CN103014784A - 一种常温环保型三价铬电镀液及其电镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常温环保型三价铬电镀液及其电镀方法，本发明选用氯化铬溶液体系，其镀液配方组成为：三氯化铬150-200g/L、硫代硫酸钾80-90g/L、氯化钾65-75g/L、硼酸30-50g/L、草酸铵10-15g/L、溴化铵5-10g/L、香豆素0.2-0.5g/L、十二烷基硫酸钠0.02-0.04g/L、磺基丁二酸钠二辛酯0.02-0.2g/L；本发明较现有氯化物三价铬电镀液更环保、体系更稳定、工艺更简单易控。

Description

一种常温环保型三价铬电镀液及其电镀方法

技术领域

本发明涉及一种电镀铬的电镀液及其电镀方法，尤其是环保型三价铬电镀液及其电镀方法。

背景技术

近几年来，三价铬电镀技术的研究取得了较大的发展，特别是在克服杂质污染和实现厚镀层等方面取得了突破性进展，实现了长期稳定的三价铬电镀。三价铬电镀工艺发展至今，其装饰性电镀工艺研究已经进入逐渐完善的时期，生产应用不断扩大，目前已经在装饰电镀方面获得工业应用。三价铬电镀不仅可以减少六价铬电镀对环境的严重污染，同时节约了大量的电能和污染处理费用，具有极其显著的经济效益、环境效益和社会效益。商品化三价铬镀层已经很接近装饰性镀铬层。目前，取代严重污染环境的六价铬装饰性电镀的最可行的技术是三价铬电镀。然而，目前的三价铬镀铬工艺均存在着组成成分复杂（有的工艺体系成分达几十种）、操作工艺难以控制、体系不稳定等缺陷，使三价铬电镀难以在实际生产中推广与应用。这是由于Cr³⁺是中间价态，较不稳定，在电镀过程中，阴极可能还原成Cr⁰、Cr²⁺，由于阳极不用金属铬作阳极，一般使用不溶性阳极，这样易使Cr³⁺氧化成Cr⁶⁺，六价铬的存在，对三价铬镀液是及其有害的。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保、体系稳定、工艺简单易控的常温环保型三价铬电镀液及其电镀方法。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种常温环保型三价铬电镀液，其电镀液配方组成为：

三氯化铬               150-200g/L

硫代硫酸钾             80-90 g/L

氯化钾                 65-75 g/L

硼酸                   30-50 g/L

草酸铵                 10-15 g/L

溴化铵                 5-10 g/L

香豆素                 0.2-0.5 g/L

十二烷基硫酸钠         0.02-0.04 g/L

磺基丁二酸钠二辛酯       0.02-0.2 g/L

其中，主盐为三氯化铬，氯化物镀液导电好，电压低，镀液分散能力、覆盖能力和电流效率较高，但阳极会析出有毒的Cl₂，且对设备腐蚀较重；通过加入溴化铵能极大地减少气体的发生，从而本发明三价铬电镀液比现有氯化物三价铬体系电镀液更加环保，但是溴化铵的添加量不能超过10 g/L，否则会影响电镀的电解效率。

基质为去离子水。

络合剂采用硫代硫酸钾，在不影响镀层结合力、焊接性能和导电性能的情况下能较普通三价铬电镀工艺提高铬镀层硬度2倍以上，选用硫代硫酸钾作为络合剂来提高镀层硬度的方法在现有三价铬电镀工艺中尚未见报道，且该体系三价铬电镀液的镀液稳定性更高，使用寿命比现有的三价铬电镀液普遍要长1.5倍以上。

导电盐选用氯化钾和草酸铵，用以提高镀液的导电率，导电盐的含量受到溶解度的限制，而且大量导电盐的存在还会降低其他盐类的溶解度，对于含有较多表面活性剂的溶液，过多的导电盐会降低它们的溶解度，使溶液在较低的温度下发生乳浊现象，严重的会影响镀液的性能。所以导电盐的含量也应适当。

缓冲剂采用硼酸，用来稳定溶液的PH值，特别是阴极表面附近的PH值。

整平剂采用香豆素，该物质具有使镀层将基体表面细微不平处填平的作用。香豆素在镀铬中作为整平剂的使用尚未见报道。

润湿剂采用十二烷基硫酸钠和磺基丁二酸钠二辛酯两种，具有降低溶液与阴极间的界面张力，使氢气泡容易脱离阴极表面，从而防止镀层产生针孔的显著效果。

本发明进一步提供一种上述常温环保型三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将工件按照常规镀前处理进行清洗和活化后放入上述常温环保型三价铬电镀液中作为阴极，在温度为10-25℃、pH值为2.0-4.0，电流密度为8-12A/dm²的条件下，电镀20-30min即可沉积得到厚度为10-15um的镀铬层。

本发明的有益效果是：镀液组分简单、体系稳定、工艺易控，进一步降低了阳极析出的有害氯气量，减少了对设备的腐蚀，同时提高了镀层硬度。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步地描述。

实施例1：

一种常温环保型三价铬电镀液，其镀液配方组成为：

三氯化铬               150g/L

硫代硫酸钾             80g/L

氯化钾                 75 g/L

硼酸                   50 g/L

草酸铵                 10g/L

溴化铵                 5 g/L

香豆素                 0.2g/L

十二烷基硫酸钠         0.02g/L

磺基丁二酸钠二辛酯       0.02g/L

基质为去离子水。

所述的常温环保型三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将工件按照常规镀前处理进行清洗和活化后放入电镀液中作为阴极，在温度为10-25℃、pH值为2.0-4.0，电流密度为8-12A/dm²的条件下，电镀20-30min即可沉积得到厚度为10-15um的镀铬层。

实施例2：常温环保型三价铬电镀液，其镀液配方组成为：

三氯化铬               160g/L

硫代硫酸钾             80g/L

氯化钾                 65 g/L

硼酸                   30g/L

草酸铵                 15 g/L

溴化铵                 10 g/L

香豆素                 0.5 g/L

十二烷基硫酸钠         0.04 g/L

磺基丁二酸钠二辛酯       0.2 g/L

基质为去离子水。

所述的常温环保型三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将工件按照常规镀前处理进行清洗和活化后放入电镀液中作为阴极，在温度为10-25℃、pH值为2.0-4.0，电流密度为8-12A/dm²的条件下，电镀20-30min即可沉积得到厚度为10-15um的镀铬层。

实施例3：常温环保型三价铬电镀液，其镀液配方组成为：

三氯化铬               170g/L

硫代硫酸钾             85g/L

氯化钾                 65g/L

硼酸                   40g/L

草酸铵                 12g/L

溴化铵                 10 g/L

香豆素                 0.2g/L

十二烷基硫酸钠         0.03g/L

磺基丁二酸钠二辛酯       0.1g/L

所述的常温环保型三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将工件按照常规镀前处理进行清洗和活化后放入电镀液中作为阴极，在温度为10-25℃、pH值为2.0-4.0，电流密度为8-12A/dm²的条件下，电镀20-30min即可沉积得到厚度为10-15um的镀铬层。

实施例4：常温环保型三价铬电镀液，其镀液配方组成为：

三氯化铬               200 g/L

硫代硫酸钾             90 g/L

氯化钾                 75 g/L

硼酸                   40g/L

草酸铵                 12g/L

溴化铵                 5g/L

香豆素                 0.5 g/L

十二烷基硫酸钠         0.04 g/L

磺基丁二酸钠二辛酯       0.02g/L

所述的常温环保型三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将工件按照常规镀前处理进行清洗和活化后放入电镀液中作为阴极，在温度为10-25℃、pH值为2.0-4.0，电流密度为8-12A/dm²的条件下，电镀20-30min即可沉积得到厚度为10-15um的镀铬层。

实施例5：常温环保型三价铬电镀液，其镀液配方组成为：

三氯化铬               190g/L

硫代硫酸钾             82g/L

氯化钾                 73g/L

硼酸                   45g/L

草酸铵                 10g/L

溴化铵                 10 g/L

香豆素                 0.25g/L

十二烷基硫酸钠         0.02g/L

磺基丁二酸钠二辛酯       0.15g/L

所述的常温环保型三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将工件按照常规镀前处理进行清洗和活化后放入电镀液中作为阴极，在温度为10-25℃、pH值为2.0-4.0，电流密度为8-12A/dm²的条件下，电镀20-30min即可沉积得到厚度为10-15um的镀铬层。

实施例6：常温环保型三价铬电镀液，其镀液配方组成为：

三氯化铬               150g/L

硫代硫酸钾             90 g/L

氯化钾                 75 g/L

硼酸                   50 g/L

草酸铵                 15 g/L

溴化铵                 5g/L

香豆素                 0.2g/L

十二烷基硫酸钠         0.02g/L

磺基丁二酸钠二辛酯       0.02g/L

所述的常温环保型三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将工件按照常规镀前处理进行清洗和活化后放入电镀液中作为阴极，在温度为10-25℃、pH值为2.0-4.0，电流密度为8-12A/dm²的条件下，电镀20-30min即可沉积得到厚度为10-15um的镀铬层。

上述实施例得到的三价铬电镀液，在实际使用过程中，1年内镀液未见浑浊及沉淀，且电镀得到的铬层光洁平整，厚度均匀无针孔等缺陷。而现有的三价铬电镀液普遍使用寿命在6-8个月左右，因此，本发明具有更高的稳定性和更长的使用寿命。

对实施例1-6所形成的镀层进行百格刀划格测试：把样品放置在测试台上，使用切刀在样品表面的同一方向上划长度为20毫米、间距为1毫米的11条线，然后在90度方向相交叉划长度为20毫米、间距为1毫米的11条线，把75毫米长的胶带中心部位小心放在划好的格子上与格线方向水平，使胶带完全覆盖格子，然后用橡皮擦擦拭，使胶带与格子完全良好接触；60秒后，从胶带单边以180度水平方向快速拉起胶带，根据样品表面的脱落面积计算脱落率，实施例1-8的镀液所形成的镀层脱落率均小于5%，具有优良的附着性能。

采用超声波硬度计来测量镀铬层的硬度。特点是测量精度高、速度快，数字显示测量结果，且不会破坏镀层。实施例1-6的三价铬电镀液得到的镀铬层的硬度结果为600-800Hv，远高于现有三价铬电镀液得到的镀铬层的硬度。

上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的保护范围，因此，依本发明申请专利保护范围所作的等同变化，仍属本发明涵盖的范围。

Claims (2)

1.一种常温环保型三价铬电镀液，其特征在于其电镀液配方组成为：

三氯化铬               150-200g/L

硫代硫酸钾             80-90 g/L

氯化钾                 65-75 g/L

硼酸                   30-50 g/L

草酸铵                 10-15 g/L

溴化铵                 5-10 g/L

香豆素                 0.2-0.5 g/L

十二烷基硫酸钠         0.02-0.04 g/L

磺基丁二酸钠二辛酯       0.02-0.2 g/L  。

2.一种权利要求1所述的常温环保型三价铬电镀液的电镀方法，其特征在于：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将工件按照常规镀前处理进行清洗和活化后放入所述的常温环保型三价铬电镀液中作为阴极，在温度为10-25℃、pH值为2.0-4.0，电流密度为8-12A/dm²的条件下，电镀20-30min即可沉积得到厚度为10-15um的镀铬层。