本发明属于电镀加工领域，具体涉及一种常温环保型三价铬电镀液及其电镀方法。
背景技术：
三价铬电镀不仅可以减少六价铬电镀对环境的严重污染，同时节约了大量的电能和污染处理费用，具有极其显著的经济效益、环境效益和社会效益。近几年来，三价铬电镀技术的研究取得了较大的发展，特别是在克服杂质污染和实现厚镀层等方面取得了突破性进展，实现了长期稳定的三价铬电镀。三价铬电镀工艺发展至今，其装饰性电镀工艺研究已经进入逐渐完善的时期，生产应用不断扩大，目前已经在装饰电镀方面获得工业应用。
目前，现有技术已经公开了一些三价铬电镀液的技术方案，例如申请公布号为cn103014784a的中国专利申请，公开了一种常温环保型三价铬电镀液及其电镀方法。该电镀液的配方组成为：三氯化铬150-200g/l、硫代硫酸钾80-90g/l、氯化钾65-75g/l、硼酸30-50g/l、草酸铵10-15g/l、溴化铵5-10g/l、香豆素0.2-0.5g/l、十二烷基硫酸钠0.02-0.04g/l、磺基丁二酸二辛脂0.02-0.2g/l，电镀方法为：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将工件按照常规镀前处理进行清洗和活化后放入上述常温环保型三价铬电镀液中作为阴极，在温度为10-25℃、ph值为2.0-4.0，电流密度为8-12a/dm2的条件下，电镀20-30min即可沉积得到厚度为10-15微米的镀铬层。在说明书中记载了实施例1-6的三价铬电镀液得到的镀铬层的硬度结果为600-800hv，远高于现有三价铬电镀液得到的镀铬层的硬度。但是，常规硬铬镀层的硬度一般为800~900hv，而经过该三价铬电镀液电镀得到的镀铬层的硬度还达不到常规硬铬镀层的硬度标准，不适合高硬度要求的工件的电镀。因此，研发一种新的、镀铬层硬度更高的常温环保型三价铬电镀液是本领域技术人员的迫切需求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种镀层沉积速度更快、镀铬层硬度更高的常温环保型三价铬电镀液及其电镀方法。
为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
一种常温环保型三价铬电镀液，其电镀液配方组成为：
三氯化铬150-200g/l
尿素10-20g/l
硫氰酸钠20-40g/l
氯化钾40-50g/l
硼酸10-20g/l
草酸铵10-12g/l
溴化铵12-15g/l
香豆素0.2-0.5g/l
十二烷基硫酸钠0.1-0.5g/l
磺基丁二酸二辛脂0.02-0.1g/l。
优选地，一种常温环保型三价铬电镀液，其电镀液配方组成为：
三氯化铬150g/l
尿素20g/l
硫氰酸钠20g/l
氯化钾50g/l
硼酸10g/l
草酸铵12g/l
溴化铵12g/l
香豆素0.5g/l
十二烷基硫酸钠0.1g/l
磺基丁二酸二辛脂0.1g/l。
优选地，一种常温环保型三价铬电镀液，其电镀液配方组成为：
三氯化铬200g/l
尿素10g/l
硫氰酸钠40g/l
氯化钾40g/l
硼酸20g/l
草酸铵10g/l
溴化铵15g/l
香豆素0.2g/l
十二烷基硫酸钠0.5g/l
磺基丁二酸二辛脂0.02g/l。
优选地，一种常温环保型三价铬电镀液，其电镀液配方组成为：
三氯化铬180g/l
尿素15g/l
硫氰酸钠30g/l
氯化钾45g/l
硼酸15g/l
草酸铵12g/l
溴化铵15g/l
香豆素0.4g/l
十二烷基硫酸钠0.3g/l
磺基丁二酸二辛脂0.05g/l。
本发明常温环保型三价铬电镀液的制备方法简单，将各原料直接加入水中搅拌溶解即可。
本发明常温环保型三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将工件按照常规脱脂处理，水洗干净后放入上述常温环保型三价铬电镀液中作为阴极，在温度为20-25℃、电流密度为8-12a/dm2的条件下，电镀20-30min即可沉积得到厚度为15-20微米的镀铬层。
本发明的创新点在于三价铬电镀液中的络合剂的改进。本发明通过大量的筛选和研究，意外地发现采用尿素、硫氰酸钠复配来替代现有技术中的硫代硫酸钾，相对于单一的络合剂替换，可以大大降低对镀层和工件基体结合力的不利影响。同时，相比于单独用尿素或单独用硫氰酸钠替代硫代硫酸钾，意外地大大提高了镀层沉积速度和镀层硬度，起到协同增效的作用。而本发明选用尿素、硫氰酸钠复配作为络合剂来提高镀层硬度的方法在现有三价铬电镀工艺中尚未见报道，且该体系三价铬电镀液所得到的镀铬层的硬度达到800~850hv，大大超过现有技术中的三价铬镀层的硬度，具有显著的进步。
相比于现有技术，本发明的有益效果是：镀层沉积速度更快、镀层硬度更高。在相同的络合剂质量浓度总量下，本发明的三价铬电镀液通过同时加入尿素和硫氰酸钠，在提高镀层沉积速度和镀层硬度方面起到了协同作用，大大超出了本领域技术人员的预期。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步地描述。
本发明常温环保型三价铬电镀液的制备方法简单，将各原料直接加入水中搅拌溶解即可。
实施例1：
一种常温环保型三价铬电镀液，其电镀液配方组成为：
三氯化铬150g/l
尿素20g/l
硫氰酸钠20g/l
氯化钾50g/l
硼酸10g/l
草酸铵12g/l
溴化铵12g/l
香豆素0.5g/l
十二烷基硫酸钠0.1g/l
磺基丁二酸二辛脂0.1g/l。
上述三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将hpb59-1铅黄铜样板（5cm*5cm*1cm）按照常规脱脂处理，水洗干净后放入上述三价铬电镀液中作为阴极，在温度为25℃，电流密度为10a/dm2的条件下，电镀20min即可沉积得到样板中心点位置厚度为16.1微米的镀铬层。
实施例2：
一种常温环保型三价铬电镀液，其电镀液配方组成为：
三氯化铬200g/l
尿素10g/l
硫氰酸钠40g/l
氯化钾40g/l
硼酸20g/l
草酸铵10g/l
溴化铵15g/l
香豆素0.2g/l
十二烷基硫酸钠0.5g/l
磺基丁二酸二辛脂0.02g/l。
上述三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将hpb59-1铅黄铜样板（5cm*5cm*1cm）按照常规脱脂处理，水洗干净后放入上述三价铬电镀液中作为阴极，在温度为25℃，电流密度为10a/dm2的条件下，电镀20min即可沉积得到样板中心点位置厚度为17.5微米的镀铬层。
实施例3：
一种常温环保型三价铬电镀液，其电镀液配方组成为：
三氯化铬180g/l
尿素15g/l
硫氰酸钠30g/l
氯化钾45g/l
硼酸15g/l
草酸铵12g/l
溴化铵15g/l
香豆素0.4g/l
十二烷基硫酸钠0.3g/l
磺基丁二酸二辛脂0.05g/l。
上述三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将hpb59-1铅黄铜样板（5cm*5cm*1cm）按照常规脱脂处理，水洗干净后放入上述三价铬电镀液中作为阴极，在温度为25℃，电流密度为10a/dm2的条件下，电镀20min即可沉积得到样板中心点位置厚度为19.5微米的镀铬层。
对比实施例1：
一种常温环保型三价铬电镀液，其电镀液配方组成为：
三氯化铬180g/l
尿素45g/l
氯化钾45g/l
硼酸15g/l
草酸铵12g/l
溴化铵15g/l
香豆素0.4g/l
十二烷基硫酸钠0.3g/l
磺基丁二酸二辛脂0.05g/l。
对比实施例1相比于实施例3未添加硫氰酸钠，提高了尿素的用量。
上述三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将hpb59-1铅黄铜样板（5cm*5cm*1cm）按照常规脱脂处理，水洗干净后放入上述三价铬电镀液中作为阴极，在温度为25℃，电流密度为10a/dm2的条件下，电镀20min即可沉积得到样板中心点位置厚度为8.5微米的镀铬层。
对比实施例2：
一种常温环保型三价铬电镀液，其电镀液配方组成为：
三氯化铬180g/l
硫氰酸钠45g/l
氯化钾45g/l
硼酸15g/l
草酸铵12g/l
溴化铵15g/l
香豆素0.4g/l
十二烷基硫酸钠0.3g/l
磺基丁二酸二辛脂0.05g/l。
对比实施例2相比于实施例3未添加尿素，提高了硫氰酸钠的用量。
上述三价铬电镀液的电镀方法：高纯石墨作为阳极放入电镀液中，将hpb59-1铅黄铜样板（5cm*5cm*1cm）按照常规脱脂处理，水洗干净后放入上述三价铬电镀液中作为阴极，在温度为25℃，电流密度为10a/dm2的条件下，电镀20min即可沉积得到样板中心点位置厚度为11.2微米的镀铬层。
采用hy-32超声波硬度计来测量实施例1-3、对比实施例1-2镀铬层的硬度。测量原理：hy-32超声波硬度计基于超声接触阻抗测量原理，也称uci（ultrasoniccontactimpedance）方法，在均匀的接触压力下，传感器杆的谐振频率随试件的硬度而改变。探头中的传感器杆，一端和一个大质量刚体固定在一起，另一端镶有金刚石。当压头被压到工件上，在固定负荷作用下，对弹性模量相同的工件来说，硬度愈低，那么压头与工件表面的接触面积愈大，从而阻尼传感器杆的压头端的压痕大小也愈大，于是此端振动幅度也愈小，谐振频率就愈高，所以通过谐振频率的变化，就可以确定工件硬度。采用超声波硬度计测量镀铬层硬度的最大特点是，测量精度高、速度快，数字显示测量结果，且不会破坏镀层。测量结果见表1。
表1
从表1中的测试结果可以得出结论，本发明实施例1-3的三价铬电镀液对于hpb59-1铅黄铜工件具有非常优异的镀层沉积速度，其中，实施例3的镀层沉积速度、镀层硬度最佳；同时，通过对比例1-2和实施例3的组分差异所带来的性能影响，可知，在相同的络合剂质量浓度总量下，本发明的三价铬电镀液通过同时加入尿素和硫氰酸钠，在提高镀层沉积速度和镀层硬度方面起到了协同作用，大大超出了本领域技术人员的预期。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。