三價鉻電鍍液、製備方法及其在電鍍不鏽鋼工件的應用的製作方法

2023-10-29 05:42:32

專利名稱：三價鉻電鍍液、製備方法及其在電鍍不鏽鋼工件的應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於電化學技術領域，涉及一種三價鉻電鍍液及其製備方法，以及其在鍍
鎳及鍍鋁工件上的電鍍應用。
背景技術：
電鍍產品，特別是鍍鉻產品，一方面是人們生產生活所必不可少的；另一方面鍍 鉻的過程中又產生一系列汙染物，對人類的生活環境造成了汙染。但由於六價鉻鍍層硬度 高、耐磨、耐熱性好、反光能力強，而且工藝簡單，維護方便等原因，鉻技術一直是採用六價 鉻(鉻酸)作為主要的電鍍原料。六價鉻的毒性很大，大約是三價鉻的一百倍，六價鉻的廢 水、廢物不能像氰化物一樣在自然界自然降解，它在生物和人體內積聚，能夠造成長期性的 危害。開發新的鍍鉻工藝，一方面繼續滿足人們生產生活的需要；另一方面減少鍍鉻過程對 環境的汙染，保護我們的居住環境。 三價鉻與之相比其毒性只是六價鉻的1/100，而且易於處理，另外它還具有分散性 能和覆蓋能力高、電流效率高等優點，有望代替傳統的六價鉻電鍍。但是三價鉻電鍍的工藝 目前並不成熟，主要由於它對雜質的敏感度高，並且不易鍍厚鉻。在鍍鉻行業方面，雖然國 內三價鉻電鍍技術還不成熟，但是隨著研究的不斷深入，三價鉻代替六價鉻大規模生成電 鍍產品是必然的趨勢。

發明內容
本發明的目的是提供一種三價鉻的電鍍液，該電鍍液原料易得、低毒，製備工藝簡 單。本發明的另一個目的是提供三價鉻電鍍液的製備方法。本發明的再一個目的在於提供 應用上述三價鉻電鍍液在鍍鎳及鍍鋁工件上進行電鍍的方法，該法簡單易行。
本發明所說的三價鉻電鍍液，原料配方各組分的濃度為六水氯化鉻15 20g/L， 甲酸銨40 60g/L，氯化鉀70-80g/L，硫酸鉀40-50g/L，氯化銨90-100g/L，溴化銨8_12g/ L，硼酸40-70g/L，聚氧乙烯辛烷基酚醚(0P) 2mL/L，丙三醇2mL/L，適量硫酸調節pH4-5。
上述電鍍液的主鹽為六水氯化鉻。絡合劑為甲酸銨。
本發明的三價鉻電鍍液的製備方法為 (1)按上述配方中組分的量，在氯化鉻溶液中加入氯化銨溶液後，充分攪拌至其溶 解在氯化鉻溶液中； (2)再按配方的量加入絡合劑甲酸銨；氯化鉀、硫酸鉀、溴化銨；緩衝劑硼酸；乳化 劑聚氧乙烯辛烷基酚醚以及光亮劑丙三醇； (3)然後低溫4(TC水浴加熱使配製過程中的不溶物溶解；
(4)配製完成後抽濾陳化得三價鉻電鍍液。 本發明的三價鉻電鍍液應用於鍍鎳及鍍鋁工件的鍍鉻方法，具體方法是鍍鎳及 鍍鋁工件先經過酸洗後，用本發明的三價鉻電鍍液進行電鍍，電鍍的條件為工作溫度室 溫，電流密度為15 30A/di^，適量硫酸調節鍍液pH值4 5，電鍍時間10 40min，陽極
3電極為高純石墨電極；電鍍後用水將工件清洗乾淨，吹乾。
上述電鍍方法中的所說的酸洗，其酸洗液為濃鹽酸。
本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果
1.本發明研製的鍍液易製備、低毒。 2.本發明的鍍液中使用0P為潤溼劑，0P相對於其它潤溼劑(如十二烷基苯磺酸 鈉)有更好的潤溼效果，鍍層結合力好、較厚且均勻及其光亮度接近於六價鉻電鍍鍍層的 光亮度。
具體實施例方式
下面結合具體實施實例對本發明做進一步說明。
實例1 將15g的六水氯化鉻加入到65ml去離子水中，攪拌至完全溶解再按六水氯化鉻 /氯化銨的1 : 6的質量比加入90g氯化銨和235ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶 解；再按六水氯化鉻/甲酸銨的1 : 2. 67的質量比加入40g甲酸銨和50ml去離子水，邊加 邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/溴化銨的l : 0.53的質量比加入8g溴化銨和 30ml去離子水，邊加邊攪拌直至完全溶解；再按六水氯化鉻/氯化鉀的l : 4.67的質量比 加入70g氯化鉀和120ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/硼酸的 1 : 2. 67的質量比加入40g硼酸和130ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六 水氯化鉻/硫酸鉀的1 : 2. 67的質量比加入40g硫酸鉀並加去離子水為100ml，邊加邊攪 拌直至其完全溶解；然後低溫4(TC水浴加熱使配製過程中的不溶物溶解；加入OP與丙三醇 各2ml。配製完成後抽濾陳化得三價鉻電鍍液。加水調節電鍍液體積為1000ml。
將鍍鎳工件在濃鹽酸中浸漬lmin，經蒸餾水洗淨，晾乾後將其放入三價鉻鍍液中 作為陰極，將高純石墨電極作為陽極，接通直流電源，室溫下調節pH至4，在電流密度為 15A/m2的條件下電鍍10min。將電鍍後的工件室溫下用水將工件表面清洗乾淨，吹乾，得到 光亮、光滑鉻鍍層，厚度為4. 6 ii m。
實例2 將20g的六水氯化鉻加入到65ml去離子水中，攪拌至完全溶解再按六水氯化鉻/ 氯化銨的l : 5的質量比加入100g氯化銨和235ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解； 再按六水氯化鉻/甲酸銨的1 : 3的質量比加入60g甲酸銨和50ml去離子水，邊加邊攪拌 直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/溴化銨的1 : 0. 6的質量比加入12g溴化銨和30ml去 離子水，邊加邊攪拌直至完全溶解；再按六水氯化鉻/氯化鉀的l : 4的質量比加入80g氯 化鉀和120ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/硼酸的l : 3.5的 質量比加入70g硼酸和130ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/硫 酸鉀的l : 2. 5的質量比加入50g硫酸鉀並加去離子水為100ml，邊加邊攪拌直至其完全溶 解；然後低溫4(TC水浴加熱使配製過程中的不溶物溶解；加入OP與丙三醇各2ml。配製完 成後抽濾陳化得三價鉻電鍍液。加水調節電鍍液體積為1000ml。 將鍍鎳工件在濃鹽酸中浸漬lmin，經蒸餾水洗淨，晾乾後將其放入三價鉻鍍液中 作為陰極，將高純石墨電極作為陽極，接通直流電源，室溫下調節pH至5，在電流密度為 30A/m2的條件下電鍍40min。將電鍍後的工件室溫下用水將工件表面清洗乾淨，吹乾，得到光亮、光滑鉻鍍層，厚度為6. 9 m。
實例3 將18g的六水氯化鉻加入到65ml去離子水中，攪拌至完全溶解再按六水氯化鉻/ 氯化銨的1 : 5. 28的質量比加入95g氯化銨和235ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶 解；再按六水氯化鉻/甲酸銨的1 : 2. 78的質量比加入50g甲酸銨和50ml去離子水，邊加 邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/溴化銨的l : 0.56的質量比加入10g溴化銨和 30ml去離子水，邊加邊攪拌直至完全溶解；再按六水氯化鉻/氯化鉀的l : 3.89的質量比 加入70g氯化鉀和120ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/硼酸的 1 : 3.33的質量比加入60g硼酸和130ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六 水氯化鉻/硫酸鉀的l : 2. 5的質量比加入45g硫酸鉀並加去離子水為100ml，邊加邊攪拌 直至其完全溶解；然後低溫4(TC水浴加熱使配製過程中的不溶物溶解；加入OP與丙三醇各 2ml。配製完成後抽濾陳化得三價鉻電鍍液。加水調節電鍍液體積為1000ml。
將鍍鎳工件在濃鹽酸中浸漬lmin，經蒸餾水洗淨，晾乾後將其放入三價鉻鍍液中 作為陰極，將高純石墨電極作為陽極，接通直流電源，室溫下調節pH至4，在電流密度為 20A/m2的條件下電鍍30min。將電鍍後的工件室溫下用水將工件表面清洗乾淨，吹乾，得到 光亮、光滑鉻鍍層，厚度為5. 1 ii m。
實例4 將15g的六水氯化鉻加入到65ml去離子水中，攪拌至完全溶解再按六水氯化鉻 /氯化銨的1 : 6的質量比加入90g氯化銨和235ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶 解；再按六水氯化鉻/甲酸銨的1 : 2. 67的質量比加入40g甲酸銨和50ml去離子水，邊加 邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/溴化銨的l : 0.53的質量比加入8g溴化銨和 30ml去離子水，邊加邊攪拌直至完全溶解；再按六水氯化鉻/氯化鉀的l : 4.67的質量比 加入70g氯化鉀和120ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/硼酸的 1 : 2. 67的質量比加入40g硼酸和130ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六 水氯化鉻/硫酸鉀的1 : 2. 67的質量比加入40g硫酸鉀並加去離子水為100ml，邊加邊攪 拌直至其完全溶解；然後低溫4(TC水浴加熱使配製過程中的不溶物溶解；加入OP與丙三醇 各2ml。配製完成後抽濾陳化得三價鉻電鍍液。加水調節電鍍液體積為1000ml。
將鍍鋁工件在濃鹽酸中浸漬lmin，經蒸餾水洗淨，晾乾後將其放入三價鉻鍍液中 作為陰極，將高純石墨電極作為陽極，接通直流電源，室溫下調節pH至4，在電流密度為 15A/m2的條件下電鍍10min。將電鍍後的工件室溫下用水將工件表面清洗乾淨，吹乾，得到 光亮、光滑鉻鍍層，厚度為2. 9 ii m。
實例5 將20g的六水氯化鉻加入到65ml去離子水中，攪拌至完全溶解再按六水氯化鉻/ 氯化銨的l : 5的質量比加入100g氯化銨和235ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解； 再按六水氯化鉻/甲酸銨的1 : 3的質量比加入60g甲酸銨和50ml去離子水，邊加邊攪拌 直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/溴化銨的1 : 0. 6的質量比加入12g溴化銨和30ml去 離子水，邊加邊攪拌直至完全溶解；再按六水氯化鉻/氯化鉀的l : 4的質量比加入80g氯 化鉀和120ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/硼酸的l : 3.5的 質量比加入70g硼酸和130ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/硫酸鉀的l : 2. 5的質量比加入50g硫酸鉀並加去離子水為100ml，邊加邊攪拌直至其完全溶解；然後低溫4(TC水浴加熱使配製過程中的不溶物溶解；加入OP與丙三醇各2ml。配製完成後抽濾陳化得三價鉻電鍍液。加水調節電鍍液體積為lOOOml。 將鍍鋁工件在濃鹽酸中浸漬lmin，經蒸餾水洗淨，晾乾後將其放入三價鉻鍍液中作為陰極，將高純石墨電極作為陽極，接通直流電源，室溫下調節pH至5，在電流密度為30A/m2的條件下電鍍40min。將電鍍後的工件室溫下用水將工件表面清洗乾淨，吹乾，得到光亮、光滑鉻鍍層，厚度為7. 1 ii m。
實例6 將18g的六水氯化鉻加入到65ml去離子水中，攪拌至完全溶解再按六水氯化鉻/氯化銨的1 : 5. 28的質量比加入95g氯化銨和235ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/甲酸銨的1 : 2. 78的質量比加入50g甲酸銨和50ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/溴化銨的1 : 0. 56的質量比加入10g溴化銨和30ml去離子水，邊加邊攪拌直至完全溶解；再按六水氯化鉻/氯化鉀的l : 3.89的質量比加入70g氯化鉀和120ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/硼酸的1 : 3. 33的質量比加入60g硼酸和130ml去離子水，邊加邊攪拌直至其完全溶解；再按六水氯化鉻/硫酸鉀的l : 2. 5的質量比加入45g硫酸鉀並加去離子水為100ml，邊加邊攪拌直至其完全溶解；然後低溫4(TC水浴加熱使配製過程中的不溶物溶解；加入OP與丙三醇各2ml。配製完成後抽濾陳化得三價鉻電鍍液。加水調節電鍍液體積為1000ml。
將鍍鋁工件在濃鹽酸中浸漬lmin，經蒸餾水洗淨，晾乾後將其放入三價鉻鍍液中作為陰極，將高純石墨電極作為陽極，接通直流電源，室溫下調節pH至4，在電流密度為20A/m2的條件下電鍍30min。將電鍍後的工件室溫下用水將工件表面清洗乾淨，吹乾，得到光亮、光滑鉻鍍層，厚度為4. lym。
權利要求
三價鉻電鍍液，其特徵在於原料配方各組分的濃度為六水氯化鉻15～20g/L，甲酸銨40～60g/L，氯化鉀70-80g/L，硫酸鉀40-50g/L，氯化銨90-100g/L，溴化銨8-12g/L，硼酸40-70g/L，聚氧乙烯辛烷基酚醚2mL/L，丙三醇2mL/L，適量硫酸調節pH4-5。
2. 三價鉻電鍍液的製備方法，其特徵在於按上述權利要求1所述的配方中組分的量， 按照下述步驟進行(1) 在氯化鉻溶液中加入氯化銨溶液後，充分攪拌至其溶解在氯化鉻溶液中；(2) 再按配方的量加入絡合劑甲酸銨；氯化鉀、硫酸鉀、溴化銨；緩衝劑硼酸；乳化劑聚 氧乙烯辛烷基酚醚以及光亮劑丙三醇；(3) 然後低溫4(TC水浴加熱使配製過程中的不溶物溶解；(4) 配製完成後抽濾陳化得三價鉻電鍍液。
3. 三價鉻電鍍液在電鍍不鏽鋼工件的應用，其特徵在於按照下述方法進行鍍鎳及鍍 鋁工件先經過酸洗後，用上述權利要求2製得的三價鉻電鍍液進行電鍍，電鍍的條件為 工作溫度室溫，電流密度為15 30A/dm2，適量硫酸調節鍍液pH值4 5，電鍍時間10 40min，陽極電極為高純石墨電極；電鍍後用水將工件清洗乾淨，吹乾。
4. 根據權利要求3所述的三價鉻電鍍液在電鍍不鏽鋼工件的應用，其特徵在於上述電 鍍方法中的所述的酸洗，其酸洗液為濃鹽酸。
全文摘要
本發明三價鉻電鍍液，其原料配方各組分的濃度為六水氯化鉻15～20g/L，甲酸銨40～60g/L，氯化鉀70-80g/L，硫酸鉀40-50g/L，氯化銨90-100g/L，溴化銨8-12g/L，硼酸40-70g/L，聚氧乙烯辛烷基酚醚2mL/L，丙三醇2mL/L，適量硫酸調節pH4-5。(1)在氯化鉻溶液中加入氯化銨溶液後，充分攪拌至其溶解；(2)再按配方的量加入甲酸銨、硼酸、聚氧乙烯辛烷基酚醚和丙三醇；(3)然後低溫40℃水浴加熱使配製過程中的不溶物溶解；(4)配製完成後抽濾陳化得三價鉻電鍍液。鍍鎳及鍍鋁工件先經過酸洗後，用三價鉻電鍍液進行電鍍，條件為工作溫度室溫，電流密度為15～30A/dm2，適量硫酸調節鍍液pH 4～5，電鍍時間10～40min，陽極電極為高純石墨電極；電鍍後用水將工件清洗乾淨，吹乾。本發明研製的鍍液易製備、低毒。
文檔編號C25D3/02GK101717975SQ20091023267
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月4日 優先權日2009年12月4日
發明者任敏, 盧章準, 尹常慶, 張文輝, 張運生, 殷恆波, 王愛麗, 陳維廣 申請人:江蘇大學