KR20220119012A - Sulfate-based ammonium-free trivalent chromium decorative plating process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 크롬 또는 크롬 합금 층을 전기도금하기 위한 전기도금 조로서, 3가 크롬 이온, 유기 카르복실산, 설페이트 이온, 나트륨 전도성 이온, 및 무기 황 화합물 및 붕산 형태의 첨가제를 포함하는 전기도금 조, 뿐만 아니라 이러한 전기도금 조를 사용하는 공정에 관한 것이다.The present invention relates to an electroplating bath for electroplating a layer of chromium or a chromium alloy comprising an additive in the form of trivalent chromium ions, organic carboxylic acids, sulfate ions, sodium conductive ions, and inorganic sulfur compounds and boric acid. , as well as to processes using such electroplating baths.
Description
본 발명은 크롬 또는 크롬 합금 층을 전기도금하기 위한 전기도금 조(bath)로서, 3가 크롬 이온, 유기 카르복실산, 설페이트 이온, 나트륨 전도성 이온, 및 무기 황 화합물 및 붕산 형태의 첨가제를 포함하는 전기도금 조, 뿐만 아니라 이러한 전기도금 조를 사용하는 공정에 관한 것이다.The present invention relates to an electroplating bath for electroplating a chromium or chromium alloy layer, comprising an additive in the form of trivalent chromium ions, organic carboxylic acids, sulfate ions, sodium conducting ions, and inorganic sulfur compounds and boric acid. Electroplating baths, as well as processes using such electroplating baths.
3가 크롬 전해질로부터의 크롬 침착물은 기재가 통상 견뎌내게 될 더 척박한 조건에서 더 오래 작용할 수 있게 하는 그의 고유한 특성으로 인해 산업에서 널리 사용된다.Chromium deposits from trivalent chromium electrolytes are widely used in industry because of their unique properties that allow substrates to function longer in the harsher conditions they would normally withstand.
최근 수십 년 동안, 3가 크롬에 의존하는 침착 방법은 건강 및 환경 목적 면에서 더욱 일반적이다. 실제로 6가 크롬 물질은 독성 특성으로 인해 규제 압력을 받고 있다. 이들은 CMR로 분류되었고 유럽 연합은 REACH 규정에 따른 특정 승인에 그 사용을 내어주기로 결정하였다.In recent decades, deposition methods relying on trivalent chromium have become more common for health and environmental purposes. Indeed, hexavalent chromium substances are under regulatory pressure due to their toxic properties. They have been classified as CMRs and the European Union has decided to give up their use for certain approvals under REACH regulations.
장식 크롬 도금은 미적으로 만족스럽고 내구성이 있도록 설계된다. 두께는 0.05 내지 0.5 μm의 범위이지만, 일반적으로 0.13 내지 0.25 μm이다. 장식 크롬 도금은 또한 매우 내식성이고, 흔히 자동차 부품, 도구 및 주방 기구에 사용된다.Decorative chrome plating is designed to be aesthetically pleasing and durable. The thickness ranges from 0.05 to 0.5 μm, but is generally from 0.13 to 0.25 μm. Decorative chrome plating is also very corrosion resistant and is often used in automotive parts, tools and kitchen utensils.
그러나 6가 크롬 침착물은 3가 크롬 침착물과 구별되는 청-백색 외관을 특징으로 가졌다. 이 색상은 6가 크롬 제품에 익숙한 고객들에 의해 여전히 매우 인정된다.However, the hexavalent chromium deposit was characterized by a blue-white appearance that was distinct from the trivalent chromium deposit. The color is still highly appreciated by customers accustomed to hexavalent chromium products.
JP2009035806호는 3가 크롬 도금 조 및 크롬 도금을 제조하기 위한 방법을 기재한다. 이 도금 조는 (1) 수용액 지방족 카르복실산 및 이의 염, 및 3가 크롬 화합물을 함유하는 수용액으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 유형의 성분을 가열하에 유지함으로써 얻어진 3가 크롬의 복합 용액, (2) 전도성 염, (3) pH를 위한 완충제, 및 (4) SO2 기를 갖는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 유형의 황-함유 화합물을 포함한다. 이러한 도금 용액의 단점은 무기인 것 대신에 황-함유 유기 화합물을 사용하는 것이며, 도금조에서 철을 사용하지 않는다는 점이다.JP2009035806 describes a trivalent chromium plating bath and a method for producing chromium plating. This plating bath comprises (1) a complex solution of trivalent chromium obtained by holding under heating an aqueous solution of at least one type of component selected from the group consisting of an aqueous solution containing an aliphatic carboxylic acid and salts thereof, and an aqueous solution containing a trivalent chromium compound, (2 ) conductive salts, (3) a buffer for pH, and (4) at least one type of sulfur-containing compound selected from the group having an SO2 group. A disadvantage of this plating solution is that it uses a sulfur-containing organic compound instead of an inorganic one, and does not use iron in the plating bath.
JP2010189673호는 종래 기술과 비교하여 더 양호한 내식성을 갖는 3가 크롬 도금 필름을 형성할 수 있는 새로운 3가 크롬 도금 조를 기재한다. 3가 크롬 도금 조는 수용성 3가 크롬 화합물, 전도성 염, pH 완충제, 황-함유 화합물 및 아미노카르복실산을 함유하는 수용액을 포함한다. 이러한 도금 조의 단점은 도금 조에서 나트륨 및 철 이온이 결여되어 원하는 색상이 얻어지지 않게 된다는 점이다.JP2010189673 describes a novel trivalent chromium plating bath capable of forming a trivalent chromium plating film having better corrosion resistance compared to the prior art. The trivalent chromium plating bath comprises an aqueous solution containing a water-soluble trivalent chromium compound, a conductive salt, a pH buffer, a sulfur-containing compound and an aminocarboxylic acid. A disadvantage of these plating baths is that the plating bath lacks sodium and iron ions and the desired color is not obtained.
WO2019117178호는, 3가 크롬 화합물; 착화제; 전도성 염으로서의 황산칼륨 및 황산암모늄; pH 완충제; 및 황-함유 유기 화합물을 함유하는 3가 크롬 도금 용액을 기재한다. 3 가 크롬 도금 용액은 실용적이고, 높은 도금 침착 속도를 갖는다. 이러한 도금 용액의 단점은 무기인 것 대신에 황-함유 유기 화합물을 사용하는 것이며, 도금조에서 철을 사용하지 않는다는 점이다.WO2019117178 discloses a trivalent chromium compound; complexing agent; potassium sulfate and ammonium sulfate as conductive salts; pH buffer; and a trivalent chromium plating solution containing a sulfur-containing organic compound. The trivalent chromium plating solution is practical and has a high plating deposition rate. A disadvantage of this plating solution is that it uses a sulfur-containing organic compound instead of an inorganic one, and does not use iron in the plating bath.
EP2411567호는, (1) 수용성 3가 크롬 염; (2) 3가 크롬 이온에 대한 적어도 하나의 착물; (3) 2.8 내지 4.2의 pH를 생성하기에 충분한 수소 이온 공급원; (4) pH 완충 화합물; 및 (5) 황-함유 유기 화합물을 포함하는 크롬 전기도금 용액을 포함하는 크롬 전기도금 용액을 기재한다. 크롬 전기도금 용액은 장식 물품 상에 부착성 금속 코팅을 제조하는 방법에서 사용가능하며, 이러한 코팅은 염화칼슘을 함유하는 환경에서 부식에 대한 향상된 내성을 갖는다. 이러한 용액의 단점은 무기인 것 대신에 황-함유 유기 화합물을 사용하는 것이며 용액 중에 철 이온이 부재한다는 점이다.EP2411567 discloses (1) water-soluble trivalent chromium salts; (2) at least one complex to a trivalent chromium ion; (3) a source of hydrogen ions sufficient to produce a pH of 2.8 to 4.2; (4) pH buffering compounds; and (5) a chromium electroplating solution comprising a chromium electroplating solution containing a sulfur-containing organic compound. The chromium electroplating solution can be used in a method for producing an adherent metallic coating on a decorative article, such a coating having improved resistance to corrosion in environments containing calcium chloride. A disadvantage of these solutions is the use of sulfur-containing organic compounds instead of inorganic ones and the absence of iron ions in the solution.
이들 종래 기술의 문헌들 중 어느 것도, 양호한 내식성 및 5분에 평균 0.4 μm의 높은 침착 속도를 갖는 3가 크롬 장식 적용에 대해 6가 크롬 침착물에 가까운 L, a, b 값을 얻는 것에 대해서는 초점을 맞추고 있지 않다.None of these prior art documents focus on obtaining L, a, b values close to hexavalent chromium deposits for trivalent chromium decorative applications with good corrosion resistance and high deposition rates averaging 0.4 μm in 5 min. is not aligning
따라서, 이러한 종래 기술로부터 시작할 때, 본 발명의 목적은, 6가 크롬 침착물에 근사한 값인 L, a, b 값(80 내지 85, -0.8 내지 0, -0.5 내지 1.0으로 구성됨)을 갖는 양호한 내식성(Volkswagen 시험 PV1073 A를 통과할 수 있음)으로 양호한 침착 속도로 얻어진 크롬 도금된 생성물을 제공하는 것이었다.Accordingly, starting from this prior art, it is an object of the present invention to have good corrosion resistance with L, a, b values (consisting of 80 to 85, -0.8 to 0, -0.5 to 1.0) approximate to hexavalent chromium deposits. (Can pass Volkswagen test PV1073 A) to give a chrome plated product obtained with good deposition rate.
이러한 과제는 청구항 1의 특징을 갖는 전기도금 조에 의해 해결되며, 청구항 10의 특징을 갖는 전기도금 조를 사용하여 전기도금된 제품을 제조하는 방법에 의해 해결된다. 추가의 종속 청구항들은 바람직한 실시형태를 설명한다.This problem is solved by an electroplating bath having the features of claim 1, and is solved by a method for manufacturing an electroplated product using the electroplating bath having the features of claim 10. Further dependent claims describe preferred embodiments.
본 발명에 따르면, 크롬 또는 크롬 합금 층을 침착하기 위한 전기도금 조로서,According to the present invention, there is provided an electroplating bath for depositing a layer of chromium or a chromium alloy, comprising:
a) 적어도 하나의 3가 크롬 이온의 공급원,a) a source of at least one trivalent chromium ion;
b) 적어도 하나의 설페이트 이온의 공급원,b) a source of at least one sulfate ion;
c) 착화제로서 적어도 하나의 유기산,c) at least one organic acid as a complexing agent;
d) 사카린 나트륨,d) sodium saccharin,
e) 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜,e) at least one polyalkylene glycol,
f) 나트륨 비닐 설포네이트,f) sodium vinyl sulfonate,
g) 적어도 하나의 무기 황 화합물,g) at least one inorganic sulfur compound,
h) 적어도 하나의 pH 완충제, 및 선택적으로,h) at least one pH buffer, and optionally,
i) 적어도 하나의 제2철 또는 제1철 이온의 공급원을 포함하는, 전기도금 조가 제공된다.i) an electroplating bath comprising at least one source of ferric or ferrous ions.
놀랍게도, 설페이트계 3가 크롬 이온 조는 더 높은 탄소 백분율에 의해 더 어두운 도금을 제공하는 클로라이드계 조에 상반되는 더 백색의 색상의 도금을 얻을 수 있게 한다는 것이 발견되었다. 전도성 이온으로, 나트륨의 선택은 도금의 백색도를 증가시키는 데 바람직하다. 제2철 또는 제1철 이온의 사용은 또한 PV1073 A 시험을 통과할 수 있도록 내부식성을 증가시킨다. 제2철, 나트륨 및 설페이트 이온들의 조합은 6가 크롬 침착물의 것과 가까운 청백색을 얻을 수 있게 한다.Surprisingly, it has been found that the sulfate-based trivalent chromium ion bath allows to obtain a whiter color plating as opposed to the chloride-based bath which provides a darker plating with a higher carbon percentage. As the conductive ion, the choice of sodium is desirable to increase the whiteness of the plating. The use of ferric or ferrous ions also increases the corrosion resistance to pass the PV1073 A test. The combination of ferric, sodium and sulfate ions makes it possible to obtain a bluish-white color close to that of hexavalent chromium deposits.
6 미만의 원자가를 갖는 황 함유 옥시산 음이온과 같은 무기 황의 사용이 바람직하다는 것이 또한 밝혀졌다. 실제로, 대부분 유기 황 화합물의 분해 생성물은 크롬 능력 문제를 야기한다. 황 함유 옥시산 음이온의 사용의 이점은 이들이 분해 생성물로서 설페이트를 생성할 것이므로, 이미 설페이트 이온을 함유하기 때문에 도금 조에 영향을 미치지 않는다는 것이다. 조에 6 미만의 원자가를 갖는 황 함유 옥시산 음이온을 갖는 추가의 이점은, 상기 조에 의해 수득가능한 침착물의 두께가 6 미만의 원자가를 갖는 황 함유 옥시산 음이온을 함유하지 않는 조에 의해서보다 더 높다는 것이다.It has also been found that the use of inorganic sulfur, such as a sulfur containing oxyacid anion having a valence of less than 6, is preferred. In practice, most decomposition products of organosulfur compounds cause chromium ability problems. The advantage of the use of sulfur-containing oxyacid anions is that they do not affect the plating bath because they already contain sulfate ions, as they will produce sulfate as a decomposition product. A further advantage of having a sulfur-containing oxyacid anion having a valence of less than 6 in the bath is that the thickness of the deposit obtainable by said bath is higher than with a bath not containing a sulfur-containing oxyacid anion having a valence of less than 6.
적어도 하나의 유기산은, 바람직하게는 말산, 옥살산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 다이카르복실산의 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 것은 유기산으로서의 말산의 사용이다.The at least one organic acid is preferably selected from the group of dicarboxylic acids, preferably selected from the group consisting of malic acid, oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, and mixtures thereof. Particular preference is given to the use of malic acid as organic acid.
적어도 하나의 유기산의 농도는 5 내지 40 g/L, 바람직하게는 10 내지 30 g/L, 보다 바람직하게는 15 내지 25 g/L인 것이 바람직하다.It is preferred that the concentration of the at least one organic acid is between 5 and 40 g/L, preferably between 10 and 30 g/L, more preferably between 15 and 25 g/L.
바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 3가 크롬 이온의 농도는 5 내지 25 g/L, 바람직하게는 8 내지 20 g/L이다.In a preferred embodiment, the concentration of the at least one trivalent chromium ion is between 5 and 25 g/L, preferably between 8 and 20 g/L.
바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 셀페이트 이온의 공급원으로부터의 설페이트 이온의 농도는 150 내지 300 g/L, 바람직하게는 180 내지 280 g/L, 보다 바람직하게는 200 내지 250 g/L이다.In a preferred embodiment, the concentration of sulfate ions from the at least one source of sulfate ions is between 150 and 300 g/L, preferably between 180 and 280 g/L, more preferably between 200 and 250 g/L.
바람직한 실시형태에서, 3가 크롬 이온의 공급원은 산성 또는 염기성 형태의 크롬(III) 설페이트이다.In a preferred embodiment, the source of trivalent chromium ions is chromium(III) sulfate in acidic or basic form.
적어도 하나의 무기 황 화합물은, 바람직하게는 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 6 미만의 원자가를 갖는 황을 포함하는 옥시산 음이온의 군으로부터 선택된다:The at least one inorganic sulfur compound is preferably selected from the group of oxyacid anions comprising sulfur having a valence of less than 6, selected from the group consisting of:
중아황산염 또는 메타중아황산염, bisulfite or metabisulfite;
디티온산염 또는 하이드로설파이트, dithionate or hydrosulfite;
티오설페이트, thiosulfate,
테트라티오네이트, tetrathionate,
설파이트 및 sulfites and
이들의 혼합물. mixtures thereof.
바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 무기 황 화합물의 농도는 5 내지 500 mg/L, 바람직하게는 10 내지 200 mg/L이다.In a preferred embodiment, the concentration of the at least one inorganic sulfur compound is from 5 to 500 mg/L, preferably from 10 to 200 mg/L.
전기도금 조는 적어도 하나의 제2철 또는 제1철 이온의 공급원을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제2철 또는 제1철 이온의 공급원으로부터의 제2철 또는 제1철 이온의 농도는 바람직하게는 20 내지 200 mg/L, 보다 바람직하게는 30 내지 150 mg/L, 더욱 더 바람직하게는 40 내지 100 mg/L이다.The electroplating bath may include at least one source of ferric or ferrous ions. The concentration of ferric or ferrous ions from the at least one source of ferric or ferrous ions is preferably from 20 to 200 mg/L, more preferably from 30 to 150 mg/L, even more preferably preferably 40 to 100 mg/L.
적어도 하나의 pH 완충제의 농도는 50 내지 120 g/L, 바람직하게는 60 내지 110 g/L, 보다 바람직하게는 80 내지 100 g/L의 범위인 것이 바람직하다.It is preferred that the concentration of the at least one pH buffer is in the range of 50 to 120 g/L, preferably 60 to 110 g/L, more preferably 80 to 100 g/L.
pH 완충제로서, 붕산, 시트르산, 숙신산, 락트산, 타르타르산, 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하다. pH 완충제로서 붕산의 사용이 특히 바람직하다. 상기 조의 pH는 바람직하게는 1 내지 5, 보다 바람직하게는 2 내지 4, 및 더욱 더 바람직하게는 3.1 내지 3.9의 범위이다.As the pH buffer, it is preferable to use at least one of boric acid, citric acid, succinic acid, lactic acid, tartaric acid, and mixtures thereof. Particular preference is given to the use of boric acid as pH buffer. The pH of the bath preferably ranges from 1 to 5, more preferably from 2 to 4, and even more preferably from 3.1 to 3.9.
나트륨 비닐 설포네이트의 농도는 바람직하게는 0.1 내지 5 g/L, 보다 바람직하게는 0.2 내지 3 g/L이다.The concentration of sodium vinyl sulfonate is preferably 0.1 to 5 g/L, more preferably 0.2 to 3 g/L.
상기 조는 (실질적으로) 클로라이드 이온, 암모늄 이온, 아미노 카르복실산 이온 및 6가 크롬 이온 중 적어도 하나가 없는 것이 바람직하다. 특히, 이들 이온의 일부 또는 전부가 부재하는 것이 바람직하다.Preferably, the bath is (substantially) free of at least one of chloride ions, ammonium ions, amino carboxylate ions and hexavalent chromium ions. In particular, it is preferred that some or all of these ions are absent.
바람직한 실시형태에 따르면, 사카린 나트륨의 농도는 0.1 내지 10 g/L, 보다 바람직하게는 1 내지 5 g/L이다.According to a preferred embodiment, the concentration of sodium saccharin is from 0.1 to 10 g/L, more preferably from 1 to 5 g/L.
특정 실시형태에서, 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜은 분자량이 2000 g/mol 미만이고, 바람직하게는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:In certain embodiments, the at least one polyalkylene glycol has a molecular weight of less than 2000 g/mol, and is preferably selected from the group consisting of:
폴리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, polyethylene glycol monomethyl ether,
에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 공중합체, Ethylene oxide / propylene oxide copolymer,
폴리에틸렌 글리콜 및 polyethylene glycol and
이들의 혼합물. mixtures thereof.
상기 조 내에 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜, 특히 2000 g/mol 미만의 분자량을 갖는 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜을 갖는 것의 이점은 상기 조에 의해 수득가능한 침착물의 두께가 상기 폴리알킬렌 글리콜을 함유하지 않는 조에 의해서보다 더 높다는 것이다.The advantage of having at least one polyalkylene glycol in the bath, in particular at least one polyalkylene glycol having a molecular weight of less than 2000 g/mol, is that the thickness of the deposit obtainable by the bath does not contain the polyalkylene glycol. It is higher than by Joe who does not.
바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜의 농도는 1 내지 15 g/L, 바람직하게는 5 내지 10 g/L이다.In a preferred embodiment, the concentration of the at least one polyalkylene glycol is between 1 and 15 g/L, preferably between 5 and 10 g/L.
크롬 또는 크롬 합금 층을 침착하기 위한 전기도금 조의 바람직한 실시형태는 하기를 포함한다:Preferred embodiments of electroplating baths for depositing chromium or chromium alloy layers include:
a) 5 내지 25 g/L의 적어도 하나의 크롬 이온의 공급원으로부터의 3가 크롬 이온,a) trivalent chromium ions from a source of 5 to 25 g/L of at least one chromium ion,
b) 150 내지 300 g/L의 적어도 하나의 설페이트 이온의 공급원으로부터의 설페이트 이온,b) 150 to 300 g/L of sulfate ions from a source of at least one sulfate ion,
c) 5 내지 40 g/L의 착화제로서의 적어도 하나의 유기산,c) from 5 to 40 g/L of at least one organic acid as a complexing agent,
d) 0.1 내지 10 g/L의 사카린 나트륨,d) 0.1 to 10 g/L of sodium saccharin,
e) 1 내지 15 g/L의 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜,e) from 1 to 15 g/L of at least one polyalkylene glycol,
f) 0.1 내지 5 g/L의 나트륨 비닐 설포네이트,f) 0.1 to 5 g/L of sodium vinyl sulfonate,
g) 5 내지 500 mg/L의 적어도 하나의 무기 황 화합물,g) 5 to 500 mg/L of at least one inorganic sulfur compound,
h) 50 내지 120 g/L의 적어도 하나의 pH 완충제, 및 선택적으로,h) from 50 to 120 g/L of at least one pH buffer, and optionally,
i) 20 내지 200 mg/L의 적어도 하나의 제2철 또는 제1철 이온의 공급원으로부터의 제2철 또는 제1철 이온.i) ferric or ferrous ions from a source of 20 to 200 mg/L of at least one ferric or ferrous ions.
본 발명에 따르면, 하기 단계를 포함하는, 기재를 전기도금하여 전기도금된 제품을 제조하는 방법이 또한 제공된다:According to the present invention, there is also provided a method for producing an electroplated article by electroplating a substrate comprising the steps of:
A) 하기를 포함하는 전기도금 조를 제공하는 단계:A) providing an electroplating bath comprising:
a) 적어도 하나의 3가 크롬 이온의 공급원, a) a source of at least one trivalent chromium ion;
b) 적어도 하나의 설페이트 이온의 공급원, b) a source of at least one sulfate ion;
c) 착화제로서 적어도 하나의 유기산, c) at least one organic acid as a complexing agent;
d) 사카린 나트륨, d) sodium saccharin,
e) 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜, e) at least one polyalkylene glycol,
f) 나트륨 비닐 설포네이트, f) sodium vinyl sulfonate,
g) 적어도 하나의 무기 황 화합물, g) at least one inorganic sulfur compound,
h) 적어도 하나의 pH 완충제, 및 선택적으로, h) at least one pH buffer, and optionally,
i) 적어도 하나의 제2철 또는 제1철 이온의 공급원; i) at least one source of ferric or ferrous ions;
B) 기재를 상기 전기도금 조에 침지시키는 단계; 및B) immersing the substrate in the electroplating bath; and
C) 상기 크롬 또는 크롬 합금 층을 상기 기재 상에 침착하기 위해 애노드와 캐소드로서의 상기 기재 사이에 전류를 인가하는 단계.C) applying an electric current between the anode and the substrate as a cathode to deposit the chromium or chromium alloy layer on the substrate.
바람직한 실시형태에서, 캐소드 전류 밀도는 3 내지 14 A/d㎡, 바람직하게는 5 내지 10 A/d㎡의 범위이고/이거나, 애노드 전류 밀도는 4 내지 12 A/d㎡, 바람직하게는 5 내지 10 A/d㎡ 범위이다.In a preferred embodiment, the cathode current density is in the range of 3 to 14 A/dm, preferably 5 to 10 A/dm, and/or the anode current density is 4 to 12 A/dm, preferably 5 to It is in the range of 10 A/dm2.
애노드는 혼합 금속 산화물, 바람직하게는 백금, 루테늄, 이리듐 및 탄탈륨 중 적어도 2개의 혼합 금속 산화물, 보다 바람직하게는 이리듐과 탄탈륨의 혼합 금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 혼합 금속 산화물로 이루어지는 것이 바람직하다.The anode preferably consists of a mixed metal oxide, preferably a mixed metal oxide selected from the group consisting of a mixed metal oxide of at least two of platinum, ruthenium, iridium and tantalum, more preferably a mixed metal oxide of iridium and tantalum.
바람직한 실시형태에서, 단계 C) 동안의 침착 속도는 0.01 내지 0.5 μm/분, 바람직하게는 0.02 내지 0.3 μm/분, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.2 μm/분이다.In a preferred embodiment, the deposition rate during step C) is from 0.01 to 0.5 μm/min, preferably from 0.02 to 0.3 μm/min, more preferably from 0.03 to 0.2 μm/min.
단계 C)는 35 내지 60℃, 바람직하게는 40 내지 58℃, 보다 바람직하게는 45 내지 55℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.Step C) is preferably carried out at a temperature of 35 to 60°C, preferably 40 to 58°C, more preferably 45 to 55°C.
본 발명에 따르면, 이 방법으로부터 수득가능한 합금은 탄소, 황, 산소, 크롬 및 선택적으로 철을 포함하거나 이로 이루어진다. 합금은 L, a, b 값이 80 내지 86, -0.8 내지 0, -1.5 내지 1.0으로 측정된 색상을 갖는다. 바람직한 실시형태에서, L, a, b 값은 80 내지 86, -0.8 내지 0, -0.8 내지 1이다. 보다 바람직한 실시형태에서, L, a, b 값은 83 내지 85, -0.7 내지 -0.4, -0.5 내지 0.2이다.According to the invention, the alloy obtainable from this process comprises or consists of carbon, sulfur, oxygen, chromium and optionally iron. The alloy has a color with L, a, and b values ranging from 80 to 86, -0.8 to 0, and -1.5 to 1.0. In a preferred embodiment, the L, a, b values are from 80 to 86, from -0.8 to 0, from -0.8 to 1. In a more preferred embodiment, the L, a, b values are 83 to 85, -0.7 to -0.4, -0.5 to 0.2.
합금 중의 탄소의 백분율은 바람직하게는 1 내지 5 원자%(at%), 보다 바람직하게는 2 내지 4 at%이다. 합금은 바람직하게는 0.5 내지 4 at%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 at%의 황을 포함한다. 합금은 바람직하게는 1 내지 5 at%, 바람직하게는 2 내지 4 at%의 산소를 포함한다. 합금은 바람직하게는 0 내지 12 at%의 철을 포함한다. 선택적으로, 합금 중의 철의 백분율은 3 내지 12 at%, 바람직하게는 5 내지 10 at%이다. 합금은 바람직하게는 74 내지 94.5 at%, 더욱 바람직하게는 79 내지 90 at%의 크롬을 포함한다. 합금의 원자%(at%)는 광학 방출 분광법(OES)에 의해 결정될 수 있다.The percentage of carbon in the alloy is preferably 1 to 5 atomic % (at %), more preferably 2 to 4 at %. The alloy preferably comprises 0.5 to 4 at% sulfur, more preferably 1 to 3 at% sulfur. The alloy preferably comprises 1 to 5 at% oxygen, preferably 2 to 4 at% oxygen. The alloy preferably contains 0 to 12 at% iron. Optionally, the percentage of iron in the alloy is between 3 and 12 at%, preferably between 5 and 10 at%. The alloy preferably comprises 74 to 94.5 at%, more preferably 79 to 90 at% chromium. The atomic % (at %) of the alloy can be determined by optical emission spectroscopy (OES).
다음의 도면 및 실시예를 참조하여, 본 발명에 따른 주제는 더 상세히 설명되도록 하며, 상기 주제를 본 명세서에 도시된 특정 실시형태로 제한하지 않고자 한다.With reference to the following drawings and examples, the subject matter according to the present invention is to be described in more detail, and is not intended to limit the subject matter to the specific embodiments shown herein.
도 1은 실시예에 사용된 3개의 지점(HCD, MCD, LCD)을 갖는 Hull 셀 패널 상의 크롬 커버리지를 도시한다.1 shows the chrome coverage on a Hull cell panel with three points (HCD, MCD, LCD) used in the example.
실시예Example
모든 실시예를 Hull 셀(250 mL)에서 니켈 도금 황동 패널을 사용하여 MMO 애노드(혼합 금속 산화물 Ir/Ta에 의한 티타늄 메쉬 커버)를 사용하여 55℃에서 5분 동안 5A를 적용하여 수행하였다.All examples were performed in a Hull cell (250 mL) using a nickel plated brass panel using an MMO anode (titanium mesh cover with mixed metal oxide Ir/Ta) at 55° C. for 5 minutes with 5 A application.
패널을 평가하였다: X-선 방법 EN ISO 3497을 사용하여 크롬 두께는 좌측 에지로부터 3개의 지점, 즉 1 cm는 HCD(높은 전류 밀도)로서 정의되고, 좌측 에지로부터 5 cm는 MCD(중간 전류 밀도)로서 정의되고, 좌측 에지로부터 7 cm는 LCD(낮은 전류 밀도)로 정의된다. MCD로 정의된 지점에서의 색상은 CIELAB(L, a, b)로서 색을 정의하는 Colorimeter KONICA MINOLTA CM2600에 의해 측정되었다.The panels were evaluated: using the X-ray method EN ISO 3497 the chromium thickness was defined as 3 points from the left edge, i.e. 1 cm as HCD (high current density) and 5 cm from the left edge as MCD (medium current density). ), and 7 cm from the left edge is defined as LCD (low current density). The color at the points defined by the MCD was measured by the Colorimeter KONICA MINOLTA CM2600, which defines the color as CIELAB (L, a, b).
동일한 패널을 좌측 에지로부터 우측으로의 침착물의 최대 커버리지까지 mm를 측정하여 크롬 침착물 커버리지를 평가하였다. 또한, 염화칼슘에 대한 크롬 침착물의 부식 성능을 평가하기 위해 사용된 자동차 표준인 PV1073 A로 크롬 침착물을 테스트하였다.Chrome deposit coverage was assessed by measuring the same panel in mm from the left edge to the maximum coverage of the deposit. In addition, chromium deposits were tested with PV1073 A, an automotive standard used to evaluate the corrosion performance of chromium deposits on calcium chloride.
예 1Example 1
예 2Example 2
예 3Example 3
예 4Example 4
예 5Example 5
예 5bExample 5b
예 5cExample 5c
예 6Example 6
예 6bExample 6b
예 7 참고 시험Example 7 Reference Test
실시예의 결과를 하기 표에 나타낸다. 표는 각각의 구성성분이 어떻게 PV 1073 A 부식 시험에 대해 두께, 커버리지, 색상 및 성능 측면에서 상이한 효과를 갖는지를 보여준다.The results of the examples are shown in the table below. The table shows how each component has different effects in terms of thickness, coverage, color and performance for the PV 1073 A corrosion test.
특히, 6가 크롬 전해질로부터 침착이 수행되는 참고예 7은 매우 음의 값의 a와 b로 인해 매우 청색의 색상을 나타내지만 PV1073 A 시험은 통과하지 못하였음을 보여준다.In particular, it shows that Reference Example 7, in which deposition is performed from a hexavalent chromium electrolyte, exhibits a very blue color due to very negative values of a and b, but does not pass the PV1073 A test.
본 발명은 합금 조성물이 5 내지 10 at%의 Fe, 1 내지 3 at%의 S, 2 내지 4 at%의 C, 2 내지 4 at%의 O, 나머지 at%의 Cr(최대 100 at%)을 함유하는 것을 특징으로 하는 실시예 6에 의해 수행되고, 참고예와 비교할 만한 색상 및 양호한 침착 속도에 도달하는 청구항 1의 특징을 갖는 합금, 및 청구항 10의 특징을 갖는 전기도금 조를 사용하여 전기도금된 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an alloy composition comprising 5 to 10 at% Fe, 1 to 3 at% S, 2 to 4 at% C, 2 to 4 at% O, and the remainder at% Cr (up to 100 at%). Electroplating using an electroplating bath having the characteristics of claim 10, and an alloy having the characteristics of claim 1, which is carried out according to Example 6, characterized in that it contains a color and good deposition rate comparable to that of the reference example. It relates to a method of manufacturing a product.
실시예 5b에서, 조는 메틸 폴리에틸렌 글리콜(Mw 500)을 함유하지 않았다. 조에 상기 화합물을 생략하는 단점은 HCD에서 얻어진 두께가 본 발명에 따른 조(조 예 6)에 의해서보다 훨씬 더 낮다는 것이다. 게다가, 상기 화합물의 부재 하에서, 옥시산 황 음이온(디티온산 나트륨의 음이온)(단독)은 색상, 커버리지 및 PV 1073 A에 대한 부합이 높아질 수 없다.In Example 5b, the bath contained no methyl polyethylene glycol (Mw 500). A disadvantage of omitting this compound in the bath is that the thickness obtained in the HCD is much lower than with the bath according to the invention (bath example 6). Moreover, in the absence of this compound, the sulfur oxyacid anion (an anion of sodium dithionate) (alone) cannot be high in color, coverage and conformance to PV 1073 A.
실시예 5c에서, 조는 옥시산 황 음이온을 함유하지 않았고, 즉 본 경우에 디티온산 나트륨을 함유하지 않았다. 조에 상기 화합물을 생략하는 단점은 HCD, MCD 및 LCD에서의 두께가 본 발명에 따른 조(조 예 6)에 의해서보다 훨씬 더 낮다는 것이다. 색상, 커버리지 및 PV 1073 A는 부합한다.In Example 5c, the bath contained no oxyacid sulfur anions, ie no sodium dithionate in this case. A disadvantage of omitting this compound in the bath is that the thicknesses in HCD, MCD and LCD are much lower than with the bath according to the invention (bath example 6). Color, coverage and PV 1073 A conform.
실시예 6b는 실시예 6과 유사한 결과를 나타내지만, 더 양호한 색 성능을 갖는다. 특히, b 값은 참고 CrVI에 매우 근접한 값에 도달하며, 여기서 효율은 단지 조금일 뿐이며 즉, 유의하게 감소되지 않는다.Example 6b shows similar results to Example 6, but with better color performance. In particular, the value of b approaches a value very close to the reference CrVI, where the efficiency is only marginal, ie, does not decrease significantly.
결과를 나타내는 표:Table showing the results:
Claims (15)
a) 적어도 하나의 3가 크롬 이온의 공급원,
b) 적어도 하나의 설페이트 이온의 공급원,
c) 착화제로서 적어도 하나의 유기산,
d) 사카린 나트륨,
e) 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜,
f) 나트륨 비닐 설포네이트,
g) 적어도 하나의 무기 황 화합물,
h) 적어도 하나의 pH 완충제, 및 선택적으로,
i) 적어도 하나의 제2철 또는 제1철 이온의 공급원을 포함하는, 전기도금 조.An electroplating bath for depositing a chromium or chromium alloy layer comprising:
a) a source of at least one trivalent chromium ion;
b) a source of at least one sulfate ion;
c) at least one organic acid as a complexing agent;
d) sodium saccharin,
e) at least one polyalkylene glycol,
f) sodium vinyl sulfonate,
g) at least one inorganic sulfur compound,
h) at least one pH buffer, and optionally,
i) an electroplating bath comprising at least one source of ferric or ferrous ions.
중아황산염 또는 메타중아황산염,
디티온산염 또는 하이드로설파이트,
티오설페이트,
테트라티오네이트,
설파이트 및
이들의 혼합물.3. A compound according to claim 1 or 2, characterized in that said at least one inorganic sulfur compound is selected from the group of oxyacid anions comprising sulfur having a valence of less than 6, preferably selected from the group consisting of By, Joe:
bisulfite or metabisulfite;
dithionate or hydrosulfite;
thiosulfate,
tetrathionate,
sulfites and
mixtures thereof.
폴리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르,
에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 공중합체,
폴리에틸렌 글리콜 및
이들의 혼합물.The crude according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one polyalkylene glycol has a molecular weight of less than 2000 g/mol and is preferably selected from the group consisting of:
polyethylene glycol monomethyl ether,
Ethylene oxide / propylene oxide copolymer,
polyethylene glycol and
mixtures thereof.
i) 다이카복실산으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 말산, 옥살산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 및 이들의 혼합물, 바람직하게는 말산으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 적어도 하나의 유기산이 특히 바람직하게는 말산이고/이거나;
ii) 5 내지 40 g/L, 바람직하게는 10 내지 30 g/L, 보다 바람직하게는 15 내지 25 g/L의 농도로 포함되는 것을 특징으로 하는, 조.7. The method of any one of claims 1 to 6, wherein the at least one organic acid comprises:
i) selected from the group consisting of dicarboxylic acids, preferably selected from the group consisting of malic acid, oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, and mixtures thereof, preferably malic acid, wherein said at least one organic acid is particularly preferably malic acid;
ii) crude, characterized in that it is contained in a concentration of 5 to 40 g/L, preferably 10 to 30 g/L, more preferably 15 to 25 g/L.
A) 하기를 포함하는 전기도금 조를 제공하는 단계:
a) 적어도 하나의 3가 크롬 이온의 공급원,
b) 적어도 하나의 설페이트 이온의 공급원,
c) 착화제로서 적어도 하나의 유기산,
d) 사카린 나트륨,
e) 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜,
f) 나트륨 비닐 설포네이트,
g) 적어도 하나의 무기 황 화합물,
h) 적어도 하나의 pH 완충제, 및 선택적으로,
i) 적어도 하나의 제2철 또는 제1철 이온의 공급원;
B) 기재를 상기 전기도금 조에 침지시키는 단계; 및
C) 상기 크롬 또는 크롬 합금 층을 상기 기재 상에 침착하기 위해 애노드와 캐소드로서의 상기 기재 사이에 전류를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.A method for producing an electroplated article by electroplating a substrate comprising the steps of:
A) providing an electroplating bath comprising:
a) a source of at least one trivalent chromium ion;
b) a source of at least one sulfate ion;
c) at least one organic acid as a complexing agent;
d) sodium saccharin,
e) at least one polyalkylene glycol,
f) sodium vinyl sulfonate,
g) at least one inorganic sulfur compound,
h) at least one pH buffer, and optionally,
i) at least one source of ferric or ferrous ions;
B) immersing the substrate in the electroplating bath; and
C) applying an electric current between the substrate as a cathode and an anode to deposit the chromium or chromium alloy layer on the substrate.
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