JPH0445598B2 - - Google Patents

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JPH0445598B2
JPH0445598B2 JP57234906A JP23490682A JPH0445598B2 JP H0445598 B2 JPH0445598 B2 JP H0445598B2 JP 57234906 A JP57234906 A JP 57234906A JP 23490682 A JP23490682 A JP 23490682A JP H0445598 B2 JPH0445598 B2 JP H0445598B2
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JP
Japan
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bath
chromium
ions
plating
anode
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57234906A
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Japanese (ja)
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JPS58153795A (en
Inventor
Jon Seibu Junia Edogaa
Aasaa Buraun Roorensu
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M&T Chemicals Inc
Original Assignee
M&T Chemicals Inc
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Publication date
Application filed by M&T Chemicals Inc filed Critical M&T Chemicals Inc
Publication of JPS58153795A publication Critical patent/JPS58153795A/en
Publication of JPH0445598B2 publication Critical patent/JPH0445598B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/04Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium
    • C25D3/06Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium from solutions of trivalent chromium

Abstract

Chromium is electroplated from a bath which includes a trivalent chromium salt and chloride ions. Chlorine gas production at the anode is reduced through the incorporation in the plating bath of at least one salt having a nitrogen containing cation and at least one soluble salt yielding from about 0.001 mole per mole liter to about 0.01 mole per liter of bromide ion. The bath can further include sulfate ions, formate and boric acid or borate ions.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、水性めつき浴からクロムを電気めつ
きする方法に関し、特に3価のクロムを含有する
めつき浴からクロム電着物を製造する方法に関す
る。本発明はまた、新規な3価のクロムを含有す
るめつき浴に関するものであり、更にめつき浴使
用時の陽極における塩素ガス及び6価クロムの生
成を抑制する方法に関するものである。 装飾を主目的として、クロムは3価のめつき浴
から電気めつきされている。6価のクロムを含有
するめつき浴から製造されるクロム電気めつきの
付着力と比較すると、3価のめつき浴は基板への
付着力が弱いので、一般的には機能を目的とする
クロムめつきには利用されていなかつた。 3価クロムの電気めつき操作で得られる付着力
は装飾の目的には充分なものであり、6価クロム
のめつき浴から得られるめつきと比較した場合、
次のような幾つかの利点がある。 1 被膜が厚く、高電流密度でも焼けが起こらな
い。 2 低電流密度でも良好な被膜が得られる。 3 電流の遮断に対して鈍感である。 4 廃棄物処理に伴なう問題が少ない。 然し乍ら、上記の付着性ないし接着性に関する
難点に加えて、3価クロムめつき浴の使用には他
の幾つかの問題がある。第一に、陽極に僅か数
ppmの6価クロムが形成された場合でも、電着物
の品位が急激に低下する。6価クロムの存在はク
ロムめつきの品質には極めて不都合であり、黒色
の条痕を生じ易く、その結果めつきの外観を損な
う。 更に、従来法の3価クロムめつき浴は、電導性
陰イオンとして硫酸イオン類を含むのが普通であ
る。一般に使用される陽極は黒鉛であるから、め
つき操作中に酸素が放出されて陽極を攻撃し、陽
極を浸食し、浴中へ炭素粒子を放出する。生成し
た炭素粒子はクロム電着物中に含有され易く、め
つきに欠陥部を生じる結果になる。 ハロゲン陰イオンを含有する塩を浴中に導入す
れば酸素の生成が抑えられ品質がより良好な電着
物が得られ且つ浴の寿命が延びるという教示が既
になされている。例えば、米国特許第3833485号
には、塩素イオン又は臭素イオンを比較的高濃度
(0.05〜4モル)で使用すれば陽極の浸食が少な
くなることが示されている。有効な最低濃度は
0.01モルである旨記載されている。 一般に、コスト要因のため、選択されるハロゲ
ンイオンは塩素イオンであつた。然し乍ら、この
種のめつき浴中の塩素イオンの濃度を有効な水準
にして使用した場合、陽極において有毒な塩素ガ
スが発生する。 塩素含有3価クロムめつき浴中でアンモニウム
イオンと低濃度の臭素イオンとを組み合わせて使
用すると、めつき操作時の陽極での塩素その他の
有毒なガスの発生を抑えることができることが判
明した。 本発明によると、かなりの量の塩化物イオン
と、アンモニウムイオンと、0.001モル/〜
0.008モル/の臭素イオンとを組み合わせて成
る3価クロムめつき浴からクロムの電気めつきを
行うことにより、電気めつき工程中における陽極
での塩素ガス及び6価クロムの生成が抑制され
る。価格と効率とのバランスを最適にする臭素イ
オン濃度は、0.004〜0.008モル/の範囲であ
る。浴のめつき作用はこの臭素濃度によつて左右
されないことが確かめられており、上記の組成は
先行技術よりも遥かに経費を節減することができ
るものである。 本発明による3価クロム電気めつき浴及び方法
は、装飾用の光沢クロム電着膜をつくるために有
用な浴及び方法である。本発明による電着膜は、
どのような型の金属基板材料上にも形成させるこ
とができるが、一般的に用いられるのは鉄系の金
属基板である。必ずしも必須要件ではないけれど
も、標準的な商業的実施に当たつては、基板材料
上にまず光沢ニツケル電気めつきを形成させる。
基板上に施す第一被膜材料としては、コバルト、
ニツケル−鉄合金、コバルト−鉄合金、ニツケル
−コバルト−鉄合金又は銅等の光沢電着膜を採用
することもできる。 ニツケルの電着膜により表面が滑らかになり、
その上にクロムが付着する。このような平滑な面
がない場合には、薄いクロムの沈着膜が顧客に受
け入れられるに充分な光沢を持つことは難しいで
あろう。ニツケル電着膜は基板材料に耐腐食性を
与えるにも役立ち、製造された品物を野外で使用
するような場合に特に有効である。このニツケル
電着膜はニツケル「ストライク」(strike)と混
同されてはならず、実際にかなりの量の材料を付
着させるものである。一般的には、室内使用品の
場合で約0.0025〜約0.0127mm(0.1〜0.5ミル)の
厚み、野外使用品の場合には約0.025〜約0.038mm
(1〜1.5ミル)の厚みのニツケルを付着させる。 本発明による3価クロムめつき浴は、臭素イオ
ンと組み合わせてアンモニウムイオンを存在させ
ることを除いては、従来法のものと同じである。
工程の細部も商業規模で行なわれている常法に準
じる。浴及び工程の細部は先に挙げた米国特許第
3833485号明細書に記載されており、上記先行特
許明細書の該当部分を参考文献としてここに引用
する。浴及び工程の各パラメータについては後述
する。 米国特許第3833485号明細書は、陽極で酸素の
放出を抑制するために、ハロゲンとして、塩素又
は臭素の何れかを使用することを開示している。
これに対して、本発明においては、塩素と臭素と
が任意に選択される代替物の関係にあるのではな
く、塩素と臭素の両方が必須の添加剤である。塩
素は必須の電導性陰イオンであり、陽極における
6価クロムの生成を防止する。数ppmの濃度の6
価クロムが存在しても、浴が毒される可能性があ
る。炭素陽極における塩素の発生を予防するため
に臭素が必須である。要するに、米国特許第
3833485号では、陽極における酸素の発生を抑制
するためにハロゲンとして、塩素又は臭素のいず
れか一方を使用している。これに対して本発明で
は、塩素と臭素の両方を使用することが必要であ
る。本発明において、臭素は陽極における塩素ガ
スの発生を抑制するとともに高品質のクロム電着
物を与えるのに必要であり、一方、塩素は必須の
導電性陰イオンであり、陽極における6価クロム
の生成を防止するのに必要である。さらに本発明
においては、臭素イオンが効果的に作用するため
に、アンモニウムイオンが存在することが必要で
ある。 一般に、クロムが3価の状態で存在する水溶性
塩類であれば、何でもこのめつき浴中で使用する
ことができる。一般的には、安価であり入手し易
いことから、塩化第二クロム、硫酸第二クロム又
はこれらの混合物が使用される。 本発明者らは、「クロム・タンニン塩」 (chromium tanning salt)という名称で知ら
れている物質を利用するとよいことを見い出し
た。これは一般的に入手できる形の硫酸クロムで
あり、化学式Cr(OH)SO4・xH2Oの形で表わさ
れることが多い。然し乍ら、この物質は実際には
水和した塩基性硫酸クロム類の混合物であり、そ
の正確な組成は晶出する溶液のpH値によつて変
化するものであると考えられる。 存在するクロム塩の濃度範囲は比較的広くとる
ことができる。一般的には、とり得るクロムイオ
ンの濃度範囲は、約0.001モル/からクロム塩
の限界溶解度に至る範囲である。好ましい範囲
は、約0.01モル/から約1モル/の範囲であ
る。商業規模での実施の場合、通常は、初期のク
ロムイオン濃度を好ましい範囲の中間濃度にす
る。このようにすれば、めつき工程中に濃度が低
下しすぎてめつき製品に焼けが生じるのを確実に
防止できる。更に、クロムイオン濃度を高くし過
ぎるのは、廃棄物処理の問題を惹き起こす可能性
があるから、商業的に望ましくない。 勿論、多量の種々の塩類を含有させれば、浴の
電導性は大きく高められる。これらの塩類及び該
塩類の成分イオンは、一般に、クロム塩以外の塩
類であると考えられる。電導性塩の全量として、
一般的には、約2モル/から約6モル/の塩
を用いる。商業的に好ましい範囲は、約3.5〜約
5.5モル/である。ここで、電導性陽イオン及
び電導性陰イオンなる用語は、それぞれ、電導性
塩を構成する各種陽イオン及び各種陰イオンを意
味するものである。電導性陰イオンは、クロム陽
イオンとともに導入される陰イオン種を含むもの
である。 必須ではないけれども、一般的に最も重要な電
導性陰イオンは硫酸イオンである。クロムイオン
源として硫酸クロムを用いた場合には、勿論、常
に硫酸イオンが存在する。硫酸イオンを追加する
ことが望ましいと考えられるときには、水溶性の
形で硫酸イオンを導入する。PHの調整に役立つ硫
酸の形で導入することが最も望ましく、以下に述
べる理由で、硫酸アンモニウムの形で導入しても
よい。いずれにせよ、めつき浴中で硫酸イオンを
使用することは必要条件ではないけれども、特に
便利である。最大量としては、浴中の全電導性陰
イオンの約90%(百分率はモル基準、以下同じ)
までの硫酸イオンを含有させることができる。 本発明の3価クロムめつき浴から良好なクロム
めつきを得るためには、塩素イオンの存在が不可
欠である。めつき浴中の電導性陰イオン全体の少
なくとも5%が塩素イオンであることが好まし
い。用途によつては、浴中に存在する導電性陰イ
オンの全部が塩素イオンであつてもよい。最も好
ましくは、塩素イオンは、めつき浴中に存在する
導電性陰イオン全体の約10%〜約90%である。商
業的には、一般に、50%又はそれ以上の比率で使
用する。 使用しやすいどのような水溶性物質の形で塩素
イオンを導入してもよい。塩素、塩化アンモニウ
ム、アルカリ金属塩化物又はこれらの混合物の形
で導入するのが便利である。勿論、塩化クロムの
形で添加することもできる。 浴中に存在する導電性陽イオン全体の少なくと
も5%に等しい量のアンモニウムイオンが存在す
ることが必須条件である。この種の陽イオンの好
ましい存在量は、導電性陽イオン全体の約20%〜
約90%に相当する量である。例えば上述の硫酸ア
ンモニウム又は塩化アンモニウムのようなアンモ
ニウム塩の形で、アンモニウムイオンを浴に添加
するのが最も便利である。 アンモニウムイオン自信は陽極で酸化されると
考えられるが、この工程は陽極における塩素ガス
の発生の防止に充分なものではない。然し乍ら、
アンモニウムイオンは陽極で生成する臭素を還元
して臭素イオンを再生することができると考えら
れる。従つて、めつき操作中にアンモニウムイオ
ンは消費されるけれども、臭素イオンは消費され
ない。本発明で用いられ機能を発揮する臭化物が
極めて低い濃度であるときには、アンモニウムイ
オンの存在が不可欠である。 本発明における好ましい臭素イオン存在量は
0.001モル/〜0.008モル/の範囲である。最
適の効果を得るために最も好ましい濃度は、少な
くとも約0.004モル/である。商業的には、浴
全体に少なくとも最適濃度の臭素イオンが確実に
存在するようにするため、約0.0075モル/の量
を使用するのが一般的である。臭素イオンの存在
量が不充分である場合には、陽極でのガス発生を
十分に抑制することができず、商業的な存在意義
を保持することができない。使用する臭素イオン
濃度を高くし過ぎても効果が更に高まるものでは
なく、一般的に臭化物塩は極めて高価であるの
で、商業的見地からして、経済的に存在意義を失
なつてしまう。 以上のとおり、本発明において、少量の臭素イ
オンは触媒的に作用する。従つて、臭素イオンを
新たに補充することなくかなり長時間にわたつて
連続的にめつき処理を継続することができる。臭
素イオン濃度は0.008モル/lを越えてもよいが、
経済的見地から不必要である。しかし、0.001モ
ル/lより低くなると、陽極における塩素ガスの
発生を有効に抑制できなくなる。陽極で生成した
臭素はアンモニウムイオンにより還元される。従
つて、アンモニウム化合物は消費されるので補充
する必要があるが臭素は反応中循環するか、ある
いは、触媒として作用するので、いずれにして
も、相当長期間連続運転した場合であつても、補
充は最小限の量でよい。 塩素イオンの場合と同様、臭素イオンも、利用
し易い方法で添加すればよい。普通は、本発明の
めつき浴にも、硼酸又は硼酸塩を含有させる。硼
酸若しくは硼酸塩又はこれらの両方の存在は、系
のPH値の制御を助ける働きがある。硼素化合物類
の一般的な全使用量は、硼素として、約0.1モ
ル/から約1モル/である。 更に、めつきされた製品の外観を良くし、浴の
被覆力を大きくするために、蟻酸塩を含有させる
のが一般に有利であると言える。蟻酸イオンの一
般的な使用量は、約0.1モル/〜約1.5モル/
の範囲である。蟻酸塩は陽極で酸化されてしまう
傾向があるから、時間の経過に従つて時々補充す
る必要がある。 6価クロムの生成を防止する補助手段として、
場合に応じて、浴中に酢酸イオンを導入すること
もできる。 勿論、本発明による3価クロムのめつき浴中に
他の公知の添加物を加えてもよい。 本発明の浴のPH値は約1〜6の範囲にすればよ
く、好ましくは2〜5の範囲にする。商業的規模
で操作する浴の場合、一般的には、約2.5〜約4.5
のPH値で操作を行えばよい。 本発明のめつき操作を行う温度は重要ではな
い。一般的には、約15℃〜約50℃、好ましくは約
15℃〜約30℃の温度に保つのがよい。 3価クロムめつき工程で一般に使用されている
陽極は、炭素又は黒鉛又は過電圧の低いその他の
陽極材料である。これらの陽極材料は不活性陽極
と呼ばれている。過電圧の高い陽極材料、例えば
鉛のような通常は不溶性の金属陽極は、3価のク
ロムイオンの酸化を助長して望ましくない6価の
状態にする傾向があるため、普通は用いられな
い。同様に、溶解性クロム陽極も使用しないのが
普通である。 実施例 1 下記の材料を水に溶解し、稀釈して1リツトル
として、めつき浴をつくつた。
The present invention relates to a method for electroplating chromium from an aqueous plating bath, and more particularly to a method for producing chromium electrodeposit from a plating bath containing trivalent chromium. The present invention also relates to a novel plating bath containing trivalent chromium, and further relates to a method for suppressing the formation of chlorine gas and hexavalent chromium at the anode during use of the plating bath. For decorative purposes primarily, chrome is electroplated from a trivalent plating bath. Compared to the adhesion of chromium electroplating produced from plating baths containing hexavalent chromium, trivalent plating baths have weaker adhesion to substrates, so chromium electroplating is generally used for functional purposes. It was never used. The adhesion obtained in the trivalent chromium electroplating operation is sufficient for decorative purposes and when compared with the plating obtained from the hexavalent chromium plating bath.
There are several advantages such as: 1. The coating is thick and does not burn even at high current density. 2 Good coatings can be obtained even at low current densities. 3. Insensitive to current interruption. 4. There are fewer problems associated with waste treatment. However, in addition to the adhesion difficulties discussed above, there are several other problems associated with the use of trivalent chromium plating baths. First, there are only a few
Even when ppm of hexavalent chromium is formed, the quality of the electrodeposit is rapidly degraded. The presence of hexavalent chromium is extremely unfavorable to the quality of chrome plating and tends to cause black streaks, which impairs the appearance of the plating. Furthermore, conventional trivalent chromium plating baths typically contain sulfate ions as conductive anions. Since the commonly used anode is graphite, oxygen is released during the plating operation and attacks the anode, eroding it and releasing carbon particles into the bath. The generated carbon particles are likely to be included in the chromium electrodeposit, resulting in defects in plating. It has already been taught that the introduction of salts containing halogen anions into the bath suppresses the formation of oxygen, resulting in better quality electrodeposit and extending the life of the bath. For example, U.S. Pat. No. 3,833,485 shows that the use of relatively high concentrations (0.05 to 4 moles) of chloride or bromide ions results in less erosion of the anode. The minimum effective concentration is
It is stated that it is 0.01 mole. Generally, due to cost factors, the halogen ion of choice has been chloride. However, when this type of plating bath is used at an effective concentration of chlorine ions, toxic chlorine gas is generated at the anode. It has been found that the use of a combination of ammonium ions and low concentrations of bromine ions in a chlorine-containing trivalent chromium plating bath can suppress the generation of chlorine and other toxic gases at the anode during plating operations. According to the invention, significant amounts of chloride ions, ammonium ions, and 0.001 mol/~
By performing electroplating of chromium from a trivalent chromium plating bath consisting of a combination of 0.008 mol/bromine ion, the formation of chlorine gas and hexavalent chromium at the anode during the electroplating process is suppressed. The bromide ion concentration that provides the best balance between cost and efficiency is in the range of 0.004 to 0.008 mole/mol/. It has been determined that the plating action of the bath is not dependent on this bromine concentration, and the above composition is much more cost-effective than the prior art. The trivalent chromium electroplating bath and method according to the present invention is a bath and method useful for producing decorative bright chromium electrodeposited films. The electrodeposited film according to the present invention is
Although they can be formed on any type of metal substrate material, ferrous metal substrates are commonly used. Although not necessarily a requirement, standard commercial practice is to first form a bright nickel electroplating onto the substrate material.
The first coating material applied on the substrate includes cobalt,
A bright electrodeposited film of nickel-iron alloy, cobalt-iron alloy, nickel-cobalt-iron alloy, copper, or the like may also be employed. The surface is made smooth by the electrodeposited nickel film,
Chromium is deposited on top of it. Without such a smooth surface, it would be difficult for thin chromium deposits to have sufficient shine to be acceptable to customers. Electrodeposited nickel films also serve to provide corrosion resistance to the substrate material, which is particularly useful when manufactured articles are to be used outdoors. This nickel electrodeposit is not to be confused with a nickel "strike," which actually deposits a significant amount of material. Generally, the thickness is about 0.0025 to about 0.0127 mm (0.1 to 0.5 mil) for indoor use, and about 0.025 to about 0.038 mm for outdoor use.
(1 to 1.5 mils) thick nickel is deposited. The trivalent chromium plating bath according to the invention is the same as that of the conventional process, except for the presence of ammonium ions in combination with bromide ions.
The details of the process also follow conventional methods used on a commercial scale. Details of the bath and process can be found in the above-cited U.S. Patent No.
No. 3,833,485, and the relevant portions of the above-mentioned prior patent specification are hereby cited as references. Each parameter of the bath and process will be described later. US Pat. No. 3,833,485 discloses the use of either chlorine or bromine as the halogen to suppress oxygen release at the anode.
In contrast, in the present invention, chlorine and bromine are not in the relationship of arbitrarily selected substitutes, but both chlorine and bromine are essential additives. Chlorine is an essential conductive anion and prevents the formation of hexavalent chromium at the anode. 6 at a concentration of several ppm
Even the presence of valent chromium can poison the bath. Bromine is essential to prevent chlorine generation at the carbon anode. In short, U.S. Patent No.
No. 3,833,485 uses either chlorine or bromine as the halogen to suppress the generation of oxygen at the anode. In contrast, the present invention requires the use of both chlorine and bromine. In the present invention, bromine is necessary to suppress the generation of chlorine gas at the anode and provide a high quality chromium electrodeposit, while chlorine is an essential conductive anion and the formation of hexavalent chromium at the anode. necessary to prevent Furthermore, in the present invention, the presence of ammonium ions is necessary for the effective action of bromide ions. Generally, any water-soluble salt in which chromium is present in the trivalent state can be used in the plating bath. Generally, chromic chloride, chromic sulfate, or mixtures thereof are used because they are cheap and easily available. The inventors have found that it is advantageous to utilize a substance known under the name "chromium tanning salt." This is the commonly available form of chromium sulfate, often represented by the chemical formula Cr(OH)SO 4 .xH 2 O. However, it is believed that this material is actually a mixture of hydrated basic chromium sulfates, the exact composition of which varies depending on the pH value of the solution from which it crystallizes. The concentration range of the chromium salt present can be relatively wide. Generally, the range of possible chromium ion concentrations is from about 0.001 mol/mole/mole to the critical solubility of the chromium salt. A preferred range is from about 0.01 mole/ to about 1 mole/. For commercial scale operations, the initial chromium ion concentration is typically in the middle of the preferred range. In this way, it is possible to reliably prevent the plating product from being burnt due to excessive reduction in concentration during the plating process. Furthermore, too high a chromium ion concentration is commercially undesirable because it can cause waste disposal problems. Of course, the conductivity of the bath can be greatly increased by including large amounts of various salts. These salts and their component ions are generally considered to be salts other than chromium salts. As the total amount of conductive salt,
Generally, from about 2 moles per to about 6 moles per salt are used. A commercially preferred range is from about 3.5 to about
It is 5.5 mol/. Here, the terms "conductive cation" and "conductive anion" respectively mean various cations and various anions constituting the conductive salt. Conductive anions include anionic species introduced with chromium cations. Although not essential, generally the most important conducting anion is sulfate. Of course, when chromium sulfate is used as the chromium ion source, sulfate ions are always present. When it is considered desirable to add sulfate ions, the sulfate ions are introduced in water-soluble form. Most preferably, it is introduced in the form of sulfuric acid, which helps adjust the pH, and may also be introduced in the form of ammonium sulfate, for reasons discussed below. In any case, the use of sulfate ions in the plating bath is particularly convenient, although not a requirement. The maximum amount is approximately 90% of the total conductive anions in the bath (percentages are on a molar basis, the same applies hereinafter)
It can contain up to sulfate ions. In order to obtain good chromium plating from the trivalent chromium plating bath of the present invention, the presence of chlorine ions is essential. Preferably, at least 5% of the total conductive anions in the plating bath are chloride ions. Depending on the application, all of the conductive anions present in the bath may be chloride ions. Most preferably, chloride ions are about 10% to about 90% of the total conductive anions present in the plating bath. Commercially, it is commonly used in proportions of 50% or higher. Chlorine ions may be introduced in the form of any water-soluble substance that is convenient to use. Conveniently it is introduced in the form of chlorine, ammonium chloride, alkali metal chlorides or mixtures thereof. Of course, it can also be added in the form of chromium chloride. It is essential that ammonium ions are present in an amount equal to at least 5% of the total conductive cations present in the bath. The preferred abundance of this type of cation is ~20% of the total conductive cations.
This amount corresponds to approximately 90%. Most conveniently, ammonium ions are added to the bath in the form of ammonium salts, such as ammonium sulfate or ammonium chloride as mentioned above. It is believed that the ammonium ions themselves are oxidized at the anode, but this process is not sufficient to prevent the generation of chlorine gas at the anode. However,
It is believed that ammonium ions can reduce bromine produced at the anode and regenerate bromine ions. Thus, while ammonium ions are consumed during the plating operation, bromide ions are not. The presence of ammonium ion is essential at the very low concentrations of bromide used in the present invention to perform its function. The preferred amount of bromide ion in the present invention is
It is in the range of 0.001 mol/~0.008 mol/. The most preferred concentration for optimal effectiveness is at least about 0.004 mol/. Commercially, it is common to use amounts of about 0.0075 mole/bromide to ensure that at least an optimal concentration of bromide ion is present throughout the bath. If the amount of bromide ions present is insufficient, gas generation at the anode cannot be sufficiently suppressed, making it impossible to maintain commercial significance. Even if the concentration of bromide ion used is too high, the effect will not be further enhanced, and bromide salts are generally extremely expensive, so that from a commercial standpoint, they lose their economic significance. As described above, in the present invention, a small amount of bromine ion acts catalytically. Therefore, the plating process can be continued continuously for quite a long time without newly replenishing bromide ions. The bromide ion concentration may exceed 0.008 mol/l, but
unnecessary from an economic point of view. However, if it is lower than 0.001 mol/l, it is no longer possible to effectively suppress the generation of chlorine gas at the anode. Bromine produced at the anode is reduced by ammonium ions. Therefore, ammonium compounds are consumed and need to be replenished, but bromine circulates during the reaction or acts as a catalyst, so in any case, replenishment is not necessary even during continuous operation for a considerable period of time. should be in a minimum amount. As in the case of chlorine ions, bromine ions may be added by any convenient method. Typically, the plating baths of the present invention also contain boric acid or borates. The presence of boric acid or borate or both serves to help control the PH value of the system. The typical total amount of boron compounds used is about 0.1 mole/mole/mole/mole/mole/mole/mole/mole/mole/mole of boron. Furthermore, it is generally advantageous to include formates in order to improve the appearance of the plated products and to increase the covering power of the bath. The general usage amount of formate ion is about 0.1 mol/~about 1.5 mol/
is within the range of Formate has a tendency to oxidize at the anode, so it needs to be replenished from time to time over time. As an auxiliary means to prevent the formation of hexavalent chromium,
Optionally, acetate ions can also be introduced into the bath. Of course, other known additives may be added to the trivalent chromium plating bath according to the invention. The pH value of the bath of the present invention may range from about 1 to 6, preferably from 2 to 5. For baths operating on a commercial scale, typically about 2.5 to about 4.5
All you have to do is operate at the PH value. The temperature at which the plating operation of the present invention is carried out is not critical. Generally about 15°C to about 50°C, preferably about
It is best to keep the temperature between 15°C and about 30°C. The anodes commonly used in trivalent chromium plating processes are carbon or graphite or other anode materials with low overpotentials. These anode materials are called inert anodes. High overpotential anode materials, such as normally insoluble metal anodes such as lead, are not commonly used because they tend to promote oxidation of trivalent chromium ions to the undesirable hexavalent state. Similarly, soluble chromium anodes are also typically not used. Example 1 A plating bath was prepared by dissolving the following materials in water and diluting the solution to 1 liter.

【表】 上記材料のうち、「クロム・タンニン塩」は、
皮のなめしに使用する硫酸クロム()であり、
重クロム酸ナトリウムを二酸化イオウで還元して
製造する。本実施例で使用したものの「塩基度」
は33%である。塩基度とは、還元生成物中の水酸
イオンによる硫酸イオンの置換度を示す値であ
る。一晩放置した後の浴の平衡PH値は3.4であつ
た。 上記のようにして調製された浴を二つの等価の
区分、即ち区分A及び区分Bに分けた。区分Aに
100g/の臭化カリウムを含有する溶液を6
ml/の割合で添加し、浴中の臭化物濃度を
0.005モル/にした。区分Bには臭化物を添加
しなかつた。両溶液を磁気攪拌器を備えたビーカ
ーに入れ、循環冷却した。各溶液に炭素陽極と銅
製陰極とを挿入した。陽極面積対陰極面積を2:
1にした。電極は全て、全体を浴中に浸漬した。
両方の槽を直列に直流電源に接続し、1.2アンペ
ア(各浴につき2.4アンペア/リツトル)の電流
を1時間流した。電流密度は、陽極では約50アン
ペア/平方フイート(ASF)、陰極では約
100ASFであつた。両溶液の温度を25℃〜27℃に
保持した。 初期においては、区分Aから多少の臭気が出る
のに対し、区分Bから出る臭気は強かつた。5分
後には、区分Bからの臭気はやや穏やかなものに
なつたのに対し、区分Aからの臭気は遥かに穏や
かな程度に保たれた。試験期間の残りの期間にお
いて両溶液からの臭気の強さは変動したが、区分
Aからの臭気は常に区分Bからの臭気よりも著し
く低い水準であつた。 実施例 2 以下の処方により、1リツトルのめつき浴を調
製した。
[Table] Among the above materials, "chromium tannin salt" is
Chromium sulfate () used in leather tanning,
Manufactured by reducing sodium dichromate with sulfur dioxide. "Basicity" of those used in this example
is 33%. Basicity is a value indicating the degree of substitution of sulfate ions by hydroxyl ions in the reduction product. The equilibrium PH value of the bath after standing overnight was 3.4. The bath prepared as described above was divided into two equivalent sections: Section A and Section B. to category A
6 of a solution containing 100 g of potassium bromide
ml/ml to adjust the bromide concentration in the bath.
It was set to 0.005 mol/. No bromide was added to Category B. Both solutions were placed in a beaker equipped with a magnetic stirrer and circulated for cooling. A carbon anode and a copper cathode were inserted into each solution. Anode area to cathode area 2:
I set it to 1. All electrodes were completely immersed in the bath.
Both baths were connected in series to a DC power source and a current of 1.2 amps (2.4 amps/liter for each bath) was applied for 1 hour. The current density is approximately 50 amps per square foot (ASF) at the anode and approximately 50 amperes per square foot (ASF) at the cathode.
It was 100ASF. The temperature of both solutions was maintained between 25°C and 27°C. Initially, some odor was emitted from category A, while the odor emitted from category B was strong. After 5 minutes, the odor from Segment B became slightly milder, while the odor from Segment A remained much milder. The odor intensity from both solutions varied during the remainder of the test period, but the odor from Segment A was always at a significantly lower level than the odor from Segment B. Example 2 A 1 liter plating bath was prepared according to the following recipe.

【表】 使用した湿潤剤は、アルキル硫酸ナトリウムの
水溶液である。平衡に達した後、濃アンモニア水
で浴のPHを3.3に調整した。 上記溶液を等量の区分、浴A及び浴B、に分割
した。浴Aには49g/の臭化アンモニウムを含
有する溶液2ml/を添加し、浴A中の臭化物濃
度を0.001モル/にした。浴Bには臭化物は添
加しなかつた。 同じ形式の装置を用い、実施例1と同じ条件で
上記の両溶液を直列にして電解した。 最初、両浴とも不快臭を発したが、通電開始後
1分以内に浴Aからの臭気は急激に減少した。二
つの試料を同一条件下で4時間、9.6アンペア・
時/リツトルで電解に付した。浴Bから出る臭気
は極めて強い状態に保たれたが、浴Aからの臭気
は極めて軽度であつた。 実施例 3 浴の組成は以下の通り。
[Table] The wetting agent used was an aqueous solution of sodium alkyl sulfate. After reaching equilibrium, the pH of the bath was adjusted to 3.3 with concentrated aqueous ammonia. The solution was divided into equal volumes, Bath A and Bath B. To Bath A, 2 ml of a solution containing 49 g of ammonium bromide was added to bring the bromide concentration in Bath A to 0.001 mol/. No bromide was added to Bath B. Using the same type of equipment, both of the above solutions were electrolyzed in series under the same conditions as in Example 1. Initially, both baths emitted unpleasant odors, but the odor from Bath A rapidly decreased within 1 minute after the start of energization. Two samples were heated at 9.6 amps for 4 hours under the same conditions.
It was subjected to electrolysis at 1 hour/liter. The odor from Bath B remained very strong, while the odor from Bath A was very mild. Example 3 The composition of the bath is as follows.

【表】 使用した塩酸は、標準の実験用濃塩酸である。
一晩放置して平衡に達した後の浴のpHは3.4であ
つた。 この浴に5時間、0.63アンペア/の通電を行
ない、全体を浸漬した炭素陽極の電流密度を
50ASFとし、全体を浸漬した銅製陰極の電流密
度を100ASFとして、電解に供した。 上記操作中、循環冷却して、浴温度を17℃〜22
℃に保持した。めつき中、極めて不快な臭気が浴
から絶えず発生していた。 0.89g/となるように臭化カリウムを浴に添加
して、臭素イオン濃度を0.0075モル/にした。
浴を20分間空気攪拌し、全陽極面積及び全陰極面
積を2倍にした。再び通電を開始した。この場合
の通電量は1.25アンペア/になるが、陽極での
電流密度は50ASF、陰極での電流密度は100ASF
に保持された。4分間以内に臭気は緩和されて、
ほとんどないに等しくなり、総量10アンペア・
時/の通電後には極めて低い水準に保たれた。 臭素イオンの添加・電解の前後における浴中で
のめつき比較試験から、陰極電着物には影響がな
く、電流密度を広範に変化させた場合でも光沢を
失なわないことがわかつた。めつき効果が示すよ
うに、溶液は常に6価クロムのない状態に保たれ
た。 実施例 4 実施例3の組成の浴を267mlのハルセルに入れ、
炭素陽極を挿入し、溶液を磁気攪拌し、新しいニ
ツケル板を有する真ちゆうパネルを、PH3.3、平
均陰極電流密度5.92ASDで10分間クロムめつきし
た。陽極は全体が浸漬されてはおらず、その電流
密度は4.84ASD、浴温はめつき時に18℃から23℃
まで上昇した。めつき処理中、主として塩素ガス
の非常に強い臭気が発生した。 このセルに、0.90g/の量の臭化カリウムを
加えて浴1リツトル中の臭素イオン濃度を0.0075
モルとし、溶液を磁気攪拌し、新しいニツケル板
を有する全く同じ真ちゆうパネルを、PH3.3、平
均陰極電流密度5.92ASDで10分間クロムめつきし
た。 めつき処理の最初の3分間は、塩素ガスの臭気
はほとんど認められなかつた。めつき処理10分
後、陽極電流密度を4.84ASDから5.9ASDまで上
昇させ、その状態でさらに5分間保持したが、浴
から発生する臭気の増加は検知できなかつた。 この浴は臭化物の添加前及び添加後いずれにお
いても6価クロムを含んでおらず、めつきされた
試料はいずれも、目視では外観光沢において区別
できず、また好ましくない欠陥もなかつた。
[Table] The hydrochloric acid used was standard laboratory concentrated hydrochloric acid.
After standing overnight to reach equilibrium, the pH of the bath was 3.4. A current of 0.63 amperes/hour was applied to this bath for 5 hours, and the current density of the carbon anode completely immersed was determined.
Electrolysis was performed at a current density of 50 ASF and a current density of 100 ASF for the copper cathode, which was completely immersed. During the above operation, circulate cooling to keep the bath temperature from 17℃ to 22℃.
It was kept at ℃. During plating, an extremely unpleasant odor was constantly emanating from the bath. Potassium bromide was added to the bath at 0.89 g/mole to give a bromide ion concentration of 0.0075 mol/mole.
The bath was air stirred for 20 minutes to double the total anode and cathode areas. The power was turned on again. In this case, the amount of current is 1.25 ampere/, but the current density at the anode is 50ASF and the current density at the cathode is 100ASF.
was held. The odor is alleviated within 4 minutes,
The total current is almost 10 amperes.
It remained at an extremely low level after energizing for / hours. A comparative plating test in a bath before and after addition of bromide ions and electrolysis revealed that the cathode electrodeposit was not affected and the luster was not lost even when the current density was varied over a wide range. The solution was always kept free of hexavalent chromium, as indicated by the plating effect. Example 4 A bath having the composition of Example 3 was placed in a 267 ml Hull cell.
A carbon anode was inserted, the solution was stirred magnetically, and the brass panels with new nickel plates were chromed for 10 minutes at a pH of 3.3 and an average cathode current density of 5.92 ASD. The anode is not completely immersed, its current density is 4.84 ASD, and the bath temperature is 18℃ to 23℃ at the time of fitting.
It rose to During the plating process, a very strong odor mainly of chlorine gas was generated. Add 0.90 g of potassium bromide to this cell to bring the bromide ion concentration in 1 liter of bath to 0.0075.
The solution was stirred magnetically and identical brass panels with new nickel plates were chromed for 10 minutes at pH 3.3 and average cathodic current density 5.92 ASD. During the first 3 minutes of the plating process, almost no odor of chlorine gas was observed. After 10 minutes of plating treatment, the anode current density was increased from 4.84 ASD to 5.9 ASD, and this state was maintained for an additional 5 minutes, but no increase in the odor generated from the bath could be detected. The bath contained no hexavalent chromium either before or after the addition of bromide, and all of the plated samples were visually indistinguishable in appearance gloss and free of objectionable defects.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 3価のクロム塩と塩素イオンを含有する浴か
ら高品質のクロムを電気めつきする際に、長時間
のめつき処理においても陽極における塩素ガスの
発生を抑制し、且つ6価クロムイオンの生成を防
止する方法において、 前記浴が、アンモニウムイオンと、0.001〜
0.008モル/1の臭素イオンとからなる抑制剤混
合物を含み、 臭素イオンを補充することなく長時間連続的に
めつき処理を行い、高品質のクロムめつきを施す
ことを特徴とする方法。 2 臭素イオン濃度が0.005モル/1でありクロ
ムイオン濃度が0.67モル/1である特許請求の範
囲第1項記載の方法。 3 臭素イオン濃度が0.0075モル/1でありクロ
ムイオン濃度が0.43モル/1である特許請求の範
囲第1項記載の方法。
[Claims] 1. When electroplating high quality chromium from a bath containing trivalent chromium salts and chlorine ions, the generation of chlorine gas at the anode is suppressed even during long plating processing, In the method for preventing the production of hexavalent chromium ions, the bath contains ammonium ions and 0.001 to
A method characterized by containing an inhibitor mixture consisting of 0.008 mol/1 bromide ion, plating continuously for a long time without replenishing bromide ions, and providing high quality chrome plating. 2. The method according to claim 1, wherein the bromide ion concentration is 0.005 mol/1 and the chromium ion concentration is 0.67 mol/1. 3. The method according to claim 1, wherein the bromide ion concentration is 0.0075 mol/1 and the chromium ion concentration is 0.43 mol/1.
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