CN108118370A - 一种铬的三价化合物电镀体系及其使用方法 - Google Patents

一种铬的三价化合物电镀体系及其使用方法 Download PDF

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赵焕
刘伟华
李庆鹏
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Abstract

本发明涉及环保型电镀硬铬领域，具体为一种铬的三价化合物电镀体系及其使用方法。该电镀体系的镀液成份为：三价铬镀盐1.0～1.5mol/L，配位剂2.0～3.0mol/L，缓冲剂0.5～1.0mol/L，导电盐3.0mol/L，其余为水。采用脉冲超声的方法在电镀过程中，通过电镀体系的镀液对阴极表面进行处理，有效的减少Cr2+的富集，促进电镀反应进行，使镀层厚度得以提升。在特殊的电镀装置下，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100μm以上，结晶致密，与基体结合力好。

Description

一种铬的三价化合物电镀体系及其使用方法
技术领域
本发明涉及环保型电镀硬铬领域，具体为一种铬的三价化合物电镀体系及其使用方法。
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铬的三价化合物电镀体系及其使用方法，解决现有三价铬电镀溶液制备镀层无法增厚的问题，使得镀层有效厚度达到大于100μm。
本发明的技术方案是：
一种铬的三价化合物电镀体系，该电镀体系的镀液成份为：三价铬镀盐1.0～1.5mol/L，配位剂2.0～3.0mol/L，缓冲剂0.5～1.0mol/L，导电盐3.0mol/L，其余为水。
所述的铬的三价化合物电镀体系，三价铬镀盐为六水氯化铬、无水硫酸铬中的一种或两种。
所述的铬的三价化合物电镀体系，配位剂为苯甲酸钠、草酸钠、甲醇、乙醇、硫脲中的一种或两种以上。
述的铬的三价化合物电镀体系，缓冲剂为乙二胺四乙酸二钠、硼酸、磷酸氢二钠、醋酸铵中的一种或两种以上。
所述的铬的三价化合物电镀体系，导电盐为氯化钯、氯化铈、氯化钠、氯化钾中的一种或两种以上。
所述的铬的三价化合物电镀体系的使用方法，采用脉冲超声的方法在电镀过程中，通过电镀体系的镀液对阴极表面进行处理，有效的减少Cr2+的富集，促进电镀反应进行，使镀层厚度得以提升。
所述的铬的三价化合物电镀体系的使用方法，在确定的酸度、温度、电流密度下，制取出厚度超过100μm铬镀层；镀液使用过程中，酸度控制在pH＝2～5之间，温度控制在30℃～50℃之间，电流密度控制在30～40A/dm2。
所述的铬的三价化合物电镀体系的使用方法，电镀时间60～120min，铬镀层厚度范围为100～150μm。
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100μm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，电镀体系的电镀溶液成分：六水氯化铬0.7mol/L，无水硫酸铬0.5mol/L，苯甲酸钠1.5mol/L，草酸钠0.6mol/L，硼酸0.8mol/L，氯化铈1.5mol/L，氯化钠1.5mol/L，其余为水。将上述物质均匀混合，配制电镀溶液，采用脉冲超声的方法在电镀过程中，通过电镀体系的镀液对阴极表面进行处理，有效的减少Cr2+的富集，促进电镀反应进行，使镀层厚度得以提升。使用过程中，镀液pH值2.5，阴极电流密度35A/dm2，镀液温度30℃，副配脉冲超声，超声强度60％，电镀时间60min，镀层厚度105μm。镀层致密，光亮。
实施例2
本实施例中，电镀体系的电镀溶液成分：六水氯化铬1.4mol/L，硫脲2.0mol/L，乙二胺四乙酸二钠0.7mol/L，氯化钠1.0mol/L，氯化钾2.0mol/L，其余为水。将上述物质均匀混合，配制电镀溶液，采用脉冲超声的方法在电镀过程中，通过电镀体系的镀液对阴极表面进行处理，有效的减少Cr2+的富集，促进电镀反应进行，使镀层厚度得以提升。使用过程中，镀液pH值2.8，阴极电流密度40A/dm2，镀液温度40℃，副配脉冲超声，超声强度70％，电镀时间60min，镀层厚度110μm。镀层致密，光亮。
实施例3
本实施例中，电镀体系的电镀溶液成分：六水氯化铬0.5mol/L，无水硫酸铬1.0mol/L，苯甲酸钠0.5mol/L，甲醇1.0mol/L，硫脲1.5mol/L，乙二胺四乙酸二钠0.5mol/L，磷酸氢二钠0.5mol/L，氯化钯2.0mol/L，氯化铈1.0mol/L，其余为水。将上述物质均匀混合，配制电镀溶液，采用脉冲超声的方法在电镀过程中，通过电镀体系的镀液对阴极表面进行处理，有效的减少Cr2+的富集，促进电镀反应进行，使镀层厚度得以提升。使用过程中，镀液pH值3.0，阴极电流密度30A/dm2，镀液温度50℃，副配脉冲超声，超声强度65％，电镀时间90min，镀层厚度120μm。镀层致密，光亮。
实施例4
本实施例中，电镀体系的电镀溶液成分：六水氯化铬0.6mol/L，无水硫酸铬0.6mol/L，苯甲酸钠0.5mol/L，草酸钠0.5mol/L，甲醇1.0mol/L，硫脲1.0mol/L，乙二胺四乙酸二钠0.2mol/L，磷酸氢二钠0.3mol/L，醋酸铵0.3mol/L，硼酸0.2mol/L，氯化钯1.0mol/L，氯化铈1.0mol/L，氯化钠1.0mol/L，其余为水。将上述物质均匀混合，配制电镀溶液，采用脉冲超声的方法在电镀过程中，通过电镀体系的镀液对阴极表面进行处理，有效的减少Cr2+的富集，促进电镀反应进行，使镀层厚度得以提升。使用过程中，镀液pH值2.0，阴极电流密度35A/dm2，镀液温度45℃，副配脉冲超声，超声强度75％，电镀时间120min，镀层厚度125μm。镀层致密，光亮。

Claims (8)

1.一种铬的三价化合物电镀体系，其特征在于，该电镀体系的镀液成份为：三价铬镀盐1.0～1.5mol/L，配位剂2.0～3.0mol/L，缓冲剂0.5～1.0mol/L，导电盐3.0mol/L，其余为水。
2.按照权利要求1所述的铬的三价化合物电镀体系，其特征在于，三价铬镀盐为六水氯化铬、无水硫酸铬中的一种或两种。
3.按照权利要求1所述的铬的三价化合物电镀体系，其特征在于，配位剂为苯甲酸钠、草酸钠、甲醇、乙醇、硫脲中的一种或两种以上。
4.按照权利要求1所述的铬的三价化合物电镀体系，其特征在于，缓冲剂为乙二胺四乙酸二钠、硼酸、磷酸氢二钠、醋酸铵中的一种或两种以上。
5.按照权利要求1所述的铬的三价化合物电镀体系，其特征在于，导电盐为氯化钯、氯化铈、氯化钠、氯化钾中的一种或两种以上。
6.一种权利要求1～5之一所述的铬的三价化合物电镀体系的使用方法，其特征在于，采用脉冲超声的方法在电镀过程中，通过电镀体系的镀液对阴极表面进行处理，有效的减少Cr2+的富集，促进电镀反应进行，使镀层厚度得以提升。
7.按照权利要求1所述的铬的三价化合物电镀体系的使用方法，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100μm铬镀层；镀液使用过程中，酸度控制在pH＝2～5之间，温度控制在30℃～50℃之间，电流密度控制在30～40A/dm2。
8.按照权利要求7所述的铬的三价化合物电镀体系的使用方法，其特征在于，电镀时间60～120min，铬镀层厚度范围为100～150μm。
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