[發明專利]用于三價鉻電鍍厚鉻電解液的添加劑及電解液配制方法

在審

• 申請號: 201210310846.6
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN103628098A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 侯峰巖;王慶新;呂春雷
• 申請（專利權）人: 上海寶鋼工業技術服務有限公司;哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: C25D3/06
• 分類號: C25D3/06;C25D3/10
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 張恒康

技術領域

本發明涉及一種用于三價鉻電鍍厚鉻電解液的添加劑及電解液配制方法。

背景技術

鍍鉻層具有良好的硬度、耐磨性、耐蝕性和外觀裝飾性，它不僅用于裝飾性鍍層，還大量用于功能性鍍層。目前，鍍鉻已經成為電鍍行業中應用最廣泛的鍍種之一。長期以來，鍍鉻采用六價鉻電鍍工藝，六價鉻毒性大，是致癌物質。而三價鉻的毒性很低，僅為六價鉻的1%（鉻的生物作用及污染治理[J].?重慶工商大學學報(自然科學版),?2004,?21(4):?325-328.作者：江瀾,?王小蘭）；采用三價鉻代替六價鉻電鍍鉻相比，具有很多優異特性。

目前，三價鉻電鍍鉻工藝尚未全面產業化。尤其是三價鉻電鍍硬鉻或厚鉻工藝尚處于研發階段。通常利用直流電沉積三價鉻鍍層，一般僅能得到幾微米厚的鍍層。三價鉻電沉積不能增厚的原因是由于三價鉻電沉積的陰極特性決定的，隨著電沉積時間的延長，鍍液pH值逐漸上升，最后基本達到一穩定值，為8.4-8.6（三價鉻電鍍時陰極附近pH值的測定[J].?電鍍與環保,?1984,?(5):?21-25，作者：屠振密,?楊哲龍,?汪滄海等）。當pH值超過8時，就會生成羥橋聚合物或Cr(OH)₃膠體，從而阻礙了三價鉻鍍層的繼續沉積，影響了鉻鍍層結晶的正常進行，致使鍍層難以繼續增厚，這是三價鉻電鍍不能增厚的關鍵所在（三價鉻電鍍機理的研究-鍍層不能增厚的原因[J].?材料保護,?1985,?(3):?13-17，作者：屠振密,?楊哲龍,?汪滄海等）。

中國專利“一種全硫酸鹽三價鉻鍍厚鉻溶液及電鍍方法”（專利公開號CN?101643924）提出了通過溶液流動改善的鍍厚鉻工藝，可獲得30-50?μm的非晶態鉻鍍層。美國專利USP?20080169199公開了一種三價鉻電鍍液，雖然鍍層厚度達50?μm左右，但是沒有提出可增強鍍液持續電鍍能力的添加劑。另外采用脈沖電源等措施也可以適當增大鉻鍍層的厚度，但鍍液持續電鍍的能力仍然受到了嚴重限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于三價鉻電鍍厚鉻電解液的添加劑及電解液配制方法，本添加劑組成簡單、配方合理，可有效延長三價鉻電鍍時間、增加鉻鍍層厚度，利用本方法克服傳統三價鉻電鍍厚鉻鍍層工藝的缺陷，增加鍍層厚度，提高鍍液持續電鍍的能力。

為解決上述技術問題，本發明用于三價鉻電鍍厚鉻電解液的添加劑是采用去離子水配制的水溶液，所述水溶液中包括至少一種輕金屬化合物和至少一種有機羧酸或羧酸鹽，所述輕金屬化合物在水溶液中的濃度為80~900?g/L或60~600?g/L，所述有機羧酸或羧酸鹽在水溶液中的濃度為30~500?g/L。

進一步，上述輕金屬化合物是輕金屬的硫酸鹽、氯化物或硫酸鹽與氯化物的混合物，輕金屬是鈦、鋁、鎂中的一種或兩種。

進一步，上述有機羧酸或羧酸鹽是酒石酸、酒石酸鹽、檸檬酸、檸檬酸鹽、蘋果酸、蘋果酸鹽、草酸、草酸鹽、乳酸、乳酸鹽的兩種或兩種以上的組合物。

采用所述添加劑的電解液配制方法包括如下步驟：

步驟一、采用去離子水配制水溶液添加劑，將去離子水溫度升高到90?℃，攪拌下加入輕金屬化合物和有機羧酸或羧酸鹽，攪拌溶解后，80?℃陳化5-10?h待用，其中，有機羧酸或羧酸鹽在水溶液中的濃度為30~500?g/L，在硫酸鹽體系電解液中，輕金屬化合物在水溶液中的濃度為80~900?g/L，在氯化物體系電解液中，輕金屬化合物在水溶液中的濃度為60~600?g/L；

步驟二、按照需配制的三價鉻鍍厚鉻電解液的體積數，在三價鉻鍍鉻槽中加入一半體積的去離子水，按照硫酸鉻在三價鉻鍍厚鉻電解液中的濃度150~200?g/L或氯化鉻在三價鉻鍍厚鉻電解液中的濃度160~213?g/L，將硫酸鉻或氯化鉻在攪拌狀態下加入，按照甲酸或甲酸鹽在三價鉻鍍厚鉻電解液中的濃度76~100?g/L，將甲酸或甲酸鹽加入并攪拌至完全溶解，按照硼酸在三價鉻鍍厚鉻電解液中的濃度20~50?g/L，按照導電鹽硫酸鉀或氯化鉀在三價鉻鍍厚鉻電解液中的濃度100~120?g/L，加入硼酸和導電鹽硫酸鉀或氯化鉀，攪拌至完全溶解，然后按照添加劑在三價鉻鍍厚鉻電解液中的濃度為100~200?ml/L，加入添加劑，補充去離子水至需配制的電解液體積數，40?℃陳化24?h，用NaOH溶液、稀硫酸或稀鹽酸調整電解液pH值至1~3，即可進行電鍍。????