分比为35~25%，控制沉积速率为0.05~0.08µm/min，沉积时间为1~3min；
D、物理气相沉积Pd，控制沉积速率为0.02~0.04µm/min，沉积时间为4~6min；
E、离子注入Pt，控制注入能量为150~160K...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄菲，周慧，毛云飞，束影，金党琴，钱琛，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32