一種表面處理添加劑及其應用的製作方法

2023-05-10 14:17:41 1

專利名稱：一種表面處理添加劑及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種表面處理添加劑及其應用。
在表面處理過程中，適當的添加劑可以有效提高處理效率，改善鍍層質量。電沉積鉻是工業生產中應用最廣泛，具有重大國民經濟意義的金屬電解沉積過程之一，特別是六價鉻鍍鉻是其它鍍種所無法取代的。目前廣泛使用的以硫酸為添加劑的Sargent工藝電流效率低，一般僅為12％-15％左右，因此沉積速度慢，浪費大量的人力和能源，而且鍍層質量也往往不能滿足要求。國內外曾先後開發了一批有價值的添加劑，比較成功的是含氟化合物添加劑，即以氟矽酸，氟硼酸與硫酸混合使用作為鍍鉻添加劑，使電流效率提高到20％-25％，但含此種添加劑的鍍液對工件的低電流密度區和陽極腐蝕嚴重，使其應用受到了限制，目前比較先進的鍍硬鉻添加劑均不含氟。另外一種廣泛應用的添加劑是有機添加劑，例如胺基酸，滷代羧酸，滷代磷酸，有機磺酸等，有機添加劑明顯地提高了陰極電流效率，使鍍層的外觀、鍍液的覆蓋能力、分散能力有了一定的改善，但該種添加劑一般用量較大，成本過高，而且在鍍液中不穩定，有一定的陽極腐蝕。
本發明的目的是提供一種表面處理效果好，效率高，穩定性強的表面處理添加劑。
為實現上述目的，本發明採取以下設計方案一種表面處理添加劑，它是由下列物質，按照重量份數比組合而成有機磺酸10-30無機含氧酸鹽0.5-1.5其中優選的是有機磺酸15無機含氧酸鹽1所述有機磺酸是碳原子數為六個以下的有機磺酸中的一種或幾種。
所述有機磺酸為甲基磺酸、乙基磺酸、二甲基磺酸中的一種或幾種。
所述無機含氧酸鹽為含氯或溴或碘的無機含氧酸鹽中的一種或幾種。
所述無機含氧酸鹽為碘酸鉀、溴酸鉀中的一種或兩種。
採用本發明的添加劑用於六價鉻鍍鉻，可以有效地提高陰極電流效率，在45A/dm2的條件下，陰極電流效率可達26％以上，比現有技術提高近一倍。電鍍溫度與電流密度的可選範圍寬。添加劑在鍍液中穩定存在，由於添加劑中加入無機含氧酸鹽，可以提高有機磺酸在鍍鉻溶液中的穩定性，使有機物的含量大為減少，降低了鍍液對電鍍陽極及工件低電流密度區的腐蝕性，與Sargent工藝鍍液相比，本添加劑對鐵基體工件有一定的緩蝕作用。添加劑的補充量僅為1.5-2g/KAH。鍍液覆蓋能力提高了20％以上，添加劑的加入增加了鍍層的光亮度和硬度，所得鍍層具有400-700條/釐米的微裂紋。本發明添加劑成本低於國內外同類產品。本添加劑適用範圍廣，可適用於多種表面處理過程中，如鍍鉻、鍍鎳、鍍鉛錫合金等。
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
實施例1用於鍍鉻的添加劑1、添加劑由以下重量份數比的化合物組成甲基磺酸 15溴酸鉀12、實驗採用的典型工藝如下(1)、鍍液配方CrO3200-270g/lH2SO4 2.2-3g/lCr3+2-5g/l添加劑 5-6g/l(2)、工藝條件T 55-60℃Dk 20-75A/dm2陽極鉛錫或鉛銻合金陽陰極面積比2∶1(3)、結果採用上述工藝，配置300L鍍鉻溶液，對杆狀汽車減震器(材料為25#鋼)電鍍兩小時，鍍液的陰極電流效率為20-30％，沉積速度為30-100微米/小時，添加劑通過吸附作用，改變了陰極表面的雙電層結構，形成了一種混合型陰極膠體膜，增大了析氫的陰極過電位，即增大了析氫的反應阻力，從而抑制了副反應-陰極析氫，並使金屬鉻的析出電位明顯負移，由1.07V(SCE)降低為0.81V(SCE)。添加劑減小了鉻析出的陰極過電位，起到了金屬鉻析出的去極化劑的作用，提高了鍍鉻陰極電流效率。加入本發明添加劑後，工件在鍍液中的穩定電位明顯負移，由0.34V(SCE)降低為0.16V(SCE)，說明添加劑對陰極表面有一定的活化作用，使其表面的真實電流密度提高，並提高了鍍液的導電性能，使鍍液的覆蓋能力達到82-85％。鍍層光亮光滑，硬度為HV1020左右，顯微裂紋數為420-650條/釐米。本實驗中，採用浸蝕實驗及低電流電解來評定鍍液的腐蝕性能，浸蝕實驗採用銅片及鐵片為試樣，低電流電解實驗採用鐵片，電流密度0.5A/dm2，實驗結果見表1，可以看出因為添加劑的活化作用使電流密度分配比較平均，本工藝鍍液對鐵基體有明顯的緩蝕作用，低電流腐蝕情況小於Sargent工藝。
表1鍍液的腐蝕性能
實施例2用於鍍鉻的添加劑1、本添加劑由以下重量份數比的化合物組成甲基磺酸 15二甲基磺酸6碘酸鉀0.3溴酸鉀0.82、實驗採用的典型工藝如下(1)、鍍液配方CrO3 250-350g/lH2SO42.7-3.5g/lCr3+ 2-5g/l添加劑 3-8g/l(2)、工藝條件T 50-65℃Dk 40-100A/dm2陽極鉛錫或鉛銻合金陽陰極面積比2∶1(3)、結果採用上述工藝，配置300L鍍鉻溶液，採用杆狀汽車減震器電鍍2.5兩小時，鍍液的陰極電流效率為24-35％，沉積速度為45-120微米/小時，鍍液覆蓋能力明顯提高，為82-85％，如表2所示，所得鍍層光亮光滑，硬度為HV980-1120，隨著電流密度的升高而升高，顯微裂紋數為420-650條/釐米。
表2添加劑對鍍液覆蓋能力的影響
□實施例3用於鍍鉻的添加劑1、本添加劑由以下重量份數比的化合物組成乙基磺酸10碘酸鉀 0.2溴酸鉀 0.82、實驗採用的典型工藝如下(1)、鍍液配方CrO3 250-300g/lH2SO4 2.5-3.0g/lCr3+2-5g/l添加劑 3-5g/l(2)、工藝條件T 55-65℃Dk40-70A/dm2陽極鉛錫或鉛銻合金陽陰極面積比2∶1(3)、結果採用上述工藝，配置250L鍍鉻溶液，採用杆狀汽車減震器電鍍3小時，鍍液的陰極電流效率為22.5-28％，沉積速度為45-95微米/小時，鍍液覆蓋能力80-84％，所得鍍層光亮光滑，硬度為HV1000-1210，隨著電流密度的升高而升高，顯微裂紋數為400-620條/釐米。
權利要求
1.一種表面處理添加劑，其特徵在於它是由下列物質，按照重量份數比組合而成有機磺酸10-30無機含氧酸鹽0.5-1.5其中優選的是 有機磺酸15-20無機含氧酸鹽1其中最優選的是有機磺酸15無機含氧酸鹽1
2.根據權利要求1所述的表面處理添加劑，其特徵在於所述有機磺酸是碳原子數為六個以下的有機磺酸中的一種或幾種。
3.根據權利要求2所述的表面處理添加劑，其特徵在於所述有機磺酸為甲基磺酸、乙基磺酸、二甲基磺酸中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的表面處理添加劑，其特徵在於所述無機含氧酸鹽為含氯或溴或碘的無機含氧酸鹽中的一種或幾種。
5.根據權利要求4所述的表面處理添加劑，其特徵在於所述無機含氧酸鹽為碘酸鉀、溴酸鉀中的一種或兩種。
6.根據權利要求1所述的表面處理添加劑，其特徵在於所述表面處理添加劑是由下列物質，按照重量份數比組合而成甲基磺酸15溴酸鉀 1
7.根據權利要求1所述的表面處理添加劑，其特徵在於所述表面處理添加劑是由下列物質，按照重量份數比組合而成甲基磺酸15二甲基磺酸 6碘酸鉀 0.3溴酸鉀 0.8
8.根據權利要求1所述的表面處理添加劑，其特徵在於所述表面處理添加劑是由下列物質，按照重量份數比組合而成乙基磺酸10碘酸鉀 0.2溴酸鉀 0.8
9.權利要求1所述的表面處理添加劑在六價鉻鍍鉻中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種表面處理添加劑,它是由下列物質,按照重量份數比組合而成:有機磺酸10－30;無機含氧酸鹽0.5－1.5;所述有機磺酸是碳原子數為六個以下的有機磺酸中的一種或幾種;所述有機磺酸為甲基磺酸、乙基磺酸、二甲基磺酸中的一種或幾種;所述無機含氧酸鹽為含氯或溴或碘的無機含氧酸鹽中的一種或幾種;所述無機含氧酸鹽為碘酸鉀、溴酸鉀中的一種或兩種;本添加劑可適用於多種表面處理過程中。
文檔編號C25D3/02GK1326014SQ0010777
公開日2001年12月12日 申請日期2000年5月26日 優先權日2000年5月26日
發明者關山, 張琦, 胡如南 申請人:北京航空航天大學