TWI456093B - 形成黑色三價氧化鉻鍍層之電化學方法及其黑色三價氧化鉻鍍層 - Google Patents

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  1. 一種黑色三價氧化鉻鍍層之電化學方法，係包含下列步驟：提供一基板，該基板表面至少包含有一導電層；以該基板為陰極，並浸入於一三價鉻電鍍液中；以電化學方式於一電鍍溫度條件與一電流密度條件下進行電鍍，於該基板上形成一黑色三價氧化鉻鍍層；其中，該三價鉻電鍍液至少包含：一三價鉻鹽、一黑化劑、一共沉積劑、一錯合劑及一pH調節劑所形成之水溶液；其中，該三價鉻鹽係選用硫酸系三價鉻鹽、氯酸系三價鉻鹽或其他酸系三價鉻鹽等之水溶性鹽之一，該三價鉻鹽總量濃度為介於0.1與2M之間；其中，該黑化劑係選用氟矽酸或其鹽類、硝酸或其鹽類之一或其組合，添加該黑化劑總量濃度為介於0.05與0.3M之間；其中，該共沉積劑係選用無機酸鈷鹽，添加該共沉積劑總量濃度為介於0.2與1.5M之間；其中，該錯合劑係選用磷酸鹽、次磷酸鹽或磷 酸二氫鹽之一或其組合，添加該錯合劑總量濃度為介於2與4M之間；其中，該pH調節劑係選用無機酸鹽，添加該pH調節劑總量濃度為介於0.1與0.8M之間；配成之該三價鉻電鍍液之三價鉻(Cr+3)與該共沉積劑之鈷(Co+2)每升莫耳比值為1：1至1：15之間；其中，該電鍍溫度條件為-10~50℃，且為所設定溫度之±3℃以內；其中，該電流密度條件為10A/dm2至50A/dm2之間；所形成之該黑色三價氧化鉻鍍層係由鉻元素、氧元素、氫元素、鈷元素與磷元素所組成，係為非晶相結構，且披覆在該基板之該導電層表面；該黑色三價氧化鉻鍍層之黑化度之灰階值為45%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之形成黑色三價氧化鉻鍍層之電化學方法，進一步包含一消除應力步驟，該消除應力步驟為將電鍍形成之該黑色三價氧化鉻鍍層之該基板置入一真空或填充鈍氣烘箱中以一消除應力溫度條件進行烘烤；其中該消除應力溫度條件為250℃(含) 以上。
  3. 如申請專利範圍第1所述之形成黑色三價氧化鉻鍍層之電化學方法，進一步包含一增加表面硬度步驟，該增加表面硬度步驟為將電鍍形成之該黑色三價氧化鉻鍍層之該基板置入一火燄中，以外焰端1200℃以上的火燄於該黑色三價氧化鉻鍍層加熱至少0.5秒。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之形成黑色三價氧化鉻鍍層之電化學方法，其中，該黑化劑選自於氟矽酸(H2SiF6)、硝酸(HNO3)、硝酸鈉(NaNO3)、硝酸鉀(KNO3)之一或其組合；該錯合劑選自於磷酸鈉(Na3PO4)、次磷酸鈉(NaH2PO2．H2O)或磷酸二氫鈉(NaH2PO4．H2O)之一或其組合；該共沉積劑選自於硫酸鈷(CoSO4．7H2O)、硝酸鈷(Co(NO3)2．6H2O)、氯化鈷(CoCl2．6H2O)之一或其組合；該pH調節劑選自於硼酸、硼酸鹽、氯鹽、溴鹽、銨鹽之一或其組合。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之形成黑色三價氧化鉻鍍層之電化學方法，其中，當該三價鉻鹽選用該氯酸系三價鉻鹽時，係選用氯化鉻(CrCl3．6H2O)，該pH調節劑係選自於硼酸(H3BO3)、硫酸銨((NH4)2SO4)、氯化銨(NH4Cl) 或溴化銨(NH4Br)之一或其組合；當該三價鉻鹽選用該硫酸系三價鉻鹽時，係選用硫酸鉻(Cr2(SO4)3)，該pH調節劑係選自於硼酸或硫酸銨之一。
  6. 一種黑色三價氧化鉻鍍層，係利用申請專利範圍第1項至第5項之任一項之形成黑色三價氧化鉻鍍層之電化學方法所製成；該黑色三價氧化鉻鍍層係鍍覆於一基板上；該基板為導電材質之該基板或不導電材質之該基板披覆一導電層兩者之一或其組合；其中，導電材質之該基板為鐵、不鏽鋼、銅、鎳、銀、金、導電陶瓷或其合金；不導電之該基板為塑膠、陶瓷、玻璃之一或其組合；該黑色三價氧化鉻鍍層係由鉻元素、氧元素、氫元素、鈷元素與磷元素所組成，係為非晶相結構，且披覆在該基板之該導電層表面；該黑色三價氧化鉻鍍層之黑化度之灰階值為45%以下。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之黑色三價氧化鉻鍍層，其厚度範圍在0.5μm至15μm之間。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之黑色三價氧化鉻鍍層，其線性極化腐蝕電流在1×10-5安培以下。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之黑色三價氧化 鉻鍍層，其表面硬度為500~1300Hv。
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