專利名稱：一種常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液及其電鍍方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電鍍鉻的電鍍液及其電鍍方法，尤其是環(huán)保型三價鉻電鍍液及其電鍍方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，三價鉻電鍍技術(shù)的研究取得了較大的發(fā)展，特別是在克服雜質(zhì)污染和實現(xiàn)厚鍍層等方面取得了突破性進展，實現(xiàn)了長期穩(wěn)定的三價鉻電鍍。三價鉻電鍍工藝發(fā)展至今，其裝飾性電鍍工藝研究已經(jīng)進入逐漸完善的時 期，生產(chǎn)應用不斷擴大，目前已經(jīng)在裝飾電鍍方面獲得工業(yè)應用。三價鉻電鍍不僅可以減少六價鉻電鍍對環(huán)境的嚴重污染，同時節(jié)約了大量的電能和污染處理費用，具有極其顯著的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。商品化三價鉻鍍層已經(jīng)很接近裝飾性鍍鉻層。目前，取代嚴重污染環(huán)境的六價鉻裝飾性電鍍的最可行的技術(shù)是三價鉻電鍍。然而，目前的三價鉻鍍鉻工藝均存在著組成成分復雜(有的工藝體系成分達幾十種)、操作工藝難以控制、體系不穩(wěn)定等缺陷，使三價鉻電鍍難以在實際生產(chǎn)中推廣與應用。這是由于Cr3+是中間價態(tài)，較不穩(wěn)定，在電鍍過程中，陰極可能還原成Cr' Cr2+，由于陽極不用金屬鉻作陽極，一般使用不溶性陽極，這樣易使Cr3+氧化成Cr6+，六價鉻的存在，對三價鉻鍍液是及其有害的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保、體系穩(wěn)定、工藝簡單易控的常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液及其電鍍方法。為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液，其電鍍液配方組成為
三氯化鉻150-200g/L
硫代硫酸鉀80-90 g/L
氯化鉀65-75 g/L
硼酸30-50 g/L
草酸銨10-15 g/L
溴化銨5-10 g/L
香豆素O. 2-0. 5 g/L
十二烷基硫酸鈉O. 02-0. 04 g/L
磺基丁二酸鈉二辛酯O. 02-0. 2 g/L
其中，主鹽為三氯化鉻，氯化物鍍液導電好，電壓低，鍍液分散能力、覆蓋能力和電流效率較高，但陽極會析出有毒的Cl2，且對設(shè)備腐蝕較重；通過加入溴化銨能極大地減少氣體的發(fā)生，從而本發(fā)明三價鉻電鍍液比現(xiàn)有氯化物三價鉻體系電鍍液更加環(huán)保，但是溴化銨的添加量不能超過10 g/L，否則會影響電鍍的電解效率?；|(zhì)為去離子水。
絡(luò)合劑采用硫代硫酸鉀，在不影響鍍層結(jié)合力、焊接性能和導電性能的情況下能較普通三價鉻電鍍工藝提高鉻鍍層硬度2倍以上，選用硫代硫酸鉀作為絡(luò)合劑來提高鍍層硬度的方法在現(xiàn)有三價鉻電鍍工藝中尚未見報道，且該體系三價鉻電鍍液的鍍液穩(wěn)定性更高，使用壽命比現(xiàn)有的三價鉻電鍍液普遍要長1. 5倍以上。導電鹽選用氯化鉀和草酸銨，用以提高鍍液的導電率，導電鹽的含量受到溶解度的限制，而且大量導電鹽的存在還會降低其他鹽類的溶解度，對于含有較多表面活性劑的溶液，過多的導電鹽會降低它們的溶解度，使溶液在較低的溫度下發(fā)生乳濁現(xiàn)象，嚴重的會影響鍍液的性能。所以導電鹽的含量也應適當。緩沖劑采用硼酸，用來穩(wěn)定溶液的PH值，特別是陰極表面附近的PH值?！ふ絼┎捎孟愣顾兀撐镔|(zhì)具有使鍍層將基體表面細微不平處填平的作用。香豆素在鍍鉻中作為整平劑的使用尚未見報道。潤濕劑采用十二烷基硫酸鈉和磺基丁二酸鈉二辛酯兩種，具有降低溶液與陰極間的界面張力，使氫氣泡容易脫離陰極表面，從而防止鍍層產(chǎn)生針孔的顯著效果。本發(fā)明進一步提供一種上述常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液的電鍍方法高純石墨作為陽極放入電鍍液中，將工件按照常規(guī)鍍前處理進行清洗和活化后放入上述常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液中作為陰極，在溫度為10-25°c、pH值為2. 0-4. O,電流密度為8_12A/dm2的條件下，電鍍20-30min即可沉積得到厚度為10_15um的鍍鉻層。本發(fā)明的有益效果是鍍液組分簡單、體系穩(wěn)定、工藝易控，進一步降低了陽極析出的有害氯氣量，減少了對設(shè)備的腐蝕，同時提高了鍍層硬度。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步地描述。實施例1 :
一種常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液，其鍍液配方組成為
三氯化鉻150g/L
硫代硫酸鉀80g/L
氯化鉀75 g/L
硼酸50 g/L
草酸銨10g/L
溴化銨5 g/L
香豆素O. 2g/L
十_■燒基硫酸納O. 02g/L
磺基丁二酸鈉二辛酯O. 02g/L
基質(zhì)為去離子水。所述的常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液的電鍍方法高純石墨作為陽極放入電鍍液中，將工件按照常規(guī)鍍前處理進行清洗和活化后放入電鍍液中作為陰極，在溫度為10-25°C、pH值為2. 0-4. O,電流密度為8-12A/dm2的條件下，電鍍20_30min即可沉積得到厚度為10-15um的鍍鉻層。實施例2 :常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液，其鍍液配方組成為三氯化鉻160g/L
硫代硫酸鉀80g/L
氯化鉀65 g/L
硼酸30g/L
草酸銨15 g/L
溴化銨10 g/L 香豆素O. 5 g/L
十_■燒基硫酸納O. 04 g/L
磺基丁二酸鈉二辛酯O. 2 g/L
基質(zhì)為去離子水。所述的常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液的電鍍方法高純石墨作為陽極放入電鍍液中，將工件按照常規(guī)鍍前處理進行清洗和活化后放入電鍍液中作為陰極，在溫度為10-25°C、pH值為2. 0-4. O,電流密度為8-12A/dm2的條件下，電鍍20_30min即可沉積得到厚度為10-15um的鍍鉻層。實施例3 :常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液，其鍍液配方組成為
三氯化鉻170g/L
硫代硫酸鉀85g/L
氯化鉀65g/L
硼酸40g/L
草酸銨12g/L
溴化銨10 g/L
香豆素O. 2g/L
十_■燒基硫酸納O. 03g/L
磺基丁二酸鈉二辛酯O. lg/L
所述的常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液的電鍍方法高純石墨作為陽極放入電鍍液中，將工件按照常規(guī)鍍前處理進行清洗和活化后放入電鍍液中作為陰極，在溫度為10-25°C、pH值為2. 0-4. O,電流密度為8-12A/dm2的條件下，電鍍20_30min即可沉積得到厚度為10_15um
的鍍鉻層。實施例4 :常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液，其鍍液配方組成為
三氯化鉻200 g/L
硫代硫酸鉀90 g/L
氯化鉀75 g/L
硼酸40g/L
草酸銨12g/L
溴化銨5 g/L
香豆素O. 5 g/L
十_■燒基硫酸納O. 04 g/L
磺基丁二酸鈉二辛酯O. 02g/L
所述的常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液的電鍍方法高純石墨作為陽極放入電鍍液中，將工件按照常規(guī)鍍前處理進行清洗和活化后放入電鍍液中作為陰極，在溫度為10-25°C、pH值為2. 0-4. O,電流密度為8-12A/dm2的條件下，電鍍20_30min即可沉積得到厚度為10_15um
的鍍鉻層。實施例5 :常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液，其鍍液配方組成為
三氯化鉻190g/L
硫代硫酸鉀82g/L· 氯化鉀73g/L
硼酸45g/L
草酸銨10g/L
溴化銨10 g/L
香豆素O. 25g/L
十_■燒基硫酸納O. 02g/L
磺基丁二酸鈉二辛酯O. 15g/L
所述的常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液的電鍍方法高純石墨作為陽極放入電鍍液中，將工件按照常規(guī)鍍前處理進行清洗和活化后放入電鍍液中作為陰極，在溫度為10-25°C、pH值為2. 0-4. O,電流密度為8-12A/dm2的條件下，電鍍20_30min即可沉積得到厚度為10_15um
的鍍鉻層。實施例6 :常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液，其鍍液配方組成為
三氯化鉻150g/L
硫代硫酸鉀90 g/L
氯化鉀75 g/L
硼酸50 g/L
草酸銨15 g/L
溴化銨5 g/L
香豆素O. 2g/L
十_■燒基硫酸納O. 02g/L
磺基丁二酸鈉二辛酯O. 02g/L
所述的常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液的電鍍方法高純石墨作為陽極放入電鍍液中，將工件按照常規(guī)鍍前處理進行清洗和活化后放入電鍍液中作為陰極，在溫度為10-25°C、pH值為2. 0-4. O,電流密度為8-12A/dm2的條件下，電鍍20_30min即可沉積得到厚度為10_15um
的鍍鉻層。上述實施例得到的三價鉻電鍍液，在實際使用過程中，I年內(nèi)鍍液未見渾濁及沉淀，且電鍍得到的鉻層光潔平整，厚度均勻無針孔等缺陷。而現(xiàn)有的三價鉻電鍍液普遍使用壽命在6-8個月左右，因此，本發(fā)明具有更高的穩(wěn)定性和更長的使用壽命。對實施例1-6所形成的鍍層進行百格刀劃格測試把樣品放置在測試臺上，使用切刀在樣品表面的同一方向上劃長度為20毫米、間距為I毫米的11條線，然后在90度方向相交叉劃長度為20暈米、間距為I暈米的11條線，把75暈米長的膠帶中心部位小心放在劃好的格子上與格線方向水平，使膠帶完全覆蓋格子，然后用橡皮擦擦拭，使膠帶與格子完全良好接觸；60秒后，從膠帶單邊以180度水平方向快速拉起膠帶，根據(jù)樣品表面的脫落面積計算脫落率，實施例1-8的鍍液所形成的鍍層脫落率均小于5%，具有優(yōu)良的附著性能。采用超聲波硬度計來測量鍍鉻層的硬度。特點是測量精度高、速度快，數(shù)字顯示測量結(jié)果，且不會破壞鍍層。實施例1-6的三價鉻電鍍液得到的鍍鉻層的硬度結(jié)果為600-800HV,遠高于現(xiàn)有三價鉻電鍍液得到的鍍鉻層的硬度。上述的實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，不能以此來限定本發(fā)明的保護范圍，因此，依本發(fā)明申請專利保護范圍所作的等同變化，仍屬本 發(fā)明涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液，其特征在于其電鍍液配方組成為三氯化鉻150-200g/L硫代硫酸鉀80-90 g/L氯化鉀65-75 g/L硼酸30-50 g/L草酸銨10-15 g/L溴化銨5-10 g/L香豆素O. 2-0. 5 g/L十二烷基硫酸鈉O. 02-0. 04 g/L磺基丁二酸鈉二辛酯O. 02-0. 2 g/L 。
2.—種權(quán)利要求1所述的常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液的電鍍方法，其特征在于高純石墨作為陽極放入電鍍液中，將工件按照常規(guī)鍍前處理進行清洗和活化后放入所述的常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液中作為陰極，在溫度為10-25°C、pH值為2. 0-4. O,電流密度為8_12A/dm2 的條件下，電鍍20-30min即可沉積得到厚度為10-15um的鍍鉻層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種常溫環(huán)保型三價鉻電鍍液及其電鍍方法，本發(fā)明選用氯化鉻溶液體系，其鍍液配方組成為三氯化鉻150-200g/L、硫代硫酸鉀80-90g/L、氯化鉀65-75g/L、硼酸30-50g/L、草酸銨10-15g/L、溴化銨5-10g/L、香豆素0.2-0.5g/L、十二烷基硫酸鈉0.02-0.04g/L、磺基丁二酸鈉二辛酯0.02-0.2g/L；本發(fā)明較現(xiàn)有氯化物三價鉻電鍍液更環(huán)保、體系更穩(wěn)定、工藝更簡單易控。
文檔編號C25D3/06GK103014784SQ20121053805
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者鄭松林, 劉萬青, 饒丹 申請人:合肥華清方興表面技術(shù)有限公司