CN102021623A - 一种冷轧钢带光亮电镀铬的方法 - Google Patents

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高发明
于升学
侯莉
刘玉文
白振华
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Yanshan University
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Abstract

本发明公开了一种冷轧钢带光亮电镀铬的工艺，其特征是第一步电镀铬层，其镀液成分为：铬酐100～160g/L、NH4F 1.5～3.0g/L、混合稀土添加剂0.5～1.5g/L；镀液温度：25～40℃；电流密度：25～70A/dm2；电镀时间10～20s；第二步电镀氧化铬层，其镀液成分为：铬酐50～75g/L、NH4F0.8～2.5g/L、NaOH 5～15g/L；镀液温度：15～30℃；电流密度：8～20A/dm2；电镀时间：2～6s。本发明充分利用镀液的性能优势获得镀层明亮、均匀的优质镀铬板，进一步提高镀铬板表面质量。同时，本方法对设备腐蚀性小、温度低、有效节省能耗。

Description

一种冷轧钢带光亮电镀铬的方法
技术领域
本发明涉及一种冷轧钢带表面镀铬的处理方法，属于电镀技术中的镀铬工艺。
背景技术
目前国内外包装材料普遍采用镀锡钢带，但是锡资源缺少、价格较高，镀铬钢带正在逐步取代镀锡钢带。实践证明，镀铬板与镀锡板相比，更适用于暴露在室外、盐雾等领域的包装，如啤酒瓶大量使用的皇冠盖等。在氢氧化钠等碱性药品的包装方面，镀铬板的性能也比镀锡板优良。另外，在用于制做肉类罐头和含硫化物的蔬菜罐头时，镀锡板会产生黑色硫化物，镀铬板则适用于上述产品的包装。钢带表面镀铬的工艺有两种方法，即一步法和两步法。两步法可以准确控制金属铬和氧化铬的量，不会因为过多的金属铬影响镀铬板经过加工变形后的耐腐蚀性，或是过多的氧化铬使表面色泽发暗，影响外观。目前，两步法镀铬工艺中应用最广泛的是铬酐加硫酸的镀铬电解液，这种镀铬电解液大多是在高浓度铬酐下进行镀铬，对设备腐蚀严重、温度高(48±2℃)、能量消耗大。另外，镀铬板存在易产生黄斑、镀层光亮度不够等问题。
发明内容
本发明的目的就是避免上述缺陷，提供一种腐蚀性小、耗能少、能有效提高冷轧钢带表面光度和亮度的镀铬方法。
本发明的目的是由以下技术方案实现：
第一步电镀铬层，其镀液成分为：铬酐100～160g/L、NH4F 1.5～3.0g/L、混合稀土添加剂0.5～1.5g/L；镀液温度：25～40℃；电流密度：25～70A/dm2；电镀时间10～20s；
第二步电镀氧化铬层，其镀液成分为：铬酐50～75g/L、NH4F 0.8～2.5g/L、NaOH 5～15g/L；镀液温度：15～30℃；电流密度：8～20A/dm2；电镀时间：2～6s。
为获得高质量的镀铬钢带，本发明进一步工艺规范为：
第一步电镀铬层，其镀液成分为：铬酐140～150g/L、NH4F 2.0～2.5g/L、混合稀土添加剂0.8～1.2g/L；镀液温度：35～40℃；电流密度：30～50A/dm2；电镀时间14～17s；
第二步电镀氧化铬层，其镀液成分为：铬酐65～70g/L、NH4F 1.3～1.7g/L、NaOH 7～11g/L；镀液温度：20～25℃；电流密度：12～16A/dm2；电镀时间：3～5s。
W本发明最大的特点就是电镀铬及氧化铬过程中采用NH4F作为催化剂。F-和SO42-一样也是电镀铬的催化剂，没有F-离子就不会产生镀铬层，F-离子作为催化剂的好处在于易产生板状金属铬镀层，与传统的硫酸催化剂比较镀层的外观更美观，电镀铬和电镀氧化铬的温度更低。同时加入F-离子可以提高电流密度的上限，适合于高速电镀铬。
本发明另外一个特点就是镀铬液中加入混合稀土添加剂。混合稀土添加剂是指硝酸镧、硝酸铈、硝酸铕、硝酸镨、硝酸钕中的两种或几种混合物。因为催化剂NH4F的腐蚀性强，浓度太高对镀槽以及阳极的溶解腐蚀作用加大，在镀铬液中添加混合稀土添加剂能够在改善镀层质量的同时减少NH4F的用量，另外可提高镀层耐磨、耐蚀、硬度等。
本发明所述的工艺处理后得到的镀层中金属铬和氧化铬的量可以通过调节电镀铬和电镀氧化铬过程中的电流密度、施镀时间等来进行调整。
本发明的有益效果：(1)所使用镀铬液中CrO3浓度低，对设备腐蚀相对较轻，设备的防腐处理费用也较低；(2)本发明所述工艺中，镀铬电流效率达到25％左右，比普通镀铬液高8％左右，提高了镀铬速度，降低了镀铬成本；(3)本发明镀层质量好，镀铬后的钢板具有镀层明亮、均匀、耐腐蚀性好等特点；(4)本发明适用范围广，不仅适用于普通带钢，还适用于冷轧薄带钢，最低厚度可以达到0.13mm及以下。
附图说明
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步的阐述：
图1是镀铬前冷轧钢带表面形貌的SEM图；
图2是镀铬后冷轧钢带表面形貌的SEM图。
具体实施方式
实施例1
对经过电解除油、水洗、烘干处理后的冷轧钢带在下列条件下电镀，镀铬工艺为：
第一步电镀铬层，镀液成分中铬酐浓度为120g/L、NH4F浓度为1.7g/L、混合稀土添加剂(包括硝酸镧、硝酸铈)浓度为0.7g/L；镀液温度为28℃；电流密度为30A/dm2；电镀时间15s；第二步电镀氧化铬，镀液成分中铬酐浓度为50g/L、NH4F浓度为1.0g/L、NaOH浓度为6g/L；镀液温度为20℃；电流密度为10A/dm2；电镀时间4s。
钢带运行速度为450m/min。
测得镀铬量：76mg/m2，氧化铬量：13mg/m2，外观质量：光亮。
耐腐蚀试验结果表明：中性盐雾出现红锈时间120分钟，湿热试验(相对湿度95％，温度40℃±2℃)时间1032小时出现锈蚀。
实施例2
对经过电解除油、水洗、烘干处理后的冷轧钢带在下列条件下电镀，镀铬工艺为：
第一步电镀铬层，镀液成分中铬酐浓度为140g/L、NH4F浓度为2.0g/L、混合稀土添加剂(包括硝酸镧、硝酸铕、硝酸镨)浓度为1.0g/L；镀液温度为35℃；电流密度为50A/dm2；电镀时间13s；第二步电镀氧化铬，镀液成分中铬酐浓度为60g/L、NH4F浓度为1.5g/L、NaOH浓度为8g/L；镀液温度为20℃；电流密度为14A/dm2；电镀时间5s。
钢带运行速度为450m/min。
测得镀铬量：100mg/m2，氧化铬量：15mg/m2，外观质量：光亮。
耐腐蚀试验结果表明：中性盐雾出现红锈时间160分钟，湿热试验(相对湿度95％，温度40℃±2℃)时间1344小时出现锈蚀。
实施例3
对经过电解除油、水洗、烘干处理后的冷轧钢带在下列条件下电镀，镀铬工艺为：
第一步电镀铬层，镀液成分中铬酐浓度为150g/L、NH4F浓度为2.5g/L、混合稀土添加剂(包括硝酸铕、硝酸镨、硝酸钕)浓度为1.2g/L；镀液温度为40℃；电流密度为50A/dm2；电镀时间17s；第二步电镀氧化铬，镀液成分中铬酐浓度为68g/L、NH4F浓度为1.7g/L、NaOH浓度为10g/L；镀液温度为25℃；电流密度为16A/dm2；电镀时间4s。
钢带运行速度为450m/min。
测得镀铬量：120mg/m2，氧化铬量：15mg/m2，外观质量：光亮。其表面形貌扫描电镜图片见图2。
耐腐蚀试验结果表明：中性盐雾出现红锈时间180分钟，湿热试验(相对湿度95％，温度40℃±2℃)时间1680小时出现锈蚀。
实施例4
对经过电解除油、水洗、烘干处理后的冷轧钢带在下列条件下电镀，镀铬工艺为：
第一步电镀铬层，镀液成分中铬酐浓度为155g/L、NH4F浓度为2.7g/L、混合稀土添加剂(包括硝酸铈、硝酸镨)浓度为1.5g/L；镀液温度为35℃；电流密度为60A/dm2；电镀时间15s；第二步电镀氧化铬，镀液成分中铬酐浓度为65g/L、NH4F浓度为2.2g/L、NaOH浓度为12g/L；镀液温度为25℃；电流密度为16A/dm2；电镀时间3s。
钢带运行速度为450m/min。
测得镀铬量：115mg/m2，氧化铬量：13.5mg/m2，外观质量：光亮。
耐腐蚀试验结果表明：中性盐雾出现红锈时间170分钟，湿热试验(相对湿度95％，温度40℃±2℃)时间1464小时出现锈蚀。
图1为镀铬前冷轧钢带表面形貌的SEM图。从图中可以看到钢带表面有很多凹坑、凸起和犁沟。
图2为镀铬后冷轧钢带表面形貌的SEM图。从图中看到，电镀铬后，表面相对平整，镀铬层明亮、分布均匀。

Claims (3)

1.本发明公开了一种冷轧钢带光亮电镀铬的方法，采用两步法，其特征是第一步电镀铬层，其镀液成分为：铬酐100～160g/L、NH4F 1.5～3.0g/L、混合稀土添加剂0.5～1.5g/L；镀液温度：25～40℃；电流密度：25～70A/dm2；电镀时间10～20s；第二步电镀氧化铬层，其镀液成分为：铬酐50～75g/L、NH4F 0.8～2.5g/L、NaOH 5～15g/L；镀液温度：15～30℃；电流密度：8～20A/dm2；电镀时间：2～6s。
2.根据权利要求1所述的一种冷轧钢带光亮电镀铬的方法，其特征在于所述的混合稀土添加剂是指硝酸镧、硝酸铈、硝酸铕、硝酸镨、硝酸钕中的两种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述一种冷轧钢带光亮电镀铬的方法，其特征在于第一步电镀铬层，其镀液成分为：铬酐140～150g/L、NH4F 2.0～2.5g/L、混合稀土添加剂0.8～1.2g/L；镀液温度：35～40℃；电流密度：30～50A/dm2；电镀时间14～17s；第二步电镀氧化铬层，其镀液成分为：铬酐65～70g/L、NH4F 1.3～1.7g/L、NaOH 7～11g/L；镀液温度：20～25℃；电流密度：12～16A/dm2；电镀时间：3～5s。
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