CN103849908A - 一种三价铬镀液及在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法 - Google Patents

一种三价铬镀液及在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种三价铬镀液及在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法，三价铬电镀液主要包含铬盐、导电盐、络合剂、水以及催化剂，其中所述催化剂含量为5-30克/升。在三价铬镀液中电沉积硬铬镀层的方法是，首先将DSA涂层钛板放入一种三价铬电镀液中，作为阳极；其次将工件放入一种三价铬电镀液中，作为阴极；最后通入直流电源，阴极电流密度5-30安培/平方分米，电镀液温度40-50℃,电镀时间1-10分钟。解决现有三价铬电镀工艺中所沉积的镀层抗腐蚀能力差，镀层硬度低，不能满足实际工业生产需求技术问题。通过在镀液中加入催化剂铬的氧化物，可明显提高铬层抗腐蚀能力和硬度。

Description

一种三价铬镀液及在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法
技术领域
本发明涉及金属电镀领域，具体涉及一种三价铬镀液及在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法。
背景技术
铬具有优良的装饰性和功能性。目前使用最普遍的工业化工艺为六价铬镀铬，但是，六价铬危害巨大。世界卫生组织、欧洲和美国等越来越密切关注六价铬的危害，不断降低六价铬废水的排放标准。三价铬电镀作为最重要、最直接有效的替代六价铬电镀工艺，无论从工艺性能或环境保护上都比六价铬电镀具有无可比拟的优越性。如三价铬镀液污染比较少,其毒性仅为六价铬的1%,电镀时不产生有害的铬酸雾,且镀液浓度低,污水处理简单,只要将废水pH调到8以上,即沉淀出Cr(OH)3；从理论上讲,在相同电流密度下,三价铬电沉积速度可达到六价铬的2倍,且其镀液分散能力、覆盖能力比铬酸镀液好,光亮电流密度范围比较宽,适合于形状较为复杂的零件镀铬；三价铬的电流效率比六价铬镀铬要高,可达到25%；电流密度范围宽,为5～80A/dm2；不受电流中断的影响等。但是，现有的三价铬电镀工艺，电镀液一般包含有开缸盐、稳定剂、络合剂、湿润剂。其沉积的镀层抗腐蚀能力差，镀层硬度低，不能满足实际工业生产需求。因此，开发一种抗腐蚀能力强，镀层硬度高的环保三价铬电镀方法具有重要的意义。
发明内容
为了解决现有三价铬电镀工艺中所沉积的镀层抗腐蚀能力差，镀层硬度低，不能满足实际工业生产需求技术问题，本发明提供一种三价铬镀液及在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种三价铬电镀液，其特征在于：包括铬盐、导电盐、络合剂、水以及催化剂。
作为上述技术方案的进一步改进，所述催化剂为铬的氧化物，如氧化铬、铬酸钠。
作为上述技术方案的进一步改进，所述铬盐选自水溶性铬盐中的一种或多种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述水溶性铬盐为硫酸铬。
作为上述技术方案的进一步改进，所述导电盐选自硼酸、硫酸钾、硫酸铵、硫酸钠中的一种或多种；
作为上述技术方案的进一步改进，所述导电盐为硫酸铵。
作为上述技术方案的进一步改进，所述络合剂选自酒石酸钾盐、琥珀酸盐、苹果酸盐、草酸钠、甘氨酸中的至少一种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电镀液的pH值为2.0-2.3；并用氨水或硫酸调整。
作为上述技术方案的进一步改进，所述催化剂含量为5-30克/升。
作为上述技术方案的进一步改进，所述铬的氧化物，如氧化铬、铬酸钠等含量为10-20克/升。
作为上述技术方案的进一步改进，所述铬盐含量为200-400克/升。
作为上述技术方案的进一步改进，所述硫酸铬的含量为250-350克/升。
作为上述技术方案的进一步改进，所述导电盐含量为200-450克/升。
作为上述技术方案的进一步改进，所述硫酸铵含量为250-400克/升。
作为上述技术方案的进一步改进，所述络合剂含量为100-150克/升。
一种在三价铬电镀液中电沉积铬镀层的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1，将DSA涂层钛板放入上述一种三价铬电镀液中，作为阳极；
步骤1，将工件放入上述一种三价铬电镀液中，作为阴极；
步骤3，通入直流电源，阴极电流密度5-30安培/平方分米，电镀液温度40-50℃,电镀时间1-10分钟。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤3中阴极电流密度优选10-25安培/平方分米。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤3中电镀液温度优选45-48℃。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤3中电镀时间优选3-5分钟。
实施本发明的一种三价铬镀液及在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法，具有以下有益效果：
1）通过实施例可知，本发明通过在镀液中加入催化剂铬的氧化物，如氧化铬、铬酸钠，可明显提高铬层抗腐蚀能力。
2）通过实施例可知，本发明通过在镀液中加入催化剂铬的氧化物，如氧化铬、铬酸钠，可显著提高铬层的硬度。
具体实施方式
本发明提供一种三价铬电镀液，主要包含铬盐、导电盐、络合剂、水以及催化剂，其中所述催化剂含量为5-30克/升；该催化剂选自铬的氧化物，如氧化铬、铬酸钠，含量优选10-20克/升。铬盐选自水溶性铬盐中的一种或几种，铬盐含量为200-400克/升；水溶性铬盐优选硫酸铬；含量为250-350克/升。导电盐选自硼酸、硫酸钾、硫酸铵、硫酸钠中的一种或几种，导电盐含量为200-450克/升，导电盐优选硫酸铵，其含量为250-400克/升。络合剂选自酒石酸钾盐、琥珀酸盐、苹果酸盐、草酸钠、甘氨酸中的至少一种，该络合剂含量为100-150克/升。该电镀液的pH值为2.0-2.3；用氨水或硫酸调整。在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法为：首先将DSA涂层钛板放入一种三价铬电镀液中，作为阳极；其次将工件放入一种三价铬电镀液中，作为阴极；最后通入直流电源，阴极电流密度5-30安培/平方分米，电镀液温度40-50℃,电镀时间1-10分钟。其中，中阴极电流密度优选10-25安培/平方分米；电镀液温度优选45-48℃；电镀时间优选3-5分钟。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
电镀液成分：
Figure BDA0000466634220000031
Figure BDA0000466634220000041
电镀方法：取镀镍片（镍层厚度10微米的标准铁片100*70毫米），在1000ml的烧杯中进行电镀测试，条件为：温度45℃、直流电流为20安培、电镀3分钟，阳极使用DSA涂层钛板，得到试片A1。
电镀效果评价：使用显微硬度计测量镀铬层的显微硬度；对试片A1做(铜加速酸性盐雾试验)CASS试验44小时，未见铬层腐蚀。
实施例2
电镀液成分：
电镀方法：取镀镍片（镍层厚度10微米的标准铁片100*70毫米），在1000ml的烧杯中进行电镀测试，条件为：温度45℃、直流电流为20安培、电镀3分钟，阳极使用DSA涂层钛板，得到试片A2。
电镀效果评价：使用显微硬度计测量镀铬层的显微硬度；对试片A2做(铜加速酸性盐雾试验)CASS试验40小时，未见铬层腐蚀。
实施例3
电镀液成分：
Figure BDA0000466634220000043
电镀方法：取镀镍片（镍层厚度10微米的标准铁片100*70毫米），在1000ml的烧杯中进行电镀测试，条件为：温度45℃、直流电流为20安培、电镀3分钟，阳极使用DSA涂层钛板，得到试片A3。
电镀效果评价：使用显微硬度计测量镀铬层的显微硬度；对试片A3做(铜加速酸性盐雾试验)CASS试验40小时，未见铬层腐蚀。
实施例4
电镀液成分：
电镀方法：取镀镍片（镍层厚度10微米的标准铁片100*70毫米），在1000ml的烧杯中进行电镀测试，条件为：温度45℃、直流电流为20安培、电镀3分钟，阳极使用DSA涂层钛板，得到试片A4。
电镀效果评价：使用显微硬度计测量镀铬层的显微硬度；对试片A4做(铜加速酸性盐雾试验)CASS试验44小时，未见铬层腐蚀。
实施例5
电镀液成分：
Figure BDA0000466634220000052
使用氨水及硫酸调节pH为2.0
电镀方法：取镀镍片（镍层厚度10微米的标准铁片100*70毫米），在1000ml的烧杯中进行电镀测试，条件为：温度40℃、直流电流为7安培、电镀10分钟，阳极使用DSA涂层钛板，得到试片A5。
电镀效果评价：使用显微硬度计测量镀铬层的显微硬度；对试片A5做(铜加速酸性盐雾试验)CASS试验48小时，未见铬层腐蚀。
实施例6
电镀液成分：
Figure BDA0000466634220000061
使用氨水及硫酸调节pH为2.2
电镀方法：取镀镍片（镍层厚度10微米的标准铁片100*70毫米），在1000ml的烧杯中进行电镀测试，条件为：温度50℃、直流电流为42安培、电镀5分钟，阳极使用DSA涂层钛板，得到试片A6。
电镀效果评价：使用显微硬度计测量镀铬层的显微硬度；对试片A6做(铜加速酸性盐雾试验)CASS试验48小时，未见铬层腐蚀。
实施例7
电镀液成分：
Figure BDA0000466634220000062
使用氨水及硫酸调节pH为2.3
电镀方法：取镀镍片（镍层厚度10微米的标准铁片100*70毫米），在1000ml的烧杯中进行电镀测试，条件为：温度43℃、直流电流为15安培、电镀1分钟，阳极使用DSA涂层钛板，得到试片A7。
电镀效果评价：使用显微硬度计测量镀铬层的显微硬度；对试片A7做(铜加速酸性盐雾试验)CASS试验40小时，未见铬层腐蚀。
对比例：
电镀工作液：采用市面上公众熟知的广东达志环保科技股份有限公司产品：硫酸型三价铬工作液KOZO-600为电镀工作液。
电镀方法：取镀镍片（镍层厚度10微米的标准铁片100*70毫米），在1000ml的烧杯中进行电镀测试，条件为：温度45℃、直流电流为20安培、电镀3分钟，阳极使用DSA涂层钛板，得到试片B1。
电镀效果评价：使用显微硬度计测量镀铬层的显微硬度；对试片B1做(铜加速酸性盐雾试验)CASS试验24小时，未见铬层腐蚀。
上述得到的试片，做(铜加速酸性盐雾试验)CASS试验，结果如表1。
表1电镀效果评价表
实施例1-7镀层的硬度HV1000-HV1125,耐腐蚀能力CASS试验达到40-48小时。对比例1硬度只有HV650，耐腐蚀能力CASS试验达到24小时。这说明本发明通过一种新型的三价铬镀液，可显著提高镀液层的硬度和耐腐蚀能力。综上所述，本发明提供的在三价铬镀液中电沉积高耐蚀硬铬镀层的方法，具有镀层硬度高，抗腐蚀能力强的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种三价铬电镀液，其特征在于：包括铬盐、导电盐、络合剂、水以及催化剂。 
2.根据权利要求1所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述催化剂为铬的氧化物,如氧化铬、铬酸钠等。 
3.根据权利要求1或2所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述铬盐选自水溶性铬盐中的一种或多种。 
4.根据权利要求3所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述水溶性铬盐为硫酸铬。 
5.根据权利要求4所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述导电盐选自硼酸、硫酸钾、硫酸铵、硫酸钠中的一种或多种。 
6.根据权利要求5所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述导电盐为硫酸铵。 
7.根据权利要求6所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述络合剂选自酒石酸钾盐、草酸钠、琥珀酸盐、苹果酸盐、甘氨酸中的至少一种。 
8.根据权利要求7所述的一种环保三价铬电镀液，其特征在于：所述电镀液的pH值为2.0-2.3；并用氨水或硫酸调整。 
9.根据权利要求8所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述催化剂含量为5-30克/升。 
10.根据权利要求9所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述铬的氧化物，如氧化铬、铬酸钠等含量为10-20克/升。 
11.根据权利要求10所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述铬盐含量为200-400克/升。 
12.根据权利要求11所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述硫酸铬的含量为250-350克/升。 
13.根据权利要求12所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述导电盐含量为200-450克/升。 
14.根据权利要求13所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述硫酸铵含量为250-400克/升。 
15.根据权利要求14所述的三价铬电镀液，其特征在于：所述络合剂含量为100-150克/升。 
16.一种实现权利要求1-15中任一项在三价铬电镀液中电沉积铬镀层的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤： 
1）将DSA涂层钛板放入上述一种三价铬电镀液中，作为阳极； 
2）将工件放入上述一种三价铬电镀液中，作为阴极； 
3）通入直流电源，阴极电流密度5-30安培/平方分米，电镀液温度40-50℃,电镀时间1-10分钟。 
17.根据权利要求16所述在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法，其特征在于：所述步骤3）中阴极电流密度优选10-25安培/平方分米。 
18.根据权利要求17所述在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法，其特征在于：所述步骤3）中电镀液温度优选45-48℃。 
19.根据权利要求18所述在三价铬镀液中电沉积铬镀层的方法，其特征在于：所述步骤3）中电镀时间优选3-5分钟。 
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