CN108950610B - 一种三价铬镀铬层增白剂及其镀铬电镀液 - Google Patents

一种三价铬镀铬层增白剂及其镀铬电镀液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于提高三价铬镀铬层白度的增白剂，所述增白剂由磺酰基有机化合物和含炔基的高聚物组成；进一步添加了本发明增白剂的三价铬镀液在电镀后较大提高三价铬镀铬层的白度，改善三价铬镀铬层发暗的问题，提高了三价铬镀铬层的美观，并且该增白剂的加入不会对镀液的其他性能产生不良影响。满足了装饰性镀铬的外观要求，可用于生产。

Description

一种三价铬镀铬层增白剂及其镀铬电镀液
技术领域
本发明属于电镀技术领域，涉及一种三价铬镀铬层增白剂及其镀铬电镀液。
背景技术
镀铬在电镀工业中占有极其重要的地位,被列为三大镀种之一。镀铬层不仅能用作装饰性镀层,还可用作功能性镀层，其中，功能性镀层除了硬铬外，利用其微裂纹能储油的特点,还可作润滑镀层。电镀铬的镀液可分为六价铬溶液和三价铬溶液，镀铬几乎全部使用六价铬镀液，但是六价铬毒性较大、污染严重；三价铬的毒性较低，仅为六价铬的百分之一，三价铬镀铬与六价铬镀铬比，除具有环保优势之外，具有如下优点：
(1)镀液的电流密度范围宽，可在0.5～100A/dm2宽广的阴极电流范围内获得合格的镀层。
(2)镀液分散能力和覆盖能力优于六价铬镀液。
(3)镀液的电流效率高，可达25％左右。
(4)镀液可不必加温，可在常温条件下工作，从而节约了能源。
(5)镀层耐蚀性佳，可直接镀取微观不连续的铬镀层。
(6)电镀时，即使电流中断也不影响结合力。
但是三价铬镀液镀铬还存在很多问题，如镀液不稳定、镀层似不锈钢色，色泽较暗不美观、结晶速度慢、电流效率低等。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三价铬镀铬层增白剂及其镀铬电镀液。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.一种三价铬镀铬层增白剂，所述增白剂由磺酰基有机化合物和含炔基的高聚物组成。
进一步，所述磺酰基有机化合物和含炔基的高聚物质量比为0.125-7.5:1。
进一步，所述磺酰基有机化合物和含炔基的高聚物质量比为3.5:1。
进一步，所述磺酰基有机化合物为乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、苯亚磺酸钠中的一种或几种。
进一步，所述含炔基的高聚物为乙氧化丙炔醇。
2.以上任一项所述的三价铬镀铬层增白剂在镀铬电镀液中的应用，将所述的增白剂作为组分添加。
进一步，所述增白剂的浓度为10-20g/L。
3.一种添加以上任一项所述的三价铬镀铬层增白剂的镀铬电镀液，所述镀铬电镀液包括三价铬主盐、配位剂、导电盐、缓冲剂、表面活性剂和增白剂。
进一步，按质量浓度计，所述三价铬主盐为150-200g/L的硫酸铬；其配位剂由50-80g/L的草酸和60-90g/的甲酸钠组成；其导电盐为50-80g/L硫酸钠，50-80g/L硫酸钾和5-20g/L硫酸铵组成；其缓冲剂为55-75g/L硼酸；其表面活性剂为0.1-0.3g/L十二烷基磺酸钠。
进一步，所述增白剂的浓度为10-20g/L。
本发明的有益效果在于：本发明所公开的三价铬镀铬层增白剂中的磺基基团和炔基基团的引入可以扩大镀液的极化区间以及增大镀液的阴极极化能力，从而能进一步地改变晶粒的细化程度(大小)。从宏观来看，铬镀层的白度得到了较大的提高,因此含有本发明增白剂的镀铬电镀液能够改善三价铬镀铬层发暗的问题，并且该增白剂的加入不会对镀液的其他性能产生影响。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为未添加本发明增白剂镀层的外观图；
图2为添加实施例1增白剂镀层的外观图；
图3为未添加本发明增白剂镀层的外观图；
图4为添加实施例2增白剂镀层的外观图；
图5为未添加本发明增白剂镀层的外观图；
图6为添加实施例3增白剂镀层的外观图；。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
本实例中的增白剂中各组分按质量比由以下成分组成(该增白剂用a来表示)：
增白剂a:乙烯基磺酸钠：乙氧化丙炔醇＝1.5:1；使用时使用去离子水配制成溶液再按相应的工作浓度加入镀铬电镀液中。
测试方法
配制250m1硫酸盐型三价铬镀液，该镀液包括三价铬主盐、配位剂、导电盐、缓冲剂，表面活性剂。该主盐中含有150-200g/L的硫酸铬；其配位剂由50-80g/L的草酸和60-90g/的甲酸钠构成；其导电盐由50-80g/L硫酸钠,50-80g/L硫酸钾以及5-20g/L硫酸铵组成；其缓冲剂由55-75g/L硼酸构成。其润湿剂由0.1-0.3g/L十二烷基磺酸钠组成。在250ml的烧杯中，加入200ml的水并加热至80℃，将15g草酸和20g甲酸钠溶解后再加入45g左右的硫酸铬，保持该温度下络合反应6-8小时，之后再加入15g硫酸钠，15g硫酸钾以及5g的硫酸铵15g的硼酸和0.05g的十二烷基磺酸钠，待完全溶解后定容至250ml，将配置好的三价铬镀液做陈化处理12小时以上即可使用。在267ml的赫尔槽中加入250ml三价铬镀液，用镀亮镍后的黄铜试片进行赫尔槽实验，观察镀层的颜色。试验温度T＝40℃，电流密度为Dk＝5A/dm2,电镀时间t＝4min，溶液pH＝2.5～3.5；测试结果如图1所示。
按照上述硫酸盐型三价铬镀液的配方再加入终浓度10g/L的增白剂a，同样在267ml的赫尔槽进行赫尔槽实验，电镀参数同上，电镀完后观察颜色变化。测试结果如图2所示。
从图1可以看出，如果不加入三价铬增白剂a，试片镀层的颜色略暗。其覆盖能力为85％左右，经测量，其厚度为0.23μm。
由图2的加入三价铬增白剂a后的赫尔槽试片可以看出，在加入三价铬增白剂a之后，试片镀层的颜色明显改变并且白度明显提高，且三价铬镀层的覆盖能力没有受到影响，依然为85％左右，经测量，其厚度为0.25μm。
综上所述，可以看出在加入增白剂a的三价铬镀液电镀后的试片镀层的白度被提高，但是镀液的其它优良性能且不会受到影响。通过磺基基团和炔基基团的引入及其适量的配比，扩大镀液的极化区间以及增大镀液的阴极极化能力，从而进一步地改变晶粒的细化程度，使其达到增白的效果。
实施例2
本实例中的增白剂中各组分按质量比由以下成分组成(该增白剂用b来表示)：
增白剂b:烯丙基磺酸钠：乙氧化丙炔醇＝0.5:1；使用时使用去离子水配制成溶液再按相应的工作浓度加入镀铬电镀液中。
测试方法
配制250m1硫酸盐型三价铬镀液，该镀液包括三价铬主盐、配位剂、导电盐、缓冲剂，表面活性剂。该主盐中含有150-200g/L的硫酸铬。其配位剂由50-80g/L的草酸和60-90g/的甲酸钠构成。其导电盐由50-80g/L硫酸钠，50-80g/L硫酸钾以及5-20g/L硫酸铵组成。其缓冲剂由55-75g/L硼酸构成。其润湿剂由0.1-0.3g/L十二烷基磺酸钠组成。在250ml的烧杯中，加入200ml的水并加热至80℃，将15g草酸和20g甲酸钠溶解后再加入40g左右的硫酸铬，保持该温度下络合反应6-8小时，之后再加入15g硫酸钠，15g硫酸钾以及5g的硫酸铵15g的硼酸和0.075g的十二烷基磺酸钠，待完全溶解后定容至250ml，将配置好的三价铬镀液做陈化处理12小时以上即可使用。在267ml的赫尔槽中加入250ml三价铬镀液，用镀亮镍后的黄铜试片进行赫尔槽实验，观察镀层的颜色。试验温度T＝40℃，电流密度为Dk＝5A/dm2,电镀时间t＝4min。溶液pH＝2.5～3.5。测试结果如图3所示。
按照上述硫酸盐型三价铬镀液的配方再加入终浓度15g/L的增白剂b，同样在267ml的赫尔槽进行赫尔槽实验，电镀参数同上，电镀完后观察颜色变化。测试结果如图4所示。
从图3可以看出，如果不加入三价铬增白剂b，试片镀层的颜色略暗。其覆盖能力为85％左右，经测量，其厚度为0.23μm。
由图4的加入三价铬增白剂b后的赫尔槽试片可以看出，在加入三价铬增白剂b之后，试片镀层的颜色明显改变并且白度明显提高，且三价铬镀层的覆盖能力没有受到影响，依然为85％左右，经测量，其厚度为0.24μm。
综上所述，可以看出在加入增白剂b的三价铬镀液电镀后的试片镀层的白度被提高，但是镀液的其它优良性能且不会受到影响。
实施例3
本实例中的增白剂中各组分按质量比由以下成分组成(该增白剂用c来表示)：
增白剂c:苯亚磺酸钠：乙氧化丙炔醇＝1.875:1；使用时使用去离子水配制成溶液再按相应的工作浓度加入镀铬电镀液中。
测试方法
配制250m1硫酸盐型三价铬镀液，该镀液包括三价铬主盐、配位剂、导电盐、缓冲剂，表面活性剂。该主盐中含有150-200g/L的硫酸铬。其配位剂由50-80g/L的草酸和60-90g/的甲酸钠构成。其导电盐由50-80g/L硫酸钠,50-80g/L硫酸钾以及5-20g/L硫酸铵组成。其缓冲剂由55-75g/L硼酸构成。其润湿剂由0.1-0.3g/L十二烷基磺酸钠组成。在250ml的烧杯中，加入200ml的水并加热至80℃，将15g草酸和20g甲酸钠溶解后再加入40g左右的硫酸铬，保持该温度下络合反应6-8小时，之后再加入15g硫酸钠，15g硫酸钾以及5g的硫酸铵15g的硼酸和0.05g的十二烷基磺酸钠，待完全溶解后定容至250ml，将配置好的三价铬镀液做陈化处理12小时以上即可使用。在267ml的赫尔槽中加入250ml三价铬镀液，用镀亮镍后的黄铜试片进行赫尔槽实验，观察镀层的颜色。试验温度T＝40℃，电流密度为Dk＝5A/dm2,电镀时间t＝4min。溶液pH＝2.5～3.5。测试结果如图5所示。
按照上述硫酸盐型三价铬镀液的配方再加入终浓度20g/L的增白剂c，同样在267ml的赫尔槽进行赫尔槽实验，电镀参数同上，电镀完后观察颜色变化。测试结果如图6所示。
从图5可以看出，如果不加入三价铬增白剂c，试片镀层的颜色略暗。其覆盖能力为85％左右，经测量，其厚度为0.23μm。
由图6的加入三价铬增白剂c后的赫尔槽试片可以看出，在加入三价铬增白剂c之后，试片镀层的颜色明显改变并且白度明显提高，且三价铬镀层的覆盖能力没有受到影响，依然为85％左右，经测量，其厚度为0.23μm。
综上所述，可以看出在加入增白剂c的三价铬镀液电镀后的试片镀层的白度被提高，但是镀液的其它优良性能且不会受到影响。
实施例4
本实例中的增白剂中各组分按质量比由以下成分组成(该增白剂用d来表示)：
增白剂d:苯亚磺酸钠：乙氧化丙炔醇＝3.5:1；使用时使用去离子水配制成溶液再按相应的工作浓度加入镀铬电镀液中。
测试方法
配制250m1硫酸盐型三价铬镀液，该镀液包括三价铬主盐、配位剂、导电盐、缓冲剂，表面活性剂。该主盐中含有150-200g/L的硫酸铬。其配位剂由50-80g/L的草酸和60-90g/的甲酸钠构成。其导电盐由50-80g/L硫酸钠,50-80g/L硫酸钾以及5-20g/L硫酸铵组成。其缓冲剂由55-75g/L硼酸构成。其润湿剂由0.1-0.3g/L十二烷基磺酸钠组成。在250ml的烧杯中，加入200ml的水并加热至80℃，将20g草酸和22g甲酸钠溶解后再加入45g左右的硫酸铬，保持该温度下络合反应6-8小时，之后再加入20g硫酸钠，15g硫酸钾以及5g的硫酸铵15g的硼酸和0.075g的十二烷基磺酸钠，待完全溶解后定容至250ml，将配置好的三价铬镀液做陈化处理12小时以上即可使用。在267ml的赫尔槽中加入250ml三价铬镀液，用镀亮镍后的黄铜试片进行赫尔槽实验，观察镀层的颜色。试验温度T＝40℃，电流密度为Dk＝5A/dm2,电镀时间t＝4min。溶液pH＝2.5～3.5。
按照上述硫酸盐型三价铬镀液的配方再加入终浓度20g/L的增白剂d，同样在267ml的赫尔槽进行赫尔槽实验，电镀参数同上，电镀完后观察颜色变化。
同样在加入三价铬增白剂d之后，试片镀层的颜色明显改变并且白度明显提高，且三价铬镀层的覆盖能力没有受到影响，依然为85％左右，经测量，其厚度为0.24μm。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种三价铬镀铬层增白剂，其特征在于，所述增白剂由磺酰基有机化合物和含炔基的高聚物组成，所述磺酰基有机化合物和含炔基的高聚物质量比为0.125-7.5:1，所述增白剂在电镀液中的使用浓度为10-20g/L，所述磺酰基有机化合物为乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、苯亚磺酸钠中的一种或几种，所述含炔基的高聚物为乙氧化丙炔醇。
2.根据权利要求1所述的三价铬镀铬层增白剂，其特征在于，所述磺酰基有机化合物和含炔基的高聚物质量比为3.5:1。
3.权利要求1-2任一项所述的三价铬镀铬层增白剂在电镀液中的应用，其特征在于，将所述的增白剂作为组分添加。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述增白剂的浓度为10-20g/L。
5.一种添加权利要求1-2任一项所述的三价铬镀铬层增白剂的电镀液，其特征在于，所述电镀液包括三价铬主盐、配位剂、导电盐、缓冲剂、表面活性剂和增白剂。
6.根据权利要求5所述的电镀液，其特征在于，按质量浓度计，所述三价铬主盐为150-200g/L的硫酸铬；其配位剂由50-80g/L的草酸和60-90g/的甲酸钠组成；其导电盐为50-80g/L硫酸钠，50-80g/L硫酸钾和5-20g/L硫酸铵组成；其缓冲剂为55-75g/L硼酸；其表面活性剂为0.1-0.3g/L十二烷基磺酸钠。
7.根据权利要求6所述的电镀液，其特征在于，所述增白剂的浓度为10-20g/L。
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