专利名称：：光亮电刷镀纳米铬溶液及其制备方法
技术领域：
：本发明属于电镀
技术领域：
，涉及一种电刷镀溶液，具体涉及一种光亮电刷镀纳米铬溶液，本发明还涉及该光亮电刷镀纳米铬溶液的制备方法。
背景技术：
：镀铬层具有银白色外观，硬度、耐磨性和防护性能良好，广泛应用于工业生产。采用电刷镀铬技术制得的镀铬层具有更加优越的性能。但电刷镀铬技术的镀铬机理十分复杂，操作要求苛刻，电刷镀铬电流效率低，沉积速度慢，镀层光亮性差是制约电刷镀铬技术广泛应用的最主要因素。《高效刷镀耐磨铬溶液》(专利号ZL86108663，公开号CN86108663，公开日1988.07.13)，公开了一种电刷镀铬溶液，该溶液铬酐浓度为400900g/L，电流效率75%，沉积速度912pm/min，基本解决了电刷镀铬电流效率低的难题。但用此溶液存在以下缺点刷镀形成的镀铬层色泽灰暗，光亮性差，不能直接用于装饰表面；镀层孔隙率高，镀层晶粒粗大，不是纳米结构，耐蚀性差，耐磨性低；操作温度高，施工难度大；溶液中铬酐浓度高，严重污染环境并危及人体健康。
发明内容本发明的目的是提供一种光亮电刷镀纳米络溶液，可在较宽的温度范围内刷镀，降低了电刷镀铬溶液中铬酐浓度，解决现有技术镀铬层色泽灰暗，光亮性差和耐磨性低的问题。本发明的另一个目的是提供上述电刷镀铬溶液的制备方法。本发明的技术方案是，光亮电刷镀纳米铬溶液，由以下组分混合组成浓度为200300g/L的铬酐、与铬酐的浓度比为1:100的硫酸、浓度为68g/L的碘化钾、浓度为1315g/L的三氯乙酸、浓度为35g/L的氟化钠。本发明的另一技术方案是，上述光亮电刷镀纳米铬溶液的制备方法，按以下步骤进行步骤l:取浓度为200300g/L的铬酐溶液，在该铬酐溶液中加入硫酸，控制硫酸与铬酐的浓度比为1:100;步骤2:将上步得到的混合溶液放在磁力搅拌器上进行搅拌；步骤3:在上步得到的混合溶液中分别加入碘化钾，控制浓度为68gZL，三氯乙酸，控制浓度为1315g/L，氟化钠，控制浓度为35g/L，每添加一种加以搅拌，至溶解后再添加下一种；步骤4:将上步得到的混合液进行过滤，即得。本发明的有益效果是，A:本发明的溶液含有添加剂，保证刷镀层为纳米镀层，摩擦系数低，耐磨性高；B:保证高效刷镀的同时，通过加入添加剂使镀层为光亮镀层；C-本发明的溶液中络酐浓度降低，减轻环境污染和对人体危害；D:扩宽电刷镀铬的工艺范围，可在常温下正常操作，促进电刷镀铬在工业中的应用。图1是电流密度与电流效率关系图；图2是电流密度与沉积速度关系图3是现有技术溶液刷镀铬500倍SEM图片；图4是本发明溶液刷镀铬500倍SEM图片；图5是本发明溶液刷镀铬30000倍SEM图片；图6是溶液刷镀温度与光亮度关系图7是本发明溶液刷镀操作条件与铬镀层光亮区的关系图8是本发明溶液刷镀铬层与现有技术溶液刷镀铬层载荷与磨损量关系图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明光亮电刷镀纳米铬溶液，由以下组分混合组成浓度为200300g/L的铬酐、与铬酐的浓度比为1:100的硫酸、浓度为68g/L的碘化钾、浓度为1315g/L的三氯乙酸、浓度为35g/L的氟化钠。各组分在本电刷镀铬溶液中的作用铬酐是电刷镀铬溶液的主盐，电刷镀铬溶液的主要成分。该刷镀溶液使用浓度为200300g/L，在此浓度下刷镀，能提高刷镀效率，形成的镀层光亮度好。试验表明，浓度超过300g/L时，光亮度随着浓度的提高而下降；当浓度达到800g/L时，镀层灰暗无光泽。对于电流效率，随着铬酐浓度的提高而下降。当浓度达到800g/L时，电流效率低于10%。刷镀铬主盐浓度对光亮度和电流效率影响很大，铬酐浓度控制在200300g/L较为合适。在刷镀铬技术中硫酸是不能缺少的。铬酐溶液中如果不含有外来阴离子，铬就不能沉积出来。外来阴离子种类很多，其中应用最多的是so42'，SO^存在时与溶液中的三价铬生成复杂的硫酸铬复合阳离子，这种阳离子被吸引到阴极，促使碱性铬酸铬的薄膜溶解，使0"042'离子在阴极放电，析出金属铬。SO/'过高或过低都会影响镀层质量。本发明刷镀溶液中CrO3:H2SOfl00:l(浓度比)，浓度过高或过低都会影响电流效率和光亮度。电流效率是刷镀铬的重要指标，是评定刷镀液是否具有应用价值的关键因素。电流效率是指真正用于析出铬的电流与总电流的比值。由于铬的析出电位远低于氢的析出电位，大部分电流都用于析出氢，使镀铬的电流效率低于20%，铬的沉积速度慢。加入碘化钾后，使铬的析出电位正移，并抑制了氢气的析出，阴极表面形成活化微粒，促使络的析出。该添加剂的加入是铬的去极化剂，使电流效率得以提高。本发明使用三氯乙酸作为添加剂。三氯乙酸的吸附能力强，一般能够在阴极表面形成一层有机分子膜，提高阴极过电位，促使晶粒细化。通过该添加剂的加入使镀层外观光亮平整。氟化钠在一定程度上对铬有络合作用，提高阴极极化并使结晶细化，能够扩大电刷镀铬溶液工作温度范围。特别是在大电流密度下，阳极涤棉套温度较高，要求镀液在高温下仍能保证镀层质量。加入氟化钠可使镀液工作温度范围扩宽，镀液能够在高电流密度下工作，为提高电流效率和沉积速度奠定了基础。图1是本发明刷镀铬溶液在温度为25t:，不同的电流密度下测得的电流效率范围为35%45%。图2是本发明刷镀铬溶液在温度为25t:，不同的电流密度下测得的沉积速度范围为18030(Him/h。图3是现有技术溶液刷镀铬500倍SEM图片，刷镀工艺参数电流密度200A/dm2，温度6(TC，阴极运动速度15m/s。图片显示刷镀层表面出现大量类似土豆状的胞状晶，表面粗糙不平整并存在大量空隙，使光线容易发生漫反射，因此镀层外观灰暗无光泽。图4、图5是本发明溶液刷镀铬500倍、30000倍SEM图片，刷镀工艺参数电流密度200A/dm2，温度40。C，阴极运动速度15m/s。从图4观察到镀层表面光滑，结晶细致，未观察到晶界，没有出现大范围的凸起和凹陷，降低了对光线的漫反射，镀层具有高光亮度。通过图5可以看出，镀层形成了100nm左右的晶粒，本发明中刷镀铬的晶粒尺寸为纳米级，根据细晶强化理论和位错塞积理论，镀层具有较好的性能。从图6可以看出，本发明的刷镀溶液在刷镀过程中不受温度影响，刷镀液处于208(TC范围内均能刷镀出光亮铬层，与现有技术相比光亮度大幅提高。如图7所示，本发明刷镀溶液光亮范围宽，可在宽电流密度区域和宽温度区域内得到光亮镀层。图8显示，在转速80r/min，时间20min的条件下进行磨损对比试验，得到的曲线表明，载荷相同的条件下，刷镀络比槽镀铬具有更好的耐磨性能，本发明刷镀溶液得到的镀铬层的耐磨性能优于已有专利溶液刷镀得到的镀铬层。本发明提供了一种制备方法取浓度为200300g/L的铬酐溶液，在该铬酐溶液中加入硫酸，控制硫酸与铬酐的浓度比为l:100，在磁力搅拌器上进行搅拌，然后分别加入碘化钾，控制浓度为68g/L;三氯乙酸，控制浓度为1315g/L;氟化钠，控制浓度为35g/L，每加入一种添加剂加以搅拌，全部溶解后再添加下一种，过滤，即得。本发明的使用方法
技术领域：
：本发明刷镀溶液采用的电流密度控制在100250A/dm2。电流密度低于80A/dr^无法获得镀铬层，高于250A/dr^则会使阳极升温过快，镀层烧焦。刷镀铬中要保持阴阳极的相对运动，运动速度保持在820m/s，过高或过低都会影响镀层质量。-刷镀铬步骤步骤l:式样表面用砂纸打磨，去除式样表面残留的锈蚀产物和氧化层，打磨至露出基体金属且表面无残留物；步骤2:用有机溶剂(如汽油，丙酮)清洗擦拭式样表面，保证式样表面没有油脂、污秽；步骤3:试样作阴极，包好涤棉绒套的镀笔作阳极对式样进行电净处理，电净处理时注意要连续不断添加电净夜，保证阳极涤棉绒套吸满液体，控制电压为610(V),电净时间为3050(S)，如果油污太重可适当延长时间。步骤4:用清水清洗阴极表面；步骤5:式样进行活化处理，电源处于反接状态，式样作阳极，活化处理时也要保证连续不断地添加活化液，控制电压812(V)，活化时间3050(S)-;步骤6:用清水清洗阴极表面；步骤7:将刷镀电源扳回正方向，式样作阴极，镀笔作阳极；步骤8:完成步骤7后，应尽快进行刷镀铬，否则钢件表面会发生腐蚀;按照刷镀工艺刷镀式样，刷镀时要保证涤棉套与式样充分接触，并保证镀液供给充分；如果采用稳压的方法则控制电压814(V)，如果采用稳流的方法，则应保证阴极表面电流密度不低于100A/dm2;步骤9:刷镀到要求尺寸后，刷镀结束，清洗阴极表面，取下试样；步骤10:用温度大于50"C的清水再次清洗；步骤ll:用高压空气或电吹风吹干式样表面，保证试样表面无水痕，无流痕；实施例1将200g铬酐倒入烧杯，加入1000ml蒸馏水，量取硫酸加入烧杯，硫酸与铬酐浓度比1:100，用磁力搅拌器搅拌形成混合溶液，然后分别加入6g碘化钾，13g三氯乙酸，3g氟化钠，搅拌至全部溶解，过滤，即得。实施例2—将300g铬酐倒入烧杯，加入1000ml蒸馏水，量取硫酸加入烧杯，硫酸与铬酐浓度比1:100，用磁力搅拌器搅拌形成混合溶液，然后分别加入8g碘化钾，15g三氯乙酸，5g氟化钠，搅拌至全部溶解，过滤，即得。实施例3将250g铬酐倒入烧杯，加入i000ml蒸馏水，量取硫酸加入烧杯，硫酸与铬酐浓度比1:100，用磁力搅拌器搅拌形成混合溶液，然后分别加入7g碘化钾，14g三氯乙酸，4g氟化钠，搅拌至全部溶解，过滤，即得。本发明用于电刷镀铬。下表列出了电镀铬、已有刷镀铬和本发明刷镀铬条件下镀铬层的性能测试数据。表镀铬层性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>上表显示，本发明电刷镀纳米铬溶液与常规刷镀铬相比，镀铬层相对光亮度大幅提高，镀层光亮，晶粒达到纳米级，镀层的整体性能都优于常规刷镀铬得到的镀层。权利要求1.光亮电刷镀纳米铬溶液，由以下组分混合组成浓度为200～300g/L的铬酐、与铬酐的浓度比为1∶100的硫酸、浓度为6～8g/L的碘化钾、浓度为13～15g/L的三氯乙酸、浓度为3～5g/L的氟化钠。2.—种权利要求1所述光亮电刷镀纳米铬溶液的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行步骤h取浓度为200300g/L的铬酐溶液，在该铬酐溶液中加入硫酸，控制硫酸与铬酐的浓度比为1:100;步骤2:将上步得到的混合溶液放在磁力搅拌器上进行搅拌；步骤3:在上步得到的混合溶液中分别加入碘化钾，控制浓度为68g/L，三氯乙酸，控制浓度为1315g/L，氟化钠，控制浓度为35g/L，每添加一种加以搅拌，至溶解后再添加下一种；步骤4:将上步得到的混合液进行过滤，即得。全文摘要本发明公开了一种光亮电刷镀纳米铬溶液及其制备方法，由以下组分混合组成浓度为200～300g/L的铬酐、与铬酐的浓度比为1∶100的硫酸、浓度为6～8g/L的碘化钾、浓度为13～15g/L的三氯乙酸，浓度为3～5g/L的氟化钠。取浓度为200～300g/L的铬酐溶液，在该铬酐溶液中加入硫酸，控制硫酸与铬酐的浓度比为1∶100，将混合溶液在磁力搅拌器上进行搅拌，分别加入碘化钾，控制浓度为6～8g/L；三氯乙酸，控制浓度为13～15g/L；氟化钠，控制浓度为3～5g/L。搅拌至全部溶解，过滤即得。本发明刷镀铬层形成了100nm左右的晶粒，镀层色泽光亮，操作温度在20～80℃，施工方便，且溶液中铬酐浓度为200～300g/L，减轻环境污染和对人体的危害。文档编号C25D3/02GK101280439SQ20081001726公开日2008年10月8日申请日期2008年1月9日优先权日2008年1月9日发明者冯拉俊,捷祝,雷阿利申请人:西安理工大学