一種三價鉻鍍液及在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法
2023-06-27 09:40:11 2
一種三價鉻鍍液及在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法
【專利摘要】本發明提供一種三價鉻鍍液及在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法，三價鉻電鍍液主要包含鉻鹽、導電鹽、絡合劑、水以及催化劑，其中所述催化劑含量為5-30克/升。在三價鉻鍍液中電沉積硬鉻鍍層的方法是，首先將DSA塗層鈦板放入一種三價鉻電鍍液中，作為陽極；其次將工件放入一種三價鉻電鍍液中，作為陰極；最後通入直流電源，陰極電流密度5-30安培/平方分米，電鍍液溫度40-50℃,電鍍時間1-10分鐘。解決現有三價鉻電鍍工藝中所沉積的鍍層抗腐蝕能力差，鍍層硬度低，不能滿足實際工業生產需求技術問題。通過在鍍液中加入催化劑鉻的氧化物，可明顯提高鉻層抗腐蝕能力和硬度。
【專利說明】一種三價鉻鍍液及在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬電鍍領域，具體涉及一種三價鉻鍍液及在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法。
【背景技術】
[0002]鉻具有優良的裝飾性和功能性。目前使用最普遍的工業化工藝為六價鉻鍍鉻，但是，六價鉻危害巨大。世界衛生組織、歐洲和美國等越來越密切關注六價鉻的危害，不斷降低六價鉻廢水的排放標準。三價鉻電鍍作為最重要、最直接有效的替代六價鉻電鍍工藝，無論從工藝性能或環境保護上都比六價鉻電鍍具有無可比擬的優越性。如三價鉻鍍液汙染比較少，其毒性僅為六價鉻的1%，電鍍時不產生有害的鉻酸霧，且鍍液濃度低，汙水處理簡單，只要將廢水PH調到8以上，即沉澱出Cr(OH)3;從理論上講，在相同電流密度下，三價鉻電沉積速度可達到六價鉻的2倍，且其鍍液分散能力、覆蓋能力比鉻酸鍍液好，光亮電流密度範圍比較寬，適合於形狀較為複雜的零件鍍鉻；三價鉻的電流效率比六價鉻鍍鉻要高，可達到25%;電流密度範圍寬，為5~80A/dm2 ;不受電流中斷的影響等。但是，現有的三價鉻電鍍工藝，電鍍液一般包含有開缸鹽、穩定劑、絡合劑、溼潤劑。其沉積的鍍層抗腐蝕能力差，鍍層硬度低，不能滿足實際工業生產需求。因此，開發一種抗腐蝕能力強，鍍層硬度高的環保三價鉻電鍍方法具有重要的意義。
【發明內容】
[0003]為了解決現有三價鉻電鍍工藝中所沉積的鍍層抗腐蝕能力差，鍍層硬度低，不能滿足實際工業生產需求技術問題，本發明提供一種三價鉻鍍液及在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法。
[0004]為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0005]一種三價鉻電鍍液，其特徵在於:包括鉻鹽、導電鹽、絡合劑、水以及催化劑。
[0006]作為上述技術方案的進一步改進，所述催化劑為鉻的氧化物，如氧化鉻、鉻酸鈉。
[0007]作為上述技術方案的進一步改進，所述鉻鹽選自水溶性鉻鹽中的一種或多種。
[0008]作為上述技術方案的進一步改進，所述水溶性鉻鹽為硫酸鉻。
[0009]作為上述技術方案的進一步改進，所述導電鹽選自硼酸、硫酸鉀、硫酸銨、硫酸鈉中的一種或多種；
[0010]作為上述技術方案的進一步改進，所述導電鹽為硫酸銨。
[0011]作為上述技術方案的進一步改進，所述絡合劑選自酒石酸鉀鹽、琥珀酸鹽、蘋果酸鹽、草酸鈉、甘氨酸中的至少一種。
[0012]作為上述技術方案的進一步改進，所述電鍍液的pH值為2.0-2.3 ;並用氨水或硫
酸調整。
[0013]作為上述技術方案的進一步改進，所述催化劑含量為5-30克/升。
[0014]作為上述技術方案的進一步改進，所述鉻的氧化物，如氧化鉻、鉻酸鈉等含量為10-20 克 / 升。
[0015]作為上述技術方案的進一步改進，所述鉻鹽含量為200-400克/升。
[0016]作為上述技術方案的進一步改進，所述硫酸鉻的含量為250-350克/升。
[0017]作為上述技術方案的進一步改進，所述導電鹽含量為200-450克/升。
[0018]作為上述技術方案的進一步改進，所述硫酸銨含量為250-400克/升。
[0019]作為上述技術方案的進一步改進，所述絡合劑含量為100-150克/升。
[0020]一種在三價鉻電鍍液中電沉積鉻鍍層的方法，其特徵在於:所述方法包括以下步驟: [0021]步驟1，將DSA塗層鈦板放入上述一種三價鉻電鍍液中，作為陽極；
[0022]步驟I，將工件放入上述一種三價鉻電鍍液中，作為陰極；
[0023]步驟3，通入直流電源，陰極電流密度5-30安培/平方分米，電鍍液溫度40_50°C，電鍍時間1-10分鐘。
[0024]作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟3中陰極電流密度優選10-25安培/平方分米。
[0025]作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟3中電鍍液溫度優選45_48°C。
[0026]作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟3中電鍍時間優選3-5分鐘。
[0027]實施本發明的一種三價鉻鍍液及在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法，具有以下有益效果:
[0028]I)通過實施例可知，本發明通過在鍍液中加入催化劑鉻的氧化物，如氧化鉻、鉻酸鈉，可明顯提高鉻層抗腐蝕能力。
[0029]2)通過實施例可知，本發明通過在鍍液中加入催化劑鉻的氧化物，如氧化鉻、鉻酸鈉，可顯著提高鉻層的硬度。
【具體實施方式】
[0030]本發明提供一種三價鉻電鍍液，主要包含鉻鹽、導電鹽、絡合劑、水以及催化劑，其中所述催化劑含量為5-30克/升；該催化劑選自鉻的氧化物，如氧化鉻、鉻酸鈉，含量優選10-20克/升。鉻鹽選自水溶性鉻鹽中的一種或幾種，鉻鹽含量為200-400克/升；水溶性鉻鹽優選硫酸鉻；含量為250-350克/升。導電鹽選自硼酸、硫酸鉀、硫酸銨、硫酸鈉中的一種或幾種，導電鹽含量為200-450克/升，導電鹽優選硫酸銨，其含量為250-400克/升。絡合劑選自酒石酸鉀鹽、琥珀酸鹽、蘋果酸鹽、草酸鈉、甘氨酸中的至少一種，該絡合劑含量為100-150克/升。該電鍍液的pH值為2.0-2.3 ;用氨水或硫酸調整。在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法為:首先將DSA塗層鈦板放入一種三價鉻電鍍液中，作為陽極；其次將工件放入一種三價鉻電鍍液中，作為陰極；最後通入直流電源，陰極電流密度5-30安培/平方分米，電鍍液溫度40-50°C，電鍍時間1-10分鐘。其中，中陰極電流密度優選10-25安培/平方分米；電鍍液溫度優選45-48°C ;電鍍時間優選3-5分鐘。
[0031]下面結合具體實施例對本發明做進一步的詳細說明:
[0032]實施例1
[0033]電鍍液成分:
[0034]氧化鉻5克/升
硫酸鉻200克/升
硫酸銨200克/升
甘氨酸50克/升
酒石酸卸鹽100克/升
[0035]
餘量為水
[0036]電鍍方法:取鍍鎳片(鎳層厚度10微米的標準鐵片100*70毫米)，在1000ml的燒杯中進行電鍍測試，條件為:溫度45°C、直流電流為20安培、電鍍3分鐘，陽極使用DSA塗層鈦板，得到試片Al。
[0037]電鍍效果評價:使用顯微硬度計測量鍍鉻層的顯微硬度；對試片Al做(銅加速酸性鹽霧試驗)CASS試驗44小時，未見鉻層腐蝕。
[0038]實施例2
[0039]電鍍液成分:
[0040]
氧化鉻15克/升
硫酸鉻300克/升
硫酸銨350克/升
甘氨酸30克/升
酒石酸鉀鈉50克/升
琥珀酸鈉80克/升
餘量為水
[0041]電鍍方法:取鍍鎳片(鎳層厚度10微米的標準鐵片100*70毫米)，在1000ml的燒杯中進行電鍍測試，條件為:溫度45°C、直流電流為20安培、電鍍3分鐘，陽極使用DSA塗層鈦板，得到試片A2。
[0042]電鍍效果評價:使用顯微硬度計測量鍍鉻層的顯微硬度；對試片A2做(銅加速酸性鹽霧試驗)CASS試驗40 小時，未見鉻層腐蝕。
[0043]實施例3
[0044]電鍍液成分:
[0045]鉻酸鈉25克/升
硫酸鉻350克/升
硫酸銨400克/升
草酸納50克/升
酒石酸鍾鈉80克/升
琥珀酸鈉20克/升
餘量為水
[0046]電鍍方法:取鍍鎳片(鎳層厚度10微米的標準鐵片100*70毫米)，在1000ml的燒
杯中進行電鍍測試，條件為:溫度45°C、直流電流為20安培、電鍍3分鐘，陽極使用DSA塗
層鈦板，得到試片A3。·
[0047]電鍍效果評價:使用顯微硬度計測量鍍鉻層的顯微硬度；對試片A3做(銅加速酸
性鹽霧試驗)CASS試驗40小時，未見鉻層腐蝕。
[0048]實施例4
[0049]電鍍液成分:
[0050]
氧化鉻30克/升
硫酸鉻4 GQ克/升
疏酸銨450克/升
甘氨酸IGO克/升
酒石酸鉀鈉30克/升
琥珀酸鈉20克/升
餘量為水
[0051]電鍍方法:取鍍鎳片(鎳層厚度10微米的標準鐵片100*70毫米)，在1000ml的燒
杯中進行電鍍測試，條件為:溫度45°C、直流電流為20安培、電鍍3分鐘，陽極使用DSA塗
層鈦板，得到試片A4。
[0052]電鍍效果評價:使用顯微硬度計測量鍍鉻層的顯微硬度；對試片A4做(銅加速酸
性鹽霧試驗)CASS試驗44小時，未見鉻層腐蝕。
[0053]實施例5
[0054]電鍍液成分:
[0055]氧化鉻20克/升
疏酸鉻250克/升
硫酸銨250克/升
甘氨酸60克/升
酒石酸鍾鈉60克/升
琥讀酸納30克/升
餘量為水
[0056]使用氨水及硫酸調節pH為2.0
[0057]電鍍方法:取鍍鎳片(鎳層厚度10微米的標準鐵片100*70毫米)，在1000ml的燒杯中進行電鍍測試，條件為:溫度40°C、直流電流為7安培、電鍍10分鐘，陽極使用DSA塗層鈦板，得到試片A5。[0058]電鍍效果評價:使用顯微硬度計測量鍍鉻層的顯微硬度；對試片A5做(銅加速酸性鹽霧試驗)CASS試驗48小時，未見鉻層腐蝕。
[0059]實施例6
[0060]電鍍液成分:
[0061]
氧化鉻15克/升
硫酸鉻280克/升
硫酸銨300克/升
甘氨酸20克/升
酒石酸鍾鈉60克/升
琥珀酸鈉20克/升
餘量為水
[0062]使用氨水及硫酸調節pH為2.2
[0063]電鍍方法:取鍍鎳片(鎳層厚度10微米的標準鐵片100*70毫米)，在1000ml的燒杯中進行電鍍測試，條件為:溫度50°C、直流電流為42安培、電鍍5分鐘，陽極使用DSA塗層鈦板，得到試片A6。
[0064]電鍍效果評價:使用顯微硬度計測量鍍鉻層的顯微硬度；對試片A6做(銅加速酸性鹽霧試驗)CASS試驗48小時，未見鉻層腐蝕。
[0065]實施例7
[0066]電鍍液成分:
[0067]氧化鉻12克/升
硫酸鉻300克/升
疏酸銨350克/升
甘氨酸50克/升
酒石酸卸鈉50克/升
琥珀酸鈉20屯/升
餘量為水
[0068]使用氨水及硫酸調節pH為2.3
[0069]電鍍方法:取鍍鎳片(鎳層厚度10微米的標準鐵片100*70毫米)，在1000ml的燒杯中進行電鍍測試，條件為:溫度43°C、直流電流為15安培、電鍍I分鐘，陽極使用DSA塗層鈦板，得到試片A7。
[0070]電鍍效果評價:使用顯微硬度計測量鍍鉻層的顯微硬度；對試片A7做(銅加速酸性鹽霧試驗)CASS試驗40小時，未見鉻層腐蝕。
[0071]對比例:
[0072]電鍍工作液:採用市面上公眾熟知的廣東達志環保科技股份有限公司產品:硫酸型三價鉻工作液K0Z0-600為電鍍工作液。
[0073]電鍍方法:取鍍鎳片(鎳層厚度10微米的標準鐵片100*70毫米)，在1000ml的燒杯中進行電鍍測試，條件為:溫度45°C、直流電流為20安培、電鍍3分鐘，陽極使用DSA塗層鈦板，得到試片BI。
[0074]電鍍效果評價:使用顯微硬度計測量鍍鉻層的顯微硬度；對試片BI做(銅加速酸性鹽霧試驗)CASS試驗24小時，未見鉻層腐蝕。 [0075]上述得到的試片，做(銅加速酸性鹽霧試驗)CASS試驗，結果如表1。
[0076]表1電鍍效果評價表
【權利要求】
1.一種三價鉻電鍍液，其特徵在於:包括鉻鹽、導電鹽、絡合劑、水以及催化劑。
2.根據權利要求1所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述催化劑為鉻的氧化物，如氧化鉻、鉻酸鈉等。
3.根據權利要求1或2所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述鉻鹽選自水溶性鉻鹽中的一種或多種。
4.根據權利要求3所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述水溶性鉻鹽為硫酸鉻。
5.根據權利要求4所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述導電鹽選自硼酸、硫酸鉀、硫Ife按、硫Ife納中的一種或多種。
6.根據權利要求5所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述導電鹽為硫酸銨。
7.根據權利要求6所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述絡合劑選自酒石酸鉀鹽、草酸鈉、琥珀酸鹽、蘋果酸鹽、甘氨酸中的至少一種。
8.根據權利要求7所述的一種環保三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述電鍍液的pH值為2.0-2.3 ;並用氨水或硫酸調整。
9.根據權利要求8所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述催化劑含量為5-30克/升。
10.根據權利要求9所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述鉻的氧化物，如氧化鉻、鉻酸鈉等含量為10-20克/升。
11.根據權利要求10所述·的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述鉻鹽含量為200-400克/升。
12.根據權利要求11所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述硫酸鉻的含量為250-350克/升。
13.根據權利要求12所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述導電鹽含量為200-450克/升。
14.根據權利要求13所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述硫酸銨含量為250-400克/升。
15.根據權利要求14所述的三價鉻電鍍液，其特徵在於:所述絡合劑含量為100-150克/升。
16.—種實現權利要求1-15中任一項在三價鉻電鍍液中電沉積鉻鍍層的方法,其特徵在於:所述方法包括以下步驟: 1)將DSA塗層鈦板放入上述一種三價鉻電鍍液中，作為陽極； 2)將工件放入上述一種三價鉻電鍍液中，作為陰極； 3)通入直流電源，陰極電流密度5-30安培/平方分米，電鍍液溫度40-50°C，電鍍時間1-10分鐘。
17.根據權利要求16所述在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法，其特徵在於:所述步驟3)中陰極電流密度優選10-25安培/平方分米。
18.根據權利要求17所述在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法，其特徵在於:所述步驟3)中電鍍液溫度優選45-48°C。
19.根據權利要求18所述在三價鉻鍍液中電沉積鉻鍍層的方法，其特徵在於:所述步驟3)中電鍍時間優選3-5分鐘。
【文檔編號】C25D3/06GK103849908SQ201410053746
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月17日 優先權日:2014年2月17日
【發明者】陳蔡喜, 羅迎花, 牛豔麗, 蔡志華 申請人:惠州大亞灣達志精細化工有限公司