专利名称：三价铬电镀液、制备方法及其在电镀不锈钢工件的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于电化学技术领域，涉及一种三价铬电镀液及其制备方法，以及其在镀
镍及镀铝工件上的电镀应用。
背景技术：
电镀产品，特别是镀铬产品，一方面是人们生产生活所必不可少的；另一方面镀 铬的过程中又产生一系列污染物，对人类的生活环境造成了污染。但由于六价铬镀层硬度 高、耐磨、耐热性好、反光能力强，而且工艺简单，维护方便等原因，铬技术一直是采用六价 铬(铬酸)作为主要的电镀原料。六价铬的毒性很大，大约是三价铬的一百倍，六价铬的废 水、废物不能像氰化物一样在自然界自然降解，它在生物和人体内积聚，能够造成长期性的 危害。开发新的镀铬工艺，一方面继续满足人们生产生活的需要；另一方面减少镀铬过程对 环境的污染，保护我们的居住环境。 三价铬与之相比其毒性只是六价铬的1/100，而且易于处理，另外它还具有分散性 能和覆盖能力高、电流效率高等优点，有望代替传统的六价铬电镀。但是三价铬电镀的工艺 目前并不成熟，主要由于它对杂质的敏感度高，并且不易镀厚铬。在镀铬行业方面，虽然国 内三价铬电镀技术还不成熟，但是随着研究的不断深入，三价铬代替六价铬大规模生成电 镀产品是必然的趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种三价铬的电镀液，该电镀液原料易得、低毒，制备工艺简 单。本发明的另一个目的是提供三价铬电镀液的制备方法。本发明的再一个目的在于提供 应用上述三价铬电镀液在镀镍及镀铝工件上进行电镀的方法，该法简单易行。
本发明所说的三价铬电镀液，原料配方各组分的浓度为六水氯化铬15 20g/L， 甲酸铵40 60g/L，氯化钾70-80g/L，硫酸钾40-50g/L，氯化铵90-100g/L，溴化铵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，适量硫酸调节pH4-5。
上述电镀液的主盐为六水氯化铬。络合剂为甲酸铵。
本发明的三价铬电镀液的制备方法为 (1)按上述配方中组分的量，在氯化铬溶液中加入氯化铵溶液后，充分搅拌至其溶 解在氯化铬溶液中； (2)再按配方的量加入络合剂甲酸铵；氯化钾、硫酸钾、溴化铵；缓冲剂硼酸；乳化 剂聚氧乙烯辛烷基酚醚以及光亮剂丙三醇； (3)然后低温4(TC水浴加热使配制过程中的不溶物溶解；
(4)配制完成后抽滤陈化得三价铬电镀液。 本发明的三价铬电镀液应用于镀镍及镀铝工件的镀铬方法，具体方法是镀镍及 镀铝工件先经过酸洗后，用本发明的三价铬电镀液进行电镀，电镀的条件为工作温度室 温，电流密度为15 30A/di^，适量硫酸调节镀液pH值4 5，电镀时间10 40min，阳极
3电极为高纯石墨电极；电镀后用水将工件清洗干净，吹干。
上述电镀方法中的所说的酸洗，其酸洗液为浓盐酸。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果
1.本发明研制的镀液易制备、低毒。 2.本发明的镀液中使用0P为润湿剂，0P相对于其它润湿剂(如十二烷基苯磺酸 钠)有更好的润湿效果，镀层结合力好、较厚且均匀及其光亮度接近于六价铬电镀镀层的 光亮度。
具体实施例方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
实例1 将15g的六水氯化铬加入到65ml去离子水中，搅拌至完全溶解再按六水氯化铬 /氯化铵的1 : 6的质量比加入90g氯化铵和235ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶 解；再按六水氯化铬/甲酸铵的1 : 2. 67的质量比加入40g甲酸铵和50ml去离子水，边加 边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/溴化铵的l : 0.53的质量比加入8g溴化铵和 30ml去离子水，边加边搅拌直至完全溶解；再按六水氯化铬/氯化钾的l : 4.67的质量比 加入70g氯化钾和120ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/硼酸的 1 : 2. 67的质量比加入40g硼酸和130ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六 水氯化铬/硫酸钾的1 : 2. 67的质量比加入40g硫酸钾并加去离子水为100ml，边加边搅 拌直至其完全溶解；然后低温4(TC水浴加热使配制过程中的不溶物溶解；加入OP与丙三醇 各2ml。配制完成后抽滤陈化得三价铬电镀液。加水调节电镀液体积为1000ml。
将镀镍工件在浓盐酸中浸渍lmin，经蒸馏水洗净，晾干后将其放入三价铬镀液中 作为阴极，将高纯石墨电极作为阳极，接通直流电源，室温下调节pH至4，在电流密度为 15A/m2的条件下电镀10min。将电镀后的工件室温下用水将工件表面清洗干净，吹干，得到 光亮、光滑铬镀层，厚度为4. 6 ii m。
实例2 将20g的六水氯化铬加入到65ml去离子水中，搅拌至完全溶解再按六水氯化铬/ 氯化铵的l : 5的质量比加入100g氯化铵和235ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解； 再按六水氯化铬/甲酸铵的1 : 3的质量比加入60g甲酸铵和50ml去离子水，边加边搅拌 直至其完全溶解；再按六水氯化铬/溴化铵的1 : 0. 6的质量比加入12g溴化铵和30ml去 离子水，边加边搅拌直至完全溶解；再按六水氯化铬/氯化钾的l : 4的质量比加入80g氯 化钾和120ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/硼酸的l : 3.5的 质量比加入70g硼酸和130ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/硫 酸钾的l : 2. 5的质量比加入50g硫酸钾并加去离子水为100ml，边加边搅拌直至其完全溶 解；然后低温4(TC水浴加热使配制过程中的不溶物溶解；加入OP与丙三醇各2ml。配制完 成后抽滤陈化得三价铬电镀液。加水调节电镀液体积为1000ml。 将镀镍工件在浓盐酸中浸渍lmin，经蒸馏水洗净，晾干后将其放入三价铬镀液中 作为阴极，将高纯石墨电极作为阳极，接通直流电源，室温下调节pH至5，在电流密度为 30A/m2的条件下电镀40min。将电镀后的工件室温下用水将工件表面清洗干净，吹干，得到光亮、光滑铬镀层，厚度为6. 9 m。
实例3 将18g的六水氯化铬加入到65ml去离子水中，搅拌至完全溶解再按六水氯化铬/ 氯化铵的1 : 5. 28的质量比加入95g氯化铵和235ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶 解；再按六水氯化铬/甲酸铵的1 : 2. 78的质量比加入50g甲酸铵和50ml去离子水，边加 边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/溴化铵的l : 0.56的质量比加入10g溴化铵和 30ml去离子水，边加边搅拌直至完全溶解；再按六水氯化铬/氯化钾的l : 3.89的质量比 加入70g氯化钾和120ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/硼酸的 1 : 3.33的质量比加入60g硼酸和130ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六 水氯化铬/硫酸钾的l : 2. 5的质量比加入45g硫酸钾并加去离子水为100ml，边加边搅拌 直至其完全溶解；然后低温4(TC水浴加热使配制过程中的不溶物溶解；加入OP与丙三醇各 2ml。配制完成后抽滤陈化得三价铬电镀液。加水调节电镀液体积为1000ml。
将镀镍工件在浓盐酸中浸渍lmin，经蒸馏水洗净，晾干后将其放入三价铬镀液中 作为阴极，将高纯石墨电极作为阳极，接通直流电源，室温下调节pH至4，在电流密度为 20A/m2的条件下电镀30min。将电镀后的工件室温下用水将工件表面清洗干净，吹干，得到 光亮、光滑铬镀层，厚度为5. 1 ii m。
实例4 将15g的六水氯化铬加入到65ml去离子水中，搅拌至完全溶解再按六水氯化铬 /氯化铵的1 : 6的质量比加入90g氯化铵和235ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶 解；再按六水氯化铬/甲酸铵的1 : 2. 67的质量比加入40g甲酸铵和50ml去离子水，边加 边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/溴化铵的l : 0.53的质量比加入8g溴化铵和 30ml去离子水，边加边搅拌直至完全溶解；再按六水氯化铬/氯化钾的l : 4.67的质量比 加入70g氯化钾和120ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/硼酸的 1 : 2. 67的质量比加入40g硼酸和130ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六 水氯化铬/硫酸钾的1 : 2. 67的质量比加入40g硫酸钾并加去离子水为100ml，边加边搅 拌直至其完全溶解；然后低温4(TC水浴加热使配制过程中的不溶物溶解；加入OP与丙三醇 各2ml。配制完成后抽滤陈化得三价铬电镀液。加水调节电镀液体积为1000ml。
将镀铝工件在浓盐酸中浸渍lmin，经蒸馏水洗净，晾干后将其放入三价铬镀液中 作为阴极，将高纯石墨电极作为阳极，接通直流电源，室温下调节pH至4，在电流密度为 15A/m2的条件下电镀10min。将电镀后的工件室温下用水将工件表面清洗干净，吹干，得到 光亮、光滑铬镀层，厚度为2. 9 ii m。
实例5 将20g的六水氯化铬加入到65ml去离子水中，搅拌至完全溶解再按六水氯化铬/ 氯化铵的l : 5的质量比加入100g氯化铵和235ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解； 再按六水氯化铬/甲酸铵的1 : 3的质量比加入60g甲酸铵和50ml去离子水，边加边搅拌 直至其完全溶解；再按六水氯化铬/溴化铵的1 : 0. 6的质量比加入12g溴化铵和30ml去 离子水，边加边搅拌直至完全溶解；再按六水氯化铬/氯化钾的l : 4的质量比加入80g氯 化钾和120ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/硼酸的l : 3.5的 质量比加入70g硼酸和130ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/硫酸钾的l : 2. 5的质量比加入50g硫酸钾并加去离子水为100ml，边加边搅拌直至其完全溶解；然后低温4(TC水浴加热使配制过程中的不溶物溶解；加入OP与丙三醇各2ml。配制完成后抽滤陈化得三价铬电镀液。加水调节电镀液体积为lOOOml。 将镀铝工件在浓盐酸中浸渍lmin，经蒸馏水洗净，晾干后将其放入三价铬镀液中作为阴极，将高纯石墨电极作为阳极，接通直流电源，室温下调节pH至5，在电流密度为30A/m2的条件下电镀40min。将电镀后的工件室温下用水将工件表面清洗干净，吹干，得到光亮、光滑铬镀层，厚度为7. 1 ii m。
实例6 将18g的六水氯化铬加入到65ml去离子水中，搅拌至完全溶解再按六水氯化铬/氯化铵的1 : 5. 28的质量比加入95g氯化铵和235ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/甲酸铵的1 : 2. 78的质量比加入50g甲酸铵和50ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/溴化铵的1 : 0. 56的质量比加入10g溴化铵和30ml去离子水，边加边搅拌直至完全溶解；再按六水氯化铬/氯化钾的l : 3.89的质量比加入70g氯化钾和120ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/硼酸的1 : 3. 33的质量比加入60g硼酸和130ml去离子水，边加边搅拌直至其完全溶解；再按六水氯化铬/硫酸钾的l : 2. 5的质量比加入45g硫酸钾并加去离子水为100ml，边加边搅拌直至其完全溶解；然后低温4(TC水浴加热使配制过程中的不溶物溶解；加入OP与丙三醇各2ml。配制完成后抽滤陈化得三价铬电镀液。加水调节电镀液体积为1000ml。
将镀铝工件在浓盐酸中浸渍lmin，经蒸馏水洗净，晾干后将其放入三价铬镀液中作为阴极，将高纯石墨电极作为阳极，接通直流电源，室温下调节pH至4，在电流密度为20A/m2的条件下电镀30min。将电镀后的工件室温下用水将工件表面清洗干净，吹干，得到光亮、光滑铬镀层，厚度为4. lym。
权利要求
三价铬电镀液，其特征在于原料配方各组分的浓度为六水氯化铬15～20g/L，甲酸铵40～60g/L，氯化钾70-80g/L，硫酸钾40-50g/L，氯化铵90-100g/L，溴化铵8-12g/L，硼酸40-70g/L，聚氧乙烯辛烷基酚醚2mL/L，丙三醇2mL/L，适量硫酸调节pH4-5。
2. 三价铬电镀液的制备方法，其特征在于按上述权利要求1所述的配方中组分的量， 按照下述步骤进行(1) 在氯化铬溶液中加入氯化铵溶液后，充分搅拌至其溶解在氯化铬溶液中；(2) 再按配方的量加入络合剂甲酸铵；氯化钾、硫酸钾、溴化铵；缓冲剂硼酸；乳化剂聚 氧乙烯辛烷基酚醚以及光亮剂丙三醇；(3) 然后低温4(TC水浴加热使配制过程中的不溶物溶解；(4) 配制完成后抽滤陈化得三价铬电镀液。
3. 三价铬电镀液在电镀不锈钢工件的应用，其特征在于按照下述方法进行镀镍及镀 铝工件先经过酸洗后，用上述权利要求2制得的三价铬电镀液进行电镀，电镀的条件为 工作温度室温，电流密度为15 30A/dm2，适量硫酸调节镀液pH值4 5，电镀时间10 40min，阳极电极为高纯石墨电极；电镀后用水将工件清洗干净，吹干。
4. 根据权利要求3所述的三价铬电镀液在电镀不锈钢工件的应用，其特征在于上述电 镀方法中的所述的酸洗，其酸洗液为浓盐酸。
全文摘要
本发明三价铬电镀液，其原料配方各组分的浓度为六水氯化铬15～20g/L，甲酸铵40～60g/L，氯化钾70-80g/L，硫酸钾40-50g/L，氯化铵90-100g/L，溴化铵8-12g/L，硼酸40-70g/L，聚氧乙烯辛烷基酚醚2mL/L，丙三醇2mL/L，适量硫酸调节pH4-5。(1)在氯化铬溶液中加入氯化铵溶液后，充分搅拌至其溶解；(2)再按配方的量加入甲酸铵、硼酸、聚氧乙烯辛烷基酚醚和丙三醇；(3)然后低温40℃水浴加热使配制过程中的不溶物溶解；(4)配制完成后抽滤陈化得三价铬电镀液。镀镍及镀铝工件先经过酸洗后，用三价铬电镀液进行电镀，条件为工作温度室温，电流密度为15～30A/dm2，适量硫酸调节镀液pH 4～5，电镀时间10～40min，阳极电极为高纯石墨电极；电镀后用水将工件清洗干净，吹干。本发明研制的镀液易制备、低毒。
文档编号C25D3/02GK101717975SQ20091023267
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者任敏, 卢章准, 尹常庆, 张文辉, 张运生, 殷恒波, 王爱丽, 陈维广 申请人:江苏大学