保持三价铬电镀浴电镀效率的仪器和方法
【专利说明】保持Ξ价铭电媳浴电媳效率的仪器和方法
[oow] 相关申请
[0002] 本申请要求2013年1月提交的美国临时申请No. 61/750, 974的优先权，该申请的 主题W引用方式全文并入本文。
【背景技术】
[0003] Ξ价铭电锻溶液用于制备沉淀物，该沉淀物具有W下特征：在颜色和耐腐蚀性方 面使六价铭溶液的特征接近于更加有利于环境的电解质的特征。此外，Ξ价铭溶液还可W 配制制备令人满意的"变暗的"沉淀物。该沉淀物通常称为"黑色的"或"烟熏的"，但是为 了讨论，本文仅称为"变暗的"。运些"变暗的"沉淀物是由化学组成与用于产生标准沉淀物 的溶液极为相似的溶液产生的，其中使用添加剂（其为带有硫的化合物）增强。
[0004] 发明概述 阳0化]本文所述的实施方案设及用于保持Ξ价铭电锻浴效率的仪器。该仪器可W用于在 工件上电锻至少10微英寸厚的变暗的Ξ价铭沉淀物。所述的仪器包括：电锻浴，其包含Ξ 价铭离子和硫化合物；W及紫外0JV)福射源，其为电锻浴提供在一定时间内有效抑制电锻 浴电锻效率降低的UV福射。所述的仪器可W进一步包括电锻浴中的阴极工件，W及与电锻 浴接触的阳极。电锻浴在仪器操作时在阴极工件上提供变暗的Ξ价铭涂层。
[0006] 在电锻浴中提供的硫化合物可W潜在地降低电锻浴的电锻效率，并且可W向电锻 浴提供有效抑制电锻效率降低的波长和持续时间的UV福射。在一些实施方案中，可W提供 波长为大约400皿至大约100皿、大约300皿至大约100皿、或者大约250皿至大约150皿 的UV福射来抑制电锻效率的降低。 阳007]在其他的实施方案中，所述的仪器可W包括电锻组件，其中包含至少一部分电锻 浴，并且其中阴极工件被电锻。此外，所述的仪器还可W包括包含UV福射源的UV处理组件。 UV处理组件可W与电锻组件是流体连通的，运样电锻浴由电锻组件流动通过UV处理组件， 并返回至电锻组件。在一些实施方案中，电锻浴流动通过UV处理组件并由此进行UV处理 在阴极工件的电锻过程中基本是连续的。
[0008] 本文所述的其他实施方案设及用于将变暗的Ξ价铭电锻物施加在工件上的仪器。 该仪器包括：电锻浴，其包含Ξ价铭离子和有效使Ξ价铭电锻物变暗的量的硫化合物；W 及紫外（UV)福射源，其为电锻浴提供在电锻工件过程中有效抑制电锻浴电锻效率降低的 UV福射。所述的仪器可W进一步包括电锻浴中的阴极工件，W及与电锻浴接触的阳极。施 加于工件上的变暗的Ξ价铭电锻物可W具有至少大约10微英寸的厚度。
[0009] 电锻浴中所包含的硫化合物可W潜在地降低电锻浴的电锻效率，并且可W向电锻 浴提供有效抑制电锻效率降低的波长和持续时间的UV福射。在一些实施方案中，可W提供 波长为大约400皿至大约100皿、大约300皿至大约100皿、或者大约250皿至大约150皿 的UV福射来抑制电锻效率的降低。
[0010] 在其他的实施方案中，所述的仪器可W包括电锻组件，其中包含至少一部分电锻 浴，并且其中阴极工件被电锻。此外，所述的仪器还可W包括包含UV福射源的UV处理组件。 uv处理组件可W与电锻组件是流体连通的，运样电锻浴由电锻组件流动通过uv处理组件， 并返回至电锻组件。在一些实施方案中，电锻浴流动通过UV处理组件在阴极工件的电锻过 程中基本是连续的。
[0011] 其他的实施方案设及用于保持Ξ价铭电锻浴效率的方法。所述的方法包括提供电 锻浴，其包含Ξ价铭离子和硫化合物。然后，电锻浴中提供的阴极工件被电锻，从而在阴极 工件上产生变暗的Ξ价铭电锻物。可W在电锻阴极工件的过程中和/或在电锻阴极工件之 后，使用在一定时间内有效抑制电锻效率降低的紫外0JV)福射来处理电锻浴。
[0012] 在一些实施方案中，电锻浴中所包含的硫化合物可W潜在地降低电锻浴的电锻效 率，并且可W向电锻浴提供有效抑制电锻效率降低的波长和持续时间的UV福射。例如可 W提供波长为大约400皿至大约100皿、大约300皿至大约100皿、或者大约250皿至大约 150nm的UV福射来抑制电锻效率的降低。
[0013] 在其他的实施方案中，电锻组件中包含至少一部分电锻浴，其中阴极工件被电锻， 并且由UV处理组件的UV福射源来提供UV福射。UV处理组件可W与电锻组件是流体连通 的，运样电锻浴由电锻组件流动通过UV处理组件，并返回至电锻组件。电锻浴流动通过UV 处理组件在阴极工件的电锻过程中可W是基本连续的。
[0014] 附图简述
[0015] 参照附图，在考虑W下说明时，本发明及其优点将变得更加显而易见，其中：
[0016] 图1为根据一个实施方案，Ξ铭电锻仪器的示意图；
[0017] 图2为根据另一个实施方案，立铭电锻仪器的示意图；W及 [001引图3为根据一个实施方案，UV处理组件的示意图。
[0019] 发明详述
[0020] 本文所述的实施方案设及用于保持Ξ价铭电锻浴效率的仪器和方法，W及用于将 变暗的Ξ价铭电锻物施加于工件上的仪器。"变暗的Ξ价铭电锻物"是指Ξ价铭沉淀物，其 具有变暗的、黑色的或烟熏状的色调，并且由Ξ价铭电锻浴或溶液电锻得到。
[0021] 所述的仪器包括：电锻浴，其包含Ξ价铭离子和有效使Ξ价铭电锻物变暗的量的 硫化合物；W及紫外扣V)福射源，其为电锻浴提供在电锻工件过程中有效抑制电锻浴电锻 效率降低的UV福射。
[0022] 在Ξ价铭电锻浴中所提供的硫化合物（用于提供变黑的Ξ价铭沉淀物）往往影响 电锻浴，运样包含此类硫化合物的电锻浴随着电锻浴的老化而失去电锻效率。随着电锻效 率的损失，随之而来的是在特定的电锻时间段内电锻厚度的损失。电锻厚度的损失导致沉 淀物对各种环境因素的奶腐蚀性降低。当然，耐腐蚀性降低意味着首先被锻铭的任何装置 的有效使用寿命都降低。
[0023] 简单的解决方法仅仅是增加电锻时间W弥补电锻效率的损失。尽管在小规模上具 有有效的解决方法，但是对于高制备环境而言是不可行的，其中在所述的环境中，自动化的 电锻生产线必须使电锻循环尽可能地依次地保持很短，W保持高的生产量。
[0024] 实践经验显示，根据工作加载和溶液体积，在操作4至6个月后，电锻效率可W降 低超过75%。一些降低是不可避免的，但是由于更换部分或全部的溶液W恢复电锻效率是 昂贵的（来自新化学品的费用W及与适当地处理废液有关的成本），所W将给定时间框内 的最小厚度保持更长的时间是理想的。
[00巧]已经发现硫化合物对Ξ铭电锻浴效率的损害作用可W通过W下方法来抑制或降 低：使用UV福射将电锻浴处理有效抑制电锻效率降低的持续时间。不希望被理论所束缚， 据信来自硫化合物的硫在电锻过程中可W通过取代反应而渗透铭配位层，并使铭是不可电 锻的。硫络合的Cr的净效应是电锻浴反应，如同铭浓度降低。向Ξ铭电锻浴施加UV福射 可W潜在地将与铭络合的硫/硫化物/亚硫酸盐氧化成硫酸盐，而不会将Ξ价铭氧化成不 理想的六价状态。运可W相应地抑制由硫化合物导致的Ξ铭电锻浴效率的降低。
[00%] 图1示出了根据一个实施方案的电锻仪器10。电锻仪器10包括电锻组件12,其 包含水性Ξ价铭电锻浴14。Ξ价铭电锻浴14包含Ξ价铭和变变暗作用的硫化合物，该硫化 合物有利于在电锻时变暗的Ξ价铭沉淀物的沉淀。电锻组件12可W为由合适材料（例如 聚丙締或聚乙締）构成的罐或容器。
[0027] 阴极工件16和阳极18浸溃于电锻浴14中。阴极工件16可W为常用于电锻的任 何工件。可W用作阴极工件并且可W使用Ξ价铭电锻的基底的代表性实例包括多种金属， 例如工程钢、碳钢、不诱钢、飞机用钢、侣及其合金、铜及其合金、钢及其合成、W及儀及其合 金。阴极工件可W具有多种形状，例如似片状、长方形、似柱状、圆柱形和球形。
[00測电锻浴14内的阳极18可W由合适的材料制备，例如碳、锻销的铁、销、氧化银涂敷 的铁、或氧化粗涂敷的铁。可溶的铭阳极由于六价铭的形成，通常是不合适