CN107313078A - 一种三价铬电镀溶液及其制备方法 - Google Patents

一种三价铬电镀溶液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及环保型电镀硬铬领域，具体为一种新型的三价铬电镀溶液及其制备方法，解决现有六价铬离子毒性对健康及环境保护影响较大的问题。镀液成份为：氯化铬0.5～1.0mol/L，硫酸铬0.2～0.5mol/L，配位剂1.5～3.0mol/L，缓冲剂0.1～1.0mol/L，导电盐0.5～2.5mol/L，润湿剂2～10g/L，分散剂2～10g/L，其余为水。本发明采用铬的不同种类三价化合物共混体系，在常规的电镀装置下，通过电镀液中特殊添加剂的使用，有效的提高铬镀层的厚度至60μm以上，结晶致密，与基体结合力好。

Description

一种三价铬电镀溶液及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保型电镀硬铬领域，具体为一种新型的三价铬电镀溶液及其制备方法。
背景技术
电镀铬层硬度高，具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，并且具有优良的装饰性，常被用作电子电气设备，五金工具等的装饰性镀层和活塞、模具、轴类等的功能性镀层，应用十分广泛。现在世界上电镀铬层绝大部分都是采用六价铬电镀工艺，六价铬电镀工艺简单，维护方便，镀层性能好。但是六价铬离子毒性甚大，过量摄入会导致皮肤溃疡，肝肾功能受损，并且有强烈的致癌作用。美国环境保护署已经将六价铬确定为危险的空气污染物质和17种高度危险的毒性物质之一。随着人们对健康及环境保护的日益重视，开发一种可替代六价铬电镀的新型环保技术是各国科研工作者努力的方向。
三价铬毒性比六价铬毒性小100倍，三价铬电镀技术被认为是一种很有希望取代六价铬电镀的环保化技术。经过几十年的发展，三价铬电镀技术已经取代了长足的发展，在装饰性镀铬领域已经可以做到对六价铬电镀的替代。但是三价铬镀液成分复杂，对杂质容忍度低，镀液维护困难，并且由于三价铬离子配合物惰性较高，易发生水解、羟合、氧合等反应，镀层增厚困难。目前，在功能性镀铬领域，还没有可以取代六价铬电镀的三价铬电镀技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的三价铬电镀溶液及其制备方法，解决现有六价铬离子毒性对健康及环境保护影响较大的问题。
本发明的技术方案是：
一种三价铬电镀溶液，镀液成份为：氯化铬0.5～1.0mol/L，硫酸铬0.2～0.5mol/L，配位剂1.5～3.0mol/L，缓冲剂0.1～1.0mol/L，导电盐0.5～2.5mol/L，润湿剂2～10g/L，分散剂2～10g/L，其余为水。
所述的三价铬电镀溶液，配位剂为苯甲酸、顺丁烯二酸、巯基乙酸、草酸、十八酸及上述酸的盐、甲醇、乙醇、磺酰脲中的一种或两种以上。
所述的三价铬电镀溶液，缓冲剂为苯甲酸钠、氢氰酸、过氧化氢、柠檬酸、乙二胺四乙酸EDTA中的一种或两种以上。
所述的三价铬电镀溶液，导电盐为氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化钯中的一种或两种以上。
所述的三价铬电镀溶液，润湿剂为十二烷基硫酸钠K12、壬基酚聚氧乙烯醚NP-10、月桂氮酮、丁基奈磺酸钠中的一种或两种以上。
所述的三价铬电镀溶液，分散剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种以上。
所述的三价铬电镀溶液的制备方法，在确定的酸度、温度、电流密度下，制取出厚度超过60μm铬镀层；镀液使用过程中酸度控制在pH＝1～4之间，镀液使用过程中温度控制在30℃～50℃之间，镀液使用过程中电流密度控制在30～40A/dm2。
所述的三价铬电镀溶液的制备方法，电镀时间60～120min，铬镀层厚度范围为60～120μm。
本发明的优点和有益效果是：
1、本发明采用三价铬溶液制备厚铬镀层，降低了对环境的污染，减少了对电镀工人健康的危害，得到的三价铬镀层表面平整，结晶致密，与基体结合力好，厚度可达60μm以上。
2、本发明采用常规电镀工艺，无需特殊式样处理手段。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明三价铬电镀溶液的镀液成份设计思想如下：
(1)氯化铬0.5～1.0mol/L，其作用是：作为电镀液主盐，是电镀出镀层的金属盐主体；
(2)硫酸铬0.2～0.5mol/L，其作用是：作为主盐的补充，有效的提高镀层厚度；
(3)配位剂1.5～3.0mol/L，其作用是：促进主盐溶解并在沉积时速度得到有效控制；
(4)缓冲剂0.1～1.0mol/L，其作用是：控制电镀液的ph值在一个合理的范围内；
(5)导电盐0.5～2.5mol/L，其作用是：提高电镀液的电导率，促进镀层的有效形成；
(6)润湿剂2～10g/L，其作用是：提高主盐的浸水能力，有效的增强镀层表面状态以及致密度；
(7)分散剂2～10g/L，其作用是：降低电镀液的表面张力，防止电镀液沉降和凝聚，提高电镀液稳定性。
下面通过实施例进一步详述本发明。
实施例1
本实施例中，电镀溶液成分：氯化铬0.8mol/L，硫酸铬0.3mol/L，苯甲酸0.3mol/L，草酸0.5mol/L，磺酰脲1.5mol/L，柠檬酸0.5mol/L，氯化钠0.5mol/L，壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)4g/L，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)5g/L，其余为水。将上述物质均匀混合，配制电镀溶液，溶液pH值1.8，阴极电流密度35A/dm2，镀液温度30℃，电镀时间60min，镀层厚度75μm。镀层致密，光亮。
实施例2
本实施例中，电镀溶液成分：氯化铬0.8mol/L，硫酸铬0.2mol/L，苯甲酸0.2mol/L，草酸0.4mol/L，磺酰脲2.0mol/L，乙二胺四乙酸(EDTA)0.5mol/L，氯化钠0.5mol/L，十二烷基硫酸钠(K12)5g/L，聚乙二醇(200)6g/L，其余为水。将上述物质均匀混合，配制电镀溶液，溶液pH值2.0，阴极电流密度40A/dm2，镀液温度40℃，电镀时间60min，镀层厚度65μm。镀层中部质量好，致密，端部有发黑。
实施例3
本实施例中，电镀溶液成分：氯化铬0.6mol/L，硫酸铬0.3mol/L，顺丁烯二酸0.5mol/L，巯基乙酸0.5mol/L，磺酰脲2.0mol/L，乙二胺四乙酸(EDTA)0.5mol/L，氯化钠0.5mol/L，十二烷基硫酸钠(K12)4g/L，聚乙二醇(1000)5g/L，其余为水。将上述物质均匀混合，配制电镀溶液，溶液pH值1.5，阴极电流密度40A/dm2，镀液温度40℃，电镀时间60min，镀层厚度80μm。镀层致密，端部有发黑。
实施例4
本实施例中，电镀溶液成分：氯化铬0.8mol/L，硫酸铬0.2mol/L，顺丁烯二酸0.6mol/L，十八酸0.5mol/L，磺酰脲1.8mol/L，柠檬酸0.2mol/L，氯化钾0.5mol/L，氯化镁0.5mol/L，月桂氮酮3g/L，丁基奈磺酸钠3g/L，烷基酚聚氧乙烯醚3g/L，其余为水。将上述物质均匀混合，配制电镀溶液，溶液pH值2.2。阴极电流密度35A/dm2，镀液温度30℃，电镀时间60min，镀层厚度60μm。镀层致密，光亮。
实施例结果表明，本发明采用铬的不同种类三价化合物共混体系，在常规的电镀装置下，通过电镀液中特殊添加剂的使用，有效的提高铬镀层的厚度至60μm以上，结晶致密，与基体结合力好。

Claims (8)

1.一种三价铬电镀溶液，其特征在于，镀液成份为：氯化铬0.5～1.0mol/L，硫酸铬0.2～0.5mol/L，配位剂1.5～3.0mol/L，缓冲剂0.1～1.0mol/L，导电盐0.5～2.5mol/L，润湿剂2～10g/L，分散剂2～10g/L，其余为水。
2.按照权利要求1所述的三价铬电镀溶液，其特征在于，配位剂为苯甲酸、顺丁烯二酸、巯基乙酸、草酸、十八酸及上述酸的盐、甲醇、乙醇、磺酰脲中的一种或两种以上。
3.按照权利要求1所述的三价铬电镀溶液，其特征在于，缓冲剂为苯甲酸钠、氢氰酸、过氧化氢、柠檬酸、乙二胺四乙酸EDTA中的一种或两种以上。
4.按照权利要求1所述的三价铬电镀溶液，其特征在于，导电盐为氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化钯中的一种或两种以上。
5.按照权利要求1所述的三价铬电镀溶液，其特征在于，润湿剂为十二烷基硫酸钠K12、壬基酚聚氧乙烯醚NP-10、月桂氮酮、丁基奈磺酸钠中的一种或两种以上。
6.按照权利要求1所述的三价铬电镀溶液，其特征在于，分散剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种以上。
7.一种权利要求1至6之一所述的三价铬电镀溶液的制备方法，其特征在于，在确定的酸度、温度、电流密度下，制取出厚度超过60μm铬镀层；镀液使用过程中酸度控制在pH＝1～4之间，镀液使用过程中温度控制在30℃～50℃之间，镀液使用过程中电流密度控制在30～40A/dm2。
8.按照权利要求7所述的三价铬电镀溶液的制备方法，其特征在于，电镀时间60～120min，铬镀层厚度范围为60～120μm。
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