[發明專利]一種全硫酸鹽三價鉻鍍厚鉻溶液及電鍍方法

有效

• 申請號: 200910042266.1
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN101643924A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 趙國鵬;胡耀紅;陳力格;周智鵬
• 申請（專利權）人: 廣州市二輕工業科學技術研究所
• 主分類號: C25D3/06
• 分類號: C25D3/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 裘 暉

技術領域

本發明涉及電鍍技術。特別涉及一種全硫酸鹽三價鉻鍍厚鉻溶液及電鍍方法。

背景技術

鉻鍍層因具有光亮、堅硬、抗變色、耐磨耐腐蝕性能良好等特點而在工業中應用極為廣泛。長期以來鍍鉻工藝都是采用鉻酸作為鉻源的六價鉻鍍鉻工藝。作為一種電鍍工藝，六價鉻電鍍在技術上存在一些缺陷，如陰極效率極低；鍍鉻的分散和覆蓋能力差；以及鍍鉻過程中不允許中間斷電等等。更重要的是，六價鉻是電鍍工業中最嚴重、最難處理的污染源之一。

隨著人們環保意識的增強，六價鉻作為有害污染源在電鍍工業中受到越來越嚴格的限制。世界衛生組織、美國、日本、歐洲等國家和地區對六價鉻已經制定出嚴格的限制使用規定，如美國自1997年起將六價鉻的排放標準由0.05mg/L改為0.01mg/L，并規定于2010年前禁止采用六價鉻電鍍工藝；歐洲議會和理事會頒布的《關于在電氣電子設備中限制使用某些有害物質指令》也要求從2006年7月1日起，投放于市場的新電子和電氣設備不得含有六價鉻。而隨著我國作為國際制造業中心地位的確立，我國的電鍍業不僅要遵循國家環境保護法規關于六價鉻排放的規定(Cr⁶⁺的排放不超過0.5mg/L)，還要面臨國際商品交流中的綠色壁壘的挑戰。

為了取代重污染的六價鉻電鍍，人們進行了許多研究，包括低濃度六價鉻鍍鉻、合金代鉻電鍍和三價鉻鍍鉻等。其中，三價鉻鍍鉻工藝由于具有低毒、低污染等優點而在國外的發展很快，許多發達國家正逐步用三價鉻鍍鉻工藝取代六價鉻鍍鉻，國內近年來三價鉻鍍鉻的研究也逐漸成為熱點之一。

國內外三價鉻鍍鉻的溶液體系繁多，主要有硫酸鹽體系和氯化物體系，氯化物溶液體系三價鉻鍍液在電鍍過程中陽極析出氯氣難以回收處理，也會對環境造成污染；而采用硫酸鹽溶液體系是一種清潔環保的生產工藝，具有極大的應用前景。但是，目前三價鉻鍍鉻的方法普遍存在不能持續增厚的缺陷。例如?中國專利CN1880512A公開了一種三價鉻鍍液體系，該電鍍液用硫酸鉻、硫酸鈉、硼酸、硫酸鋁、十二烷基硫酸鈉、絡合劑、穩定劑以一定比例構成，其余為水。其存在以下不足之處：一是采用靜止鍍液電鍍，陰極附近pH升高過快，無法獲得厚度超過5μm的鍍層；二是鍍液采用硫酸鋁作為導電鹽，由于其兩性特點容易造成鍍液穩定性差。

發明內容

為克服目前三價鉻體系鍍鉻不能持續增厚的缺陷，本發明的目的首先是提供一種全硫酸鹽三價鉻鍍厚鉻溶液。

本發明的另一目的是提供使用上述鍍厚鉻溶液的電鍍方法。利用本發明提供的方法可獲得30～50μm的白亮，均勻的鉻鍍層，且鍍層具有高硬度，良好的耐磨耐腐蝕性能，與鍍鎳，鋼基體結合良好，基本能代替六價鉻在功能性方面的應用。

為了實現上述目的，本發明提供以下的技術方案：一種全硫酸鹽三價鉻鍍厚鉻溶液，包括以下質量濃度的組分：75～125g/L硫酸鉻，100～180g/L硫酸鈉，50～100g/L硫酸鉀，40～60g/L硼酸，0.4～0.8mol/L配位劑以及0.0005～0.0015mol/L潤濕劑。

優選地，組分硫酸鈉的濃度為140g/L。

優選地，所述配位劑為甲酸、乙酸、甘氨酸、草酸、檸檬酸鹽和酒石酸鹽中的至少一種。

優選地，所述潤濕劑為十二烷基硫酸鈉、苯亞磺酸鈉、乙基己基硫酸鈉和丁二酸鈉中的至少一種。

本發明提供一種全硫酸鹽三價鉻電鍍厚鉻方法，是使用全硫酸鹽三價鉻鍍液進行電鍍，電鍍陽極采用DSA(Dimensional?Stable?Anode)陽極。DSA陽極可以防止鍍液中三價鉻氧化成六價鉻，從而使鍍液能夠持續電鍍。

優選地，上述方法使用以下工作條件：電鍍過程的工作溫度為40～45℃，pH為2.0～3.0，電流密度為8～20A/dm²，電鍍時間可持續2～5h。

更優選地，電鍍過程采用流動式攪拌的電鍍方法，控制鍍液流速為1～4L/min。

在電鍍過程中鍍液保持流動(還可以另加攪拌)，可以抑制陰極附近H⁺濃?度過高，進而防止三價鉻沉積為鉻的氫氧化物并使得鍍層變壞。鍍液流速控制為1～4L/min，鍍速太快，會使鍍層不均勻；太慢則起不到加強傳質，抑制析氫的作用。

本發明還提供了上述方法所獲得的鉻鍍層，一般厚度為30～50μm。

按照本發明的電鍍方法制備的鉻鍍層為非晶態結構，其表面形貌為結瘤狀(圖1)。

按照本發明的電鍍方法制備的鉻鍍層常溫下硬度可達705HV，經200℃處理后鍍層硬度增至1400HV，繼續增大溫度，硬度反而有所下降。