專利名稱：低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑及其應(yīng)用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是表面處理技術(shù)中的鍍鉻工藝。
鍍鉻技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)以來(lái)，一直以鉻酐(溶于水后稱為鉻酸)為電解液的主要成分。鍍鉻時(shí)，鉻酸在少量的硫酸根(或其它陰離子)摧化下，于50℃左右溫度，以每平方分米面的鍍件施加15-40安培直流電而得光亮鍍層。鉻酸具有很大毒性，它對(duì)人體和自然環(huán)境危害很大，因此，生產(chǎn)中不影響鍍層質(zhì)量的條件下，都希望使用低鉻酸濃度的電解液。然而，低鉻酸濃度的電解液覆蓋能力(深鍍能力)差，獲得光亮鍍層的電流范圍窄，槽電壓高，不利于批量生產(chǎn)，應(yīng)用受到限制，習(xí)慣上按電解液中鉻酸含量的高低分為高中低鉻酸鍍鉻工藝，中等濃度的電解液含鉻酸為250克/升，它使用較普通，通常又稱標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻工藝，為了降低電解液中鉻酸含量和沉積光亮鉻層的溫度和電流密度，國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員通常向鍍鉻溶液中加入氟化物、氟硅酸鹽、氟硼酸鹽和鐠釹的氫氧化物來(lái)實(shí)現(xiàn)低鉻酸鍍鉻工藝，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?7102034A的一種鍍鉻添加劑及其應(yīng)用工藝，這些新加入電解液中的添加劑都含有氟離子，含氟的酸根對(duì)電鍍?cè)O(shè)備腐蝕大，維護(hù)要求高，它的廢水處理也較麻煩，不利于普及。
上述兩種類型的鍍鉻工藝，得到的鉻鍍層的裂紋粗而集中，它在實(shí)際使用過(guò)程中抗電化腐蝕性能差，腐蝕電流通過(guò)粗而集中的鉻裂紋向基體金屬縱向侵蝕，造成無(wú)裂紋處鉻層還完好的情況下，有裂紋處被保護(hù)的基本金屬卻已生銹的現(xiàn)象。幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外專業(yè)工作者試圖想獲得光亮的無(wú)裂紋鍍鉻層，至今無(wú)結(jié)果。但人們發(fā)現(xiàn)在相同條件下，微裂紋鉻和微孔鉻抗電化腐蝕性比標(biāo)準(zhǔn)工藝鍍鉻層抗電化腐蝕性大大提高，因此人們相繼尋找電鍍裂紋鉻的方法來(lái)改善鍍層的抗電化腐蝕性能。目前國(guó)內(nèi)外采取的鍍微孔鉻的方法是零件鍍完亮鎳以后，再鍍一層光亮的鎳封。鎳封工藝的電解液中，要添加粒度要求極細(xì)的不導(dǎo)電顆粒如氟化硅，目前主要靠進(jìn)口，在生產(chǎn)時(shí)，通過(guò)攪拌使氧化硅均勻分散在電解液中，讓它隨鎳一起沉積在零件表面，利用氧化硅的不導(dǎo)電性，使其上面不能沉積鉻從而產(chǎn)生微孔型鍍鉻層，不言而喻，鎳封上的氧化硅分布是否均勻是決定產(chǎn)生的微孔是否分布均勻，即鍍層質(zhì)量的關(guān)鍵，同時(shí)鎳封上電鍍鉻的厚度要求也很嚴(yán)，鉻層過(guò)薄，孔隙率達(dá)不到要求，鉻層過(guò)厚，微孔再沉積鉻的搭橋現(xiàn)象也使微孔數(shù)目下降，總之，由于工藝復(fù)雜，成本高，操作麻煩，也難普及。
本發(fā)明的目的就是提供一種添加劑及其應(yīng)用工藝，在達(dá)到降低鍍鉻電解液中鉻酸濃度，降低溫度、提高電流效率，降低能耗，減少污染，提高效率的同時(shí)，可以直接在鍍鉻電解液中獲得質(zhì)量好，抗蝕性高，成本低的微孔型鍍鉻層。
本發(fā)明提供的低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑，其特征是由銪、鉀、釓、鎂、釹、鈉、鑭的氧化物或其鹽類組成主添加劑，不含任何氟化物，由鑭、釓、鈉的鹽類和酯肪醇硫酸鈉以及烷基磺酸鈉組成的輔助添加劑，按照工藝規(guī)范(見(jiàn)附表一)投入鍍鉻電解液中，即可實(shí)現(xiàn)本工藝。
根據(jù)上述工藝規(guī)范，應(yīng)用本發(fā)明專利的添加劑的鍍鉻工藝特征是CrO-24濃度為100-200克/升;CrO-24∶SO-24＝100∶1;本添加劑的主型2-7克/升，輔型0.01-0.02克/升。工藝條件為電解液溫度在25℃上均可，陰極電流密主5-15安/平方分米。陽(yáng)極組成鉛或鉛合金;陰陽(yáng)極面積比陰∶陽(yáng)＝1∶2-3，無(wú)需抽風(fēng)或添加F-53泡沫抑霧劑，由于整個(gè)鍍鉻電解液(包括標(biāo)準(zhǔn)工藝和近年來(lái)新工藝)陰離子含量(如硫酸根)不在于多，而視陰離子與鉻酸的比例是否合適，近年來(lái)，低鉻酸鍍鉻工藝的鉻酸與硫酸根比例小于標(biāo)準(zhǔn)工藝，它使標(biāo)準(zhǔn)工藝轉(zhuǎn)換為低鉻酸鍍鉻工藝時(shí)，首先必須降低硫酸根，而準(zhǔn)確降低硫酸根需要的時(shí)間較長(zhǎng)，造成轉(zhuǎn)換工藝過(guò)程費(fèi)工費(fèi)時(shí)，影響生產(chǎn)。本發(fā)明的電解液中鉻酸與硫酸根的比例同標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻工藝完全一致，即CrO-24∶SO-24＝100∶1，所以標(biāo)準(zhǔn)工藝的電解液轉(zhuǎn)換成本工藝時(shí)，只需用清水稀釋鉻酸的濃度后，再投入本發(fā)明的添加劑，無(wú)需調(diào)整硫酸根，它有利于化驗(yàn)和習(xí)慣上的使用以及大范圍的推廣普及。
本發(fā)明適用性廣，凡是傳統(tǒng)工藝能進(jìn)行的，本工藝同樣可以適應(yīng)，鍍一般鉻層時(shí)，主添加劑加入量為2克/升，在鍍微孔鉻時(shí)，主添加劑加入量為5-7克/升，應(yīng)用本發(fā)明，可以在銅、銅錫合金、鎳、鎳鐵合金和不銹鋼上鍍防護(hù)-裝飾性鉻以及鐵、鋼、合金鋼上鍍硬鉻。在本發(fā)明的電解液中加入5-20克/升氟化鈉，就可應(yīng)用滾鍍鉻和鈍化發(fā)光后的銅錫合金條上鍍鉻，傳統(tǒng)工藝進(jìn)行滾鍍鉻時(shí)，由于電流效率低，大地流穿透滾桶困難而難鍍鉻，同時(shí)，電解液溫度高，容易使塑料滾桶和塑槽損壞，一直不能大規(guī)模電鍍，而本發(fā)明工藝電流效率高，電解液溫度低，能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。同理，本發(fā)明用于電鍍塑料零件能減少零件的變形。
本發(fā)明提供的添加劑及其應(yīng)用工藝，達(dá)到降低鍍鉻電解液中鉻酸濃度40%(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻工藝)，降低溫度20℃左右，提高電流效率100%，降低能耗消耗(以電能計(jì)算，每噸鍍鉻電解液每年節(jié)電一萬(wàn)五千度)，減輕鉻酸對(duì)環(huán)境的污染，改善工人操作環(huán)境和提高經(jīng)濟(jì)效益(見(jiàn)表二)的同時(shí)，能直接在鍍鉻電解液中獲得微孔型鉻鍍層，經(jīng)測(cè)試，每平方厘米孔隙率達(dá)十二萬(wàn)以上，微孔鉻層顏色藍(lán)亮而冷青光，不但具有很好的裝飾性，其抗蝕性比標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻工藝和其它低濃度鍍鉻工藝的鍍層都有大大提高;成本較已有的微孔鉻工藝顯著降低(只有它的30-40%)，并且實(shí)施簡(jiǎn)便，無(wú)須增加鍍鎳封工藝，沉積速度快，經(jīng)測(cè)試每分鐘為0.2微米，是標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻工藝的兩倍，深鍍能力好(見(jiàn)表三)鍍層結(jié)合力好，由于大量的微孔，鍍層應(yīng)力分散了，同時(shí)，電解液能產(chǎn)生泡沫，抑制鉻霧的揮發(fā)，有益于工作人員的健康。
本發(fā)明的實(shí)施比較簡(jiǎn)單，新配電解液時(shí)，鉻酸按130克/升加入，硫酸為1.3克/升加入，電鍍一般鉻層的主添加劑按2克/升量加入，電鍍微孔鉻時(shí)，主添加劑按7克/升量加入，輔助添加劑以0.02克/升量溶于熱水中，然后加入電解液內(nèi)，少許攪拌，通電即可生產(chǎn)。
標(biāo)準(zhǔn)工藝轉(zhuǎn)換為本發(fā)明的新工藝時(shí)，首先將標(biāo)準(zhǔn)工藝的電解液用清水稀釋到鉻酸含量為150-160克/升，鉻酸含量高于新配電解液主要考慮電解液含有Fe+3、Cu+2等金屬雜質(zhì)，使有效鉻酸濃度小于化驗(yàn)濃度，然后加入主、輔添加劑即可生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種低濃度常溫鍍(微孔)鉻的添加劑，其特征是由銪、鉀、釓、鎂、釹、鈉、鑭的氧化物或其鹽類組成主添加劑，由鑭、釓、鈉的鹽類和酯肪醇硫酸鈉以及烷基磺酸鈉組成的輔助添加劑。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑的鍍鉻工藝，其特征是CrO42-濃度為100-200克/升，CrO42-∶SO42-＝100∶1，本添加劑的主型為2-7克/升，輔型為0.01-0.02克/升;工藝條件為電解液溫度25℃以上，陰極電流密度5-15安/平方分米;陽(yáng)極組成鉛或鉛合金，陰陽(yáng)極面積比陰∶陽(yáng)＝1∶2-3;無(wú)須抽風(fēng)或添加F-53泡沫抑霧劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑的鍍鉻工藝，其特征是在鍍一般鉻層時(shí)，主添加劑加入量為2克/升，在鍍微孔鉻時(shí)，主添加劑加入量為5-7克/升。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑的鍍鉻工藝，其特征是用于塑料零件、銅、銅合金、鎳、鎳鐵合金和不銹鋼上鍍防護(hù)-裝飾鉻以及鐵、鋼、鋼合金上鍍硬鉻。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑的鍍鉻工藝，其特征是在權(quán)利要求1所述的添加劑中加入5-20克/升的氟化鈉可應(yīng)用滾鍍鉻和鈍化發(fā)光后的銅錫合金條上鍍鉻。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是表面處理技術(shù)中的鍍鉻工藝，其特征是由銪、鉀、釓、鎂、釹、鈉、鑭的氧化物和其鹽類混合組成的添加劑，以2—7克/升的量加入到濃度為100—200克/升鉻酸溶液里面，電解液在25℃以上溫度，陰極電流密度在5—15A/dm
文檔編號(hào)C25D3/04GK1062932SQ90106488
公開(kāi)日1992年7月22日 申請(qǐng)日期1990年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月29日
發(fā)明者劉貴成, 王太平 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙市南區(qū)金屬表面處理材料廠