CN108118369A - 一种三价铬环保电镀液及其使用方法 - Google Patents

一种三价铬环保电镀液及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及环保型电镀硬铬领域，具体为一种三价铬环保电镀液及其使用方法。该电镀液的成份为：氯化铬0.5～2.0mol/L，配位剂1.5～3.0mol/L，导电盐0.5～2.5mol/L，分散剂0.2～1.0mol/L，特殊组分0.1～0.5mol/L，其余为水。在确定的酸度、温度、电流密度下，制取出厚度超过80μm铬镀层；电镀液使用过程中，酸度控制在pH＝2～4之间，温度控制在30℃～50℃之间，电流密度控制在30～40A/dm2。从而，通过在常规三价铬电镀液配方中引进一类特殊组分，有效降低电镀过程中镀层表面张力，提高电镀液分散性，进而解决电镀过程中边缘效应问题，从而提高镀层厚度至80微米和致密度，镀层与基体结合力好。

Description

一种三价铬环保电镀液及其使用方法
技术领域
本发明涉及环保型电镀硬铬领域，具体为一种三价铬环保电镀液及其使用方法。
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。但是三价铬电镀液成分复杂，对杂质容忍度低，电镀液维护困难，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三价铬环保电镀液及其使用方法，通过在常规三价铬电镀液配方中引进一类特殊组分，有效降低电镀过程中镀层表面张力，提高电镀液分散性，进而解决电镀过程中边缘效应问题，从而提高镀层厚度至80微米和致密度，镀层与基体结合力好。
本发明的技术方案是：
一种三价铬环保电镀液，该电镀液的成份为：氯化铬0.5～2.0mol/L，配位剂1.5～3.0mol/L，导电盐0.5～2.5mol/L，分散剂0.2～1.0mol/L，特殊组分0.1～0.5mol/L，其余为水；其中，特殊组分为阴离子表面活性剂副配长链醇和强极性溶剂均匀混合而成。
所述的三价铬环保电镀液，配位剂为柠檬酸、乳酸、苹果酸、丁二酸、氨基乙酸、顺丁烯二酸、巯基乙酸、草酸中的一种或两种以上。
所述的三价铬环保电镀液，导电盐为氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化钯、氯化锂中的一种或两种以上。
所述的三价铬环保电镀液，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中的一种或两种以上。
所述的三价铬环保电镀液，按重量百分比计，特殊组分中，阴离子表面活性剂为阴离子聚丙烯酰胺、α-烯烃磺酸盐、脂肪酸磺烷基酯中的一种或两种以上，所占比重为10％～20％；长链醇为碳链数量大于20的醇，所占比重为10％～20％；强极性溶剂为甲酰胺、三氟乙酸、DMSO、乙腈、DMF，所占比重为60％～80％。
所述的三价铬环保电镀液的使用方法，在确定的酸度、温度、电流密度下，制取出厚度超过80μm铬镀层；电镀液使用过程中，酸度控制在pH＝2～4之间，温度控制在30℃～50℃之间，电流密度控制在30～40A/dm2。
所述的三价铬电镀液的使用方法，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、本发明采用三价铬电镀液制备厚铬镀层，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80μm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
下面，通过实施例对本发明进一步详细阐述。
实施例1
本实施例中，电镀液成分：氯化铬1.5mol/L，柠檬酸1.0mol/L，氨基乙酸1.0mol/L，氯化钠0.5mol/L，聚乙二醇(200):0.2mol/L，特殊组分0.2mol/L，其余为水。其中，按重量百分比计，特殊组分的具体组成和含量如下：聚丙烯酰胺10％、二十烷醇20％、二甲基亚砜(DMSO)70％均匀混合而成。
将上述物质均匀混合，配制电镀液，电镀液pH值3.0，阴极电流密度35A/dm2，电镀液温度30℃，电镀时间60min，镀层厚度85μm。镀层致密，光亮。
实施例2
本实施例中，电镀液成分：氯化铬1.8mol/L，柠檬酸1.2mol/L，乳酸1.0mol/L，氯化钠0.2mol/L，氯化钯0.3mol/L，聚乙二醇(1000):0.6mol/L，特殊组分0.3mol/L其余为水。其中，按重量百分比计，特殊组分的具体组成和含量如下：α-烯烃磺酸盐15％、二十五烷醇15％、二甲基甲酰胺(DMF)70％均匀混合而成。
将上述物质均匀混合，配制电镀液，电镀液pH值3.2，阴极电流密度40A/dm2，电镀液温度40℃，电镀时间60min，镀层厚度90μm。镀层中部质量好，致密。
实施例3
本实施例中，电镀液成分：氯化铬1.0mol/L，苹果酸1.0mol/L，丁二酸1.0mol/L，氨基乙酸0.5mol/L，顺丁烯二酸0.5mol/L，氯化钠0.5mol/L，氯化镁0.5mol/L，氯化钯0.5mol/L，聚乙二醇(2000):0.5mol/L，聚乙二醇(4000):0.5mol/L，特殊组分0.5mol/L，其余为水。其中，按重量百分比计，特殊组分的具体组成和含量如下：脂肪酸磺烷基酯10％、二十烷醇15％、乙腈75％均匀混合而成。
将上述物质均匀混合，配制电镀液，电镀液pH值2.5，阴极电流密度30A/dm2，电镀液温度50℃，电镀时间90min，镀层厚度90μm。镀层致密，光亮。
实施例4
本实施例中，电镀液成分：氯化铬2.0mol/L，氨基乙酸0.5mol/L，顺丁烯二酸0.5mol/L，巯基乙酸0.5mol/L，草酸0.5mol/L，氯化镁0.5mol/L，氯化钯0.5mol/L，氯化锂0.5mol/L，聚乙二醇(200):0.3mol/L，聚乙二醇(400):0.3mol/L，聚乙二醇(1000):0.3mol/L，特殊组分0.4mol/L其余为水。其中，按重量百分比计，特殊组分的具体组成和含量如下：聚丙烯酰胺15％、二十五烷醇10％、甲酰胺75％均匀混合而成。
将上述物质均匀混合，配制电镀液，电镀液pH值2.8，阴极电流密度40A/dm2，电镀液温度45℃，电镀时间120min，镀层厚度95μm。镀层中部质量好，致密。
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，有效的降低了镀层边缘效应，提高铬镀层的厚度至80μm以上，结晶致密，与基体结合力好。

Claims (7)

1.一种三价铬环保电镀液，其特征在于，该电镀液的成份为：氯化铬0.5～2.0mol/L，配位剂1.5～3.0mol/L，导电盐0.5～2.5mol/L，分散剂0.2～1.0mol/L，特殊组分0.1～0.5mol/L，其余为水；其中，特殊组分为阴离子表面活性剂副配长链醇和强极性溶剂均匀混合而成。
2.按照权利要求1所述的三价铬环保电镀液，其特征在于，配位剂为柠檬酸、乳酸、苹果酸、丁二酸、氨基乙酸、顺丁烯二酸、巯基乙酸、草酸中的一种或两种以上。
3.按照权利要求1所述的三价铬环保电镀液，其特征在于，导电盐为氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化钯、氯化锂中的一种或两种以上。
4.按照权利要求1所述的三价铬环保电镀液，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中的一种或两种以上。
5.按照权利要求1所述的三价铬环保电镀液，其特征在于，按重量百分比计，特殊组分中，阴离子表面活性剂为阴离子聚丙烯酰胺、α-烯烃磺酸盐、脂肪酸磺烷基酯中的一种或两种以上，所占比重为10％～20％；长链醇为碳链数量大于20的醇，所占比重为10％～20％；强极性溶剂为甲酰胺、三氟乙酸、DMSO、乙腈、DMF，所占比重为60％～80％。
6.按照权利要求1至5之一所述的三价铬环保电镀液的使用方法，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80μm铬镀层；电镀液使用过程中，酸度控制在pH＝2～4之间，温度控制在30℃～50℃之间，电流密度控制在30～40A/dm2。
7.按照权利要求6所述的三价铬电镀液的使用方法，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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