一種用於三價鉻電鍍的鍍液和使用該鍍液的電鍍方法
2023-06-10 07:06:56
專利名稱：一種用於三價鉻電鍍的鍍液和使用該鍍液的電鍍方法
技術領域：
本發明是關於一種用於電鍍的鍍液和使用該鍍液的電鍍方法，更具體地，本發明是關於一種用於三價鉻電鍍的鍍液和使用該鍍液的電鍍方法。
背景技術：
三價鉻的毒性僅是六價鉻的1％，汙水處理容易，三價鉻鍍鉻層的附著性與耐蝕性非常好，因此近年來三價鉻電鍍工藝得到了快速發展。
現有的用於三價鉻電鍍的鍍液一般包括開缸劑、穩定劑、溼潤劑和絡合劑，pH值為2.5-3.0，市售的用於三價鉻電鍍的鍍液主要有上馬科技有限公司的TVC三價鉻、國際化工有限公司的TC三價鉻和美國羅門哈斯公司的3C三價鉻。現有的常規三價鉻電鍍方法用上述鍍液鍍三價鉻，鍍層接近不鏽鋼的色澤，顏色較為單調，而且鍍液的覆蓋能力低，工件的電流密度光亮區小。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有的用於三價鉻電鍍的鍍液的覆蓋能力低、得到的鍍層顏色單調的缺點，提供一種覆蓋能力強並且得到的鍍層顏色豐富的用於三價鉻電鍍的鍍液。
本發明的另外一個目的是提供一種使用本發明的鍍液的三價鉻電鍍方法。
本發明提供的用於三價鉻電鍍的鍍液含有開缸劑、穩定劑、溼潤劑和絡合劑，其中，該鍍液還含有氯化鐵。
本發明提供的三價鉻電鍍方法包括將工件放入鍍液中作為陰極，石墨板放入鍍液中作為陽極，然後接通直流電源，所述鍍液含有開缸劑、穩定劑、溼潤劑和絡合劑，其中，該鍍液還含有氯化鐵。
在本發明提供的用於三價鉻電鍍的鍍液中，氯化鐵與鍍液中的其它組分配合作用，可以提高鍍液的覆蓋能力，並且可以調節鍍層黑色的深淺，使產品的顏色更加豐富。例如，實施例1和2的鍍液含有氯化鐵，實施例3-5的鍍液含有氯化鐵和氯化錳，對比例1的鍍液不含氯化鐵和氯化錳，實施例1-5的陰極的光亮區走位達到9.2釐米或以上，最高達到9.8釐米，遠大於對比例1的8.2釐米，這說明了本發明通過在鍍液中添加氯化鐵並選擇性添加氯化錳而顯著地提高鍍液的覆蓋能力；使用實施例1-5的鍍液得到的鍍層從淺黑色到深黑色，而使用對比例1的鍍液得到的鍍層顏色為不鏽鋼色，因此使用本發明提供的鍍液得到的鍍層的顏色更加豐富了。
具體實施例方式
本發明提供的用於三價鉻電鍍的鍍液含有開缸劑、穩定劑、溼潤劑和絡合劑，其中，該鍍液還含有氯化鐵。
所述開缸劑的種類和含量已為本領域技術人員所公知。在本發明提供的鍍液中，開缸劑的含量為200-800克/升，優選為300-600克/升，更優選為400-500克/升；開缸劑包括水溶性三價鉻鹽和一種化合物，該化合物選自氯化鉀、氯化鈉、氯化銨和硼酸中的一種或幾種。所述水溶性三價鉻鹽優選為氯化鉻。其中，水溶性三價鉻鹽的含量為40-180克/升，優選為90-140克/升。所述開缸劑可以商購得到，例如上馬公司的TVC-BC開缸劑、國際化工公司的Trich-6561開缸劑和羅門哈斯公司的3C開缸劑。
所述穩定劑的種類和含量已為本領域技術人員所公知。在本發明提供的鍍液中，穩定劑的含量為20-120毫升/升，優選為40-100毫升/升，更優選為55-75毫升/升；穩定劑可以選自溴化銨、氨基乙酸和丙三醇中的一種或幾種。所述穩定劑可以商購得到，例如上馬公司的TVC-CAT穩定劑、國際化工公司的Trich-6561主光劑和羅門哈斯公司的3C穩定劑。
所述潤溼劑的種類和含量已為本領域技術人員所公知。在本發明提供的鍍液中，潤溼劑的含量為0.5-10毫升/升，優選為1-8毫升/升，更優選為2-5毫升/升；潤溼劑可以選自磺基丁二酸鹽，碳原子數為2-20、優選為2-16的烴基苯磺酸鹽，碳原子數為2-20、優選為2-16的烷基硫酸鹽和碳原子數為2-20、優選為2-16的烷基醚硫酸鹽中的一種或幾種。所述潤溼劑可以商購得到，例如上馬公司的TVC-MS溼潤劑、國際化工公司的Trich-6561溼潤劑和羅門哈斯公司的3C溼潤劑所述絡合劑的種類和含量已為本領域技術人員所公知。在本發明提供的鍍液中，絡合劑的含量為0.1-5毫升/升，優選為0.5-3毫升/升，更優選為1-2毫升/升；絡合劑可以為有機酸鹽，如選自甲酸鹽、乙酸鹽、草酸鹽、丁二酸鹽、酒石酸鹽、檸檬酸鹽和乙醇酸鹽中的一種或幾種。所述鹽為上述有機酸的鉀鹽、鈉鹽和銨鹽中的一種或幾種。所述絡合劑可以商購得到，例如上馬公司的TVC-EXT絡合劑、國際化工公司的Trich-6561輔助劑和羅門哈斯公司的3C絡合劑。
在本發明提供的鍍液中，氯化鐵的含量為0.5-7.5克/升，優選為1-7克/升，更優選為1-6克/升。
本發明提供的鍍液還可以選擇性地含有氯化錳，氯化錳在鍍液中的含量為0-1克/升，優選為0.05-0.8克/升，更優選為0.1-0.6克/升。氯化錳在鍍液中起到配合氯化鐵的作用，可以在進一步提高鍍液覆蓋能力的同時，使鍍層的顏色更深。
本發明提供的鍍液的pH值優選為3.2-5，更優選為3.5-4.5。可以通過添加鹼性物質來調節鍍液的pH值，例如加入氨水調節鍍液的pH值。
本發明提供的鍍液的製備方法與常規的用於三價鉻電鍍的鍍液的製備方法相同，按照上述含量將各組分加入到水中攪拌均勻，然後調節pH值即可。本發明的鍍液還可以通過將氯化鐵以及選擇性含有的氯化錳加入到現有的市售鍍液中，然後使用鹼性物質調節pH而製得。
本發明提供的三價鉻電鍍方法包括將工件放入鍍液中作為陰極，石墨板放入鍍液中作為陽極，然後接通直流電源，所述鍍液含有開缸劑、穩定劑、溼潤劑和絡合劑，其中，該鍍液還含有氯化鐵。
按照本發明提供的三價鉻電鍍方法，除了使用本發明的鍍液之外，電鍍的步驟和條件與常規的三價鉻電鍍方法相同。
例如，電鍍的條件包括電鍍的溫度為20-50℃，優選為25-40℃；陰極電流密度為5-30安培/平方分米，優選為10-20安培/平方分米電鍍時間為10秒-3分鐘，優選為30秒-2分鐘。
三價鉻電鍍後還可以對鍍層進行鈍化，以提高鍍層的耐蝕性能。鈍化的方法為將電鍍後的工件在10-40℃下浸漬在鉻酸酐或重鉻酸鹽水溶液中。其中，鉻酸酐或重鉻酸鹽水溶液中的鉻酸酐或重鉻酸鹽的濃度為5-60克/升，優選為10-50克/升。浸漬的時間5-50秒鐘，優選為10-30秒。
下面通過實施例來更詳細地描述本發明。
實施例1-5這些實施例用於說明本發明提供的用於三價鉻電鍍的鍍液。
將氯化鐵以及選擇性含有的氯化錳按照如表1所示的含量加入到購自上馬有限公司的TVC三價鉻鍍液中(其中，該TVC三價鉻鍍液含有425克/升的TVC-BC開缸劑、65毫升/升的TVC-CAT穩定劑、3毫升/升的TVC-MS溼潤劑和1毫升/升的TVC-EXT絡合劑)，攪拌均勻後，加入氨水將鍍液的pH值分別調至如表1所示的各鍍液pH值範圍，得到鍍液D1-D5。
對比例1該對比例直接使用購自上馬公司的與實施例1-5相同的TVC三價鉻鍍液，記做CD1。
鍍液的性能測試在直流電流密度為7安培、溫度為30℃的條件下，將實施例1-5的鍍液D1-D5以及對比例1的鍍液CD1在體積為267立方釐米的霍爾槽中進行1.5分鐘的霍爾槽試片試驗，以評價鍍液的覆蓋能力以及形成的鍍層的顏色。陽極採用高純石墨陽極(純度為99.99％)，陰極採用鍍鎳後的標準黃銅片(100×70毫米)。由於霍爾槽中陰極板與陽極板不平行，陰極試片上各部位與陽極的距離是不等的，離陽極較近的一端(稱為近端)電流密度較大，然後隨著陰極與陽極的距離增大，電流密度逐漸減小。直至離陽極最遠的一端(稱為遠端)，電流密度最小。因此，通過觀察陰極上的光亮區走位可獲取鍍液工作的電流密度範圍，進而評價鍍液的覆蓋能力性能。為正確評定試驗結果，陰極試片上測試數據均取自離試片底線25毫米-35毫米(寬10毫米)之間的一段表面，測試的結果如表1所示。
表1
從表1所示的測定結果可以看出，實施例1和2的鍍液含有氯化鐵，實施例3-5的鍍液含有氯化鐵和氯化錳，對比例1的鍍液不含氯化鐵和氯化錳，實施例1-5的陰極的光亮區走位達到9.2釐米或以上，最高達到9.8釐米，遠大於對比例1的8.2釐米，這說明了本發明通過在鍍液中添加氯化鐵並選擇性添加氯化錳而顯著地提高鍍液的覆蓋能力；使用實施例1-5的鍍液得到的鍍層從淺黑色到深黑色，而使用對比例1的鍍液得到的鍍層顏色為不鏽鋼色，因此使用本發明提供的鍍液得到的鍍層的顏色更加豐富了。實施例1和2的測試結果與實施例3-5的測試結果進行比較可以看出，當鍍液同時含有氯化鐵和氯化錳時比單獨含有氯化鐵時更容易提高鍍液的覆蓋能力和加深鍍層的顏色。
實施例6該實施例用於說明本發明提供的三價鉻電鍍方法。
將表面已鍍有光亮鎳的工件放入實施例5製備的鍍液中作為陰極，將高純石墨板作為陽極，接通直流電源，在溫度為32℃、陰極電流密度為20安培/平方分米的條件下電鍍1分鐘。
將電鍍後的工件在30℃下在30克/升的鉻酸酐水溶液中浸漬20秒。然後用水將工件表面清洗乾淨並在80℃下烘乾。
所得鍍層顏色均一，用如下所述的百格刀測試測得鍍層的附著力良好(脫落率小於10％)，進行如下所述的中性鹽霧測試後鍍層的外觀無異常。
百格刀測試將樣品放置在測試臺上，使用切刀在樣品表面的同一方向上劃長度為20毫米、間距為1毫米的11條線，然後在90度方向相交叉劃長度為20毫米、間距為1毫米的11條線；將75毫米長的膠帶(Permacell-99)中心部位小心放在劃好的格子上與格線水平方向，使膠帶完全覆蓋格子，然後用橡皮擦擦拭，使膠帶與格子完全良好接觸；30-90秒鐘後，從膠帶單邊以180°水平方向迅速拖起膠帶，根據樣品表面的脫落面積計算脫落率。
中性鹽霧(NSS)測試將樣品以25度的傾角放置在溫度為35℃、溼度≥85％RH的試驗箱(HOLINK H-SST-90鹽水噴霧試驗機)內，用pH＝6.8的溶液(溶液成份50克/升NaCl)，連續噴霧48個小時後取出；用常溫清水衝洗5分鐘並用吹風機吹乾，在室溫下放置1小時，觀察樣品外觀是否有異常，如無異常則說明樣品合格。
權利要求
1.一種用於三價鉻電鍍的鍍液，該鍍液含有開缸劑、穩定劑、溼潤劑和絡合劑，其特徵在於，該鍍液還含有氯化鐵。
2.根據權利要求1所述的鍍液，其中，氯化鐵的含量為0.5-7.5克/升。
3.根據權利要求2所述的鍍液，其中，氯化鐵的含量為1-6克/升。
4.根據權利要求1所述的鍍液，其中，該鍍液還含有含量為0-1克/升的氯化錳。
5.根據權利要求4所述的鍍液，其中，氯化錳的含量為0.1-0.6克/升。
6.根據權利要求1所述的鍍液，其中，該鍍液的pH值為3.2-5。
7.根據權利要求1所述的鍍液，其中，開缸劑的含量為200-800克/升，開缸劑包括水溶性三價鉻鹽和一種化合物，該化合物選自氯化鉀、氯化鈉、氯化銨和硼酸中的一種或幾種。
8.根據權利要求1所述的鍍液，其中，所述穩定劑的含量為20-120毫升/升，穩定劑選自溴化銨、氨基乙酸和丙三醇中的一種或幾種。
9.根據權利要求1所述的鍍液，其中，所述潤溼劑的含量為0.5-10毫升/升，潤溼劑選自磺基丁二酸鹽、碳原子數為2-20的烴基苯磺酸鹽、碳原子數為2-20的烷基硫酸鹽和碳原子數為2-20的烷基醚硫酸鹽中的一種或幾種。
10.根據權利要求1所述的鍍液，其中，所述絡合劑的含量為0.1-5毫升/升，絡合劑選自甲酸鹽、乙酸鹽、草酸鹽、丁二酸鹽、酒石酸鹽、檸檬酸鹽和乙醇酸鹽中的一種或幾種。
11.一種三價鉻電鍍方法，該方法包括將工件放入鍍液中作為陰極，石墨板放入鍍液中作為陽極，然後接通直流電源，其特徵在於，所述鍍液為權利要求1-10中任意一項所述的鍍液。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，電鍍的條件包括電鍍的溫度為20-50℃，陰極電流密度為5-30安培/平方分米，電鍍時間為10秒-3分鐘。
全文摘要
一種用於三價鉻電鍍的鍍液含有開缸劑、穩定劑、溼潤劑和絡合劑，其中，該鍍液還含有氯化鐵。本發明還提供了使用上述鍍液的三價鉻電鍍方法。在本發明提供的用於三價鉻電鍍的鍍液中，氯化鐵與鍍液中的其它組分配合作用，可以提高鍍液的覆蓋能力，並且可以調節鍍層黑色的深淺，使產品的顏色更加豐富。
文檔編號C25D3/02GK101092721SQ20061008643
公開日2007年12月26日 申請日期2006年6月19日 優先權日2006年6月19日
發明者彭波, 李愛華 申請人:比亞迪股份有限公司