本发明涉及一种调配简单的三价黑铬电镀剂及其制备方法。
背景技术：
电镀黑色镀层由于其色泽独特，具有良好的装饰性和观赏性，一直受到广大消费者的喜爱，大量应用于仪器仪表部件、电子电器产品和光学仪器等行业中。基于对环保的要求，三价铬镀液电镀工艺在2004年之后得到了快速的普及，随着工艺技术的成熟，已逐渐取代六价铬镀液电镀工艺。但三价铬镀液镀黑铬工艺，可能由于市场需求和应用技术滞后的缘故，直到2008年开始，国内出现了较旺盛的市场需求，并且一直在以较快的速度增长。
与传统电镀相比，三价铬黑铬镀层的耐磨性和耐腐蚀性具有明显的优势，因此，三价铬黑铬电镀具有巨大的市场潜力。但目前随着三价黑铬电镀工艺的日益成熟，三价黑铬电镀剂的种类日渐繁多，但其均具有工艺复杂、开缸步骤繁琐、日常维护需要频繁添加电镀剂的不足，如公告号为cn108034969a，专利名称为“一种硫酸盐三价铬镀铬电镀液及其应用方法”，采用该配方制作出来的硫酸盐三价铬镀铬电镀液具有阳极昂贵、操作条件较为苛刻和制作工艺繁琐等不足。因此，开发一种调配简单、日常维护简单、制作工艺步骤更加简化、同时效果和性能不变的三价黑铬电镀剂是当下三价黑铬的发展趋势。
目前，市场上常用的三价黑铬的组成成份通常都比较复杂，其的电镀剂的颜色普遍都是白色的，如公开号为cn101792917a、专利名称为“常温环保型硫酸盐三价铬电镀液的制备方法”和公开号为cn101280440a、专利名称为“一种全硫酸盐型三价铬电镀液和使用该电镀液的电镀方法”的中国发明专利及申请人之前提出的公开号为cn109652827a、专利名称为“一种硫酸盐三价铬电镀液及其的制作工艺和电镀工艺”与公开号为cn110512240a、专利名称为“一种盐酸型高耐腐蚀性三价白铬电镀液”的中国发明专利，上述专利均在平时的生产和维护时不但需要添加其他添加剂来调整其的颜色，其还需要频繁添加铬盐才能维持槽液的铬浓度。且现市面上的电镀剂在电镀时所需温度高，其一般都要在35-70℃的温度才能进行电镀，而现市面上的电镀剂经过ph调整剂调整后，其ph值调整的最大范围仅在2.7-3.3之间，其的沉积速率一般在0.02-0.1μm/min，工件经其电镀后的镀层厚度一般在0.5-3微米，电流密度一般在10-25a/dm2，其具有耗电量大、沉积速率慢、镀层厚度薄、电流密度范围狭窄和工件颜色电镀不均匀等问题，从而限制了常用三价黑铬的发展因素。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种调配简单的三价黑铬电镀剂及其制作工艺，采用其的配方及制作工艺制成出来的电镀剂能呈现铬原色，其不但无需添加其它添加剂来调整其的颜色，其在开缸和正常维护的过程中还无需额外添加铬盐来维持槽液的铬浓度，使其能有效地简化调制工序、缩短调制时间和节约原料的采购成本，此外，其还能保留电镀液良好的稳定性，其具有覆盖能力强、均镀能力好和环保的优点，采用其电镀出来的工件与采用市面上现有的电镀剂电镀出来的工件相比较，其的抗腐蚀性、硬度、耐磨性和耐醋酸盐雾性能更为优异，且其的沉积速率达到0.23-0.35微米/分钟，镀层厚度达到7微米以上，电流密度范围能扩大至4-75a/dm2，其能在保证工艺质量的情况下实现节约电能和降低使用成本。本发明通过以下技术来实现：
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：氯化钾：10-25份、氯化铵：20-30份、硼酸：25-40份、三氯化铬：15-25份、硫氰酸钾：1-5份和蛋氨酸1-5份。
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：氯化钾：10-19份、氯化铵：21-30份、硼酸：31-40份、三氯化铬：16-25份、硫氰酸钾：2-5份和蛋氨酸2-5份。
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：氯化钾：25份、氯化铵：25份、硼酸：25份、三氯化铬：20份、硫氰酸钾：2.5份和蛋氨酸2.5份。
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：氯化钾：18份、氯化铵：23份、硼酸：35份、三氯化铬：23份、硫氰酸钾：3份和蛋氨酸4份。
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：氯化钾：15份、氯化铵：27份、硼酸：33份、三氯化铬：19份、硫氰酸钾：4份和蛋氨酸3份。
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：氯化钾：17份、氯化铵：22份、硼酸：38份、三氯化铬：21份、硫氰酸钾：2份和蛋氨酸5份。
进一步地，蛋氨酸还能采用2-氨基-4-甲硫基丁酸、dl-甲硫氨酸、甲硫氨基酸、甲硫基丁氨酸、dl-2-氨基-4-甲硫基丁酸、dl-蛋氨酸、混旋蛋氨酸和甲硫氨酸中的一种或二种以上之混合。
进一步地，本发明还提供一种调配简单的三价黑铬电镀剂的制作工艺：先按一定的（上述）份数分别对氯化钾、氯化铵、硼酸、三氯化铬、硫氰酸钾和蛋氨酸进行称重备料；其次，将氯化钾、氯化铵和硼酸作为主料投入到混合釜中，直至将氯化钾、氯化铵和硼酸搅拌均匀为止；再次，将三氯化铬投入到混合釜中，直至将氯化钾、氯化铵、硼酸和三氯化铬搅拌均匀为止；最后，将硫氰酸钾和蛋氨酸投入到混合釜中，并将混合釜的搅拌转速设置为30-40r/min，混合釜在常温的条件下对投入其内的物料搅拌1.5-2小时后便制成三价黑铬电镀剂；上述投料顺序、上述搅拌转速和上述搅拌时间的组合设计能使混合物料的颜色从白色变为绿色，且使采用其制作出来的电镀剂的颜色能直接呈现铬原色，以解决传统及现有的三价铬电镀剂的颜色是白色的，其在制作工艺当中无需添加其他添加剂来调整电镀剂的颜色才能使其呈现铬原色，此外，采用上述制作工艺制成的三价黑铬电镀剂在开缸与维护的过程中还无需额外添加铬盐来维持槽液的铬浓度，以实现能节约采用铬盐的成本。
本发明的有益效果为：其以氯化钾、氯化铵和硼酸作为主料，并添加入三氯化铬，使其的颜色能从白色变为绿色，从而使其调制出来的电镀剂能呈现铬原色，即采用本发明的配方及制作工艺生产出来的电镀剂在颜色上能保持原有的铬色，其与目前市面上的其他三价黑铬制剂相比较，其无需使用添加剂来调整电镀剂的颜色，使其实现能简化调整电镀剂颜色的工序；此外，三氯化铬的添加，使其与氯化钾、氯化铵、硼酸、硫氰酸钾和蛋氨酸混合使用后能使槽液在开缸与维护的过程中无需额外添加铬盐便能维持槽液中铬的浓度，其使调配工艺变得更加简单，调配更加省时、省力。
2、由于采用本发明的配方及制作工艺得到的三价黑铬电镀剂在开缸的过程中省去了溶解铬盐的步骤，其实现能简化了添加铬盐的工序、简化了溶解铬盐和简化了频繁分析铬离子的工序，使其能大大提升开缸的进度和速度，进而能缩短电镀剂的调制时间，其免去了采购铬盐的成本投入，使其实现能降低生产成本。
3、由本发明的配方及制作工艺得到的三价黑铬电镀剂的电镀液的ph范围可扩大为2.7-3.5，其与目前市面上其他三价黑铬电镀剂最佳的ph范围仅为3.0-3.5，其使得电镀剂的ph可供选择范围更广，维护起来更加简便。
4、本发明的电镀液的电流密度范围范围实现能扩展到4-75a/dm2，与目前市面上其他电镀剂的电流密度范围相比较具有很大的提升，其的电流密度范围更加广泛。
5、使用本发明作为主盐调制出来的电镀液实现能在25-45℃的温度下对工件进行电镀，其与目前市面上其它体系的三价铬黑铬电镀剂对工件进行电镀的温度均在35-70℃的温度下才能对工件进行电镀相比较，本发明的电镀温度耗电量更低，更加节能，且其的沉积速度达到0.23μm/min以上，工件的镀层厚度在7微米以上，即其的沉积速度和镀层厚度均得以提高。
6、本发明虽然简化了调制工序和节约了其它添加剂和铬盐等物料，但采用其电镀出来的工件在cass实验下可达到9-10级，其满足了测试要求，且其的硬度、耐磨性、耐蚀性能和耐醋酸盐雾性与目前其他体系的三价黑铬电镀剂相比较均得到显著提高。
7、由本发明的配方及制作工艺得到的三价黑铬电镀剂不会产生对环境有污染的物质或气体，其的使用十分环保，且其不会腐蚀反应槽、容器或设备及不会降低设备的使用寿命，并符合了环保的要求。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：
氯化钾10-25份，
氯化铵20-30份，
硼酸25-40份，
三氯化铬15-25份，
硫氰酸钾1-5份，
蛋氨酸1-5份。
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：
氯化钾10-19份，
氯化铵21-30份，
硼酸31-40份，
三氯化铬15-25份，
硫氰酸钾1-5份，
蛋氨酸1-5份。
实施例1:
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：
氯化钾25份，
氯化铵25份，
硼酸25份，
三氯化铬20份，
硫氰酸钾2.5份，
蛋氨酸2.5份。
在其中一实施例中，蛋氨酸采用2-氨基-4-甲硫基丁酸、dl-甲硫氨酸、甲硫氨基酸和甲硫基丁氨酸之混合。
该调配简单的三价黑铬电镀剂的制作工艺：先按上述份数分别对氯化钾、氯化铵、硼酸、三氯化铬、硫氰酸钾和蛋氨酸进行称重备料；其次，将氯化钾、氯化铵和硼酸作为主料投入混合釜中，直至将氯化钾、氯化铵和硼酸搅拌均匀为止；再次，将三氯化铬投入到混合釜中，直至将氯化钾、氯化铵、硼酸和三氯化铬搅拌均匀为止；最后，将硫氰酸钾和蛋氨酸投入到混合釜中，并将混合釜的搅拌转速设置为40r/min，混合釜在常温的条件下对投入其内的物料搅拌1.5小时后便制成三价黑铬电镀剂；上述投料顺序、上述搅拌转速和上述搅拌时间的设计能使混合后的物料的颜色从白色变为绿色，而采用该配方及采用该制作工艺生产出来的三价黑铬电镀剂的颜色最终能直接呈现铬原色，以解决传统及现有的三价铬电镀剂的颜色是白色的，其在制作工艺当中需添加其他添加剂来调整电镀剂的颜色才能使其呈现铬原色，此外，采用上述配方及上述制作工艺得到的三价黑铬电镀剂还无需额外添加铬盐来维持槽液的铬浓度，使其实现能简化添加铬盐的工序、简化溶解铬盐和简化频繁分析铬离子的工序，进而使其能大大提升开缸的进度及缩短电镀剂的调制时间，并实现了能节约采购铬盐的成本。
实施例2:
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：
氯化钾18份，
氯化铵23份，
硼酸35份，
三氯化铬23份，
硫氰酸钾3份，
蛋氨酸4份。
在其中一实施例中，蛋氨酸采用2-氨基-4-甲硫基丁酸、dl-甲硫氨酸、甲硫氨基酸、甲硫基丁氨酸、dl-2-氨基-4-甲硫基丁酸、dl-蛋氨酸、混旋蛋氨酸和甲硫氨酸中的一种。
该调配简单的三价黑铬电镀剂的制作工艺：先按上述份数对氯化钾、氯化铵、硼酸、三氯化铬、硫氰酸钾和蛋氨酸进行称重备料；其次，将氯化钾、氯化铵和硼酸作为主料投入混合釜中，直至将氯化钾、氯化铵和硼酸搅拌均匀为止；再次，将三氯化铬投入到混合釜中，直至将氯化钾、氯化铵、硼酸和三氯化铬搅拌均匀为止；最后，将硫氰酸钾和蛋氨酸投入到混合釜中，并将混合釜的搅拌转速设置为35r/min，混合釜在常温的条件下对投入其内的物料搅拌2小时后便制成三价黑铬电镀剂；上述投料顺序、上述搅拌转速和上述搅拌时间的设计能使混合后的物料的颜色从白色变为绿色，而采用该配方及采用该制作工艺生产出来的三价黑铬电镀剂的颜色最终能直接呈现铬原色，以解决传统及现有的三价铬电镀剂的颜色是白色的，其在制作工艺当中需添加其他添加剂来调整电镀剂的颜色才能使其呈现铬原色，此外，采用上述配方及上述制作工艺得到的三价黑铬电镀剂还无需额外添加铬盐来维持槽液的铬浓度，使其实现能简化添加铬盐的工序、简化溶解铬盐和简化频繁分析铬离子的工序，进而使其能大大提升开缸的进度及缩短电镀剂的调制时间，并实现了能节约采购铬盐的成本。
实施例3:
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：
氯化钾15份，
氯化铵27份，
硼酸33份，
三氯化铬19份，
硫氰酸钾4份，
蛋氨酸3份。
在其中一实施例中，蛋氨酸采用dl-2-氨基-4-甲硫基丁酸、dl-蛋氨酸、混旋蛋氨酸和甲硫氨酸之混合。
该调配简单的三价黑铬电镀剂的制作工艺：先按上述份数对氯化钾、氯化铵、硼酸、三氯化铬、硫氰酸钾和蛋氨酸进行称重备料；其次，将氯化钾、氯化铵和硼酸作为主料投入混合釜中，直至将氯化钾、氯化铵和硼酸搅拌均匀为止；再次，将三氯化铬投入到混合釜中，直至将氯化钾、氯化铵、硼酸和三氯化铬搅拌均匀为止；最后，将硫氰酸钾和蛋氨酸投入到混合釜中，并将混合釜的搅拌转速设置为30r/min，混合釜在常温的条件下对投入其内的物料搅拌1.8小时后便制成三价黑铬电镀剂；上述投料顺序、上述搅拌转速和上述搅拌时间的设计能使混合后的物料的颜色从白色变为绿色，而采用该配方及采用该制作工艺生产出来的三价黑铬电镀剂的颜色最终能直接呈现铬原色，以解决传统及现有的三价铬电镀剂的颜色是白色的，其在制作工艺当中需添加其他添加剂来调整电镀剂的颜色才能使其呈现铬原色，此外，采用上述配方及上述制作工艺得到的三价黑铬电镀剂还无需额外添加铬盐来维持槽液的铬浓度，使其实现能简化添加铬盐的工序、简化溶解铬盐和简化频繁分析铬离子的工序，进而使其能大大提升开缸的进度及缩短电镀剂的调制时间，并实现了能节约采购铬盐的成本。
实施例4:
一种调配简单的三价黑铬电镀剂，其由下列组份按照重量份数制成：
氯化钾17份，
氯化铵22份，
硼酸38份，
三氯化铬21份，
硫氰酸钾2份，
蛋氨酸5份。
在其中一实施例中，蛋氨酸采用甲硫氨基酸、甲硫基丁氨酸、dl-蛋氨酸、混旋蛋氨酸和甲硫氨酸之混合。
该调配简单的三价黑铬电镀剂的制作工艺：先按上述份数对氯化钾、氯化铵、硼酸、三氯化铬、硫氰酸钾和蛋氨酸进行称重备料；其次，将氯化钾、氯化铵和硼酸作为主料投入混合釜中，直至将氯化钾、氯化铵和硼酸搅拌均匀为止；再次，将三氯化铬投入到混合釜中，直至将氯化钾、氯化铵、硼酸和三氯化铬搅拌均匀为止；最后，将硫氰酸钾和蛋氨酸投入到混合釜中，并将混合釜的搅拌转速设置为37r/min，混合釜在常温的条件下对投入其内的物料搅拌1.6小时后便制成三价黑铬电镀剂；上述投料顺序、上述搅拌转速和上述搅拌时间的设计能使混合后的物料的颜色从白色变为绿色，而采用该配方及采用该制作工艺生产出来的三价黑铬电镀剂的颜色最终能直接呈现铬原色，以解决传统及现有的三价铬电镀剂的颜色是白色的，其在制作工艺当中需添加其他添加剂来调整电镀剂的颜色才能使其呈现铬原色，此外，采用上述配方及上述制作工艺得到的三价黑铬电镀剂还无需额外添加铬盐来维持槽液的铬浓度，使其实现能简化添加铬盐的工序、简化溶解铬盐和简化频繁分析铬离子的工序，进而使其能大大提升开缸的进度及缩短电镀剂的调制时间，并实现了能节约采购铬盐的成本。
上述实施例1-4是采用本发明的配方及制备方法制成的三价黑铬电镀剂调配出来电镀液与采用目前市面上的其他体系三价黑铬电镀剂调配出来的电镀液分别对材质、重量及形状均相同的工件进行电镀，工件在电镀后的各项性能对比数据如下表：
从上表可知，采用本发明的配方及制备方法制得的调配简单的三价黑铬电镀剂，其的颜色是呈铬原色的，而采用目前市面上其它体系三价铬电镀剂制作出来的颜色是白色的，导致其需要在调制工序中添加其它添加剂（如颜色调整剂）来改变其的颜色，使其的颜色接近铬原色，即本发明免去了添加其它添加剂的工序，从而实现能简化制作工序及缩短工艺的制作时间；采用本发明的配方及制备方法制作出来的三价黑铬电镀剂能在25-30℃的常温下进行电镀操作，其的沉积速度在0.23μm/min—0.35μm/min，即其的沉积速度达到了0.23μm/min以上，其与目前市面上其它体系的三价黑铬电镀剂的沉积速度在0.02-0.1相比较，其的沉积速度得以显著的提高；而其的镀层厚度在7-10微米（即在7微米以上），其的镀层厚度与采用目市面的其它三价黑铬电镀剂的镀层厚度相比较，其的镀层厚度更加层；而其的电镀液的ph值范围能扩展到2.7-3.5，其与市面上其它体系的三价黑铬电镀剂的电镀液的ph值范围在3.0-3.5相比较，其ph值的可供选择范围更加广，而ph值范围的扩展能使其维护起来更加简便；同时，随着其电镀时间的递增，其电镀电流密度范围能从4a/dm2扩展到75a/dm2，即其的电镀电流密度扩展范围的4a/dm2-75a/dm2；其的cass实验（cass实验是指对工件的金属覆盖层进行铜加速醋酸盐雾试验）经72小时测试达到9-10级，采用其电镀后的工件的硬度在880hv-920hv,即采用其电镀后的工件的硬度在880hv以上；且其的电镀液在对工件进行电镀的过程中无需单独添加铬盐来维持槽液中铬的浓度，使其不但无需浪费时间等待铬盐溶解，其还避免了需要分析铬离子的频率，进而其实现了能简化制备工艺及节约了购买铬盐和颜色调整剂的成本，即其即使减少了调制工序，但其的沉积速度、防腐性能和耐醋酸盐雾性均没有因此而减弱，还得以显著的提高。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。