三价铬沉积物的颜色控制的制作方法

技术领域：
本发明一般涉及一种调整以及控制三价铬沉积物的颜色的方法。
背景技术：
：镀铬对于许多金属终饰(metalfinishing)的应用是一种涂敷的选择，且对铬的明亮与光泽成品的需求也是持续增长的。铬可抵抗来自其它终饰的竞争性的挑战，这是因为其无与伦比的美感以及优异的技术能力，包括腐蚀性能以及多基板能力。铬被广泛地用于装饰镀铬和硬镀铬的金属终饰工业中。传统上是从包含六价铬的电解液来电镀铬，但在过去的五十年中，已做了许多尝试去开发使用仅含有三价铬离子的电解液进行镀铬的商业上可接受的方法。产生使用含有三价铬盐的动机原因在于六价铬存在严重的健康及环境危害性。来自六价铬为主的溶液的废液产生重要的环境上的关注，以及六价铬浴在弃置前需要特别的处理以符合规范。因此，六价铬离子和用于镀敷六价铬的溶液具有包括不断增加的弃置镀敷浴与清洗水的成本在内的技术上的限制。三价铬镀敷溶液在金属终饰工业中相对于六价铬镀敷溶液由于多种理由而成为越来越受欢迎的另外选择，其包括增加的均镀能力以及较低的毒性。用于三价铬溶液中的总铬金属浓度也显著地低于六价铬镀敷溶液的总铬金属浓度，且除了该溶液较低的黏度外，减少的金属会导致较少的废酸洗液和废水处理。由于其优异的均镀能力，三价铬浴通常还产生与六价铬浴相比较的较少的瑕疵并可增加储架密度(rackdensity)。三价铬镀敷速率与沉积物的硬度也与六价铬相似，且三价铬电解液也在与六价铬电解液相同的温度范围下进行操作。然而，三价铬电解液较六价铬电解液具有对金属杂质更高的敏感度。杂质可通过离子交换的手段或通过沉淀剂后过滤而移除。三价铬电解液的两种主要浴化学组成(bathchemistry)是以氯化物与硫酸盐为主。在一些例子中，硫酸盐为主的系统基于多种理由较氯化物为主的系统更有益。例如，来自硫酸盐为主的系统的沉积物具有更高的纯度，其会导致较佳的腐蚀保护以及接近六价铬的颜色。该硫酸盐为主的系统的化学组成也为低腐蚀性，其防止该镀敷环境以及成分区域的劣化。就以往经验而言，三价铬沉积物的颜色比六价铬沉积物的颜色深。而此问题已经大幅地减少，在两种终饰之间仍然会有轻微的色差。三价铬沉积物基本以两种形式进行制备：第一种形式是尽可能地模仿接近六价铬的颜色，而第二种形式是特别地设计用于提供一种不同的颜色以产生所需的美容修饰效果。另外，深色的三价铬涂敷在工业上越来越受欢迎。能够承受六价铬的测试标准的深色且明亮的终饰外观是许多应用所期望的，且深色三价铬溶液已被研发成符合外观以及技术要求两者。对于这些溶液，相较于六价铬期望呈现优异的覆盖和均镀能力、在较大范围的电流密度下的一致的颜色以及低金属操作的优点。颜色添加剂很难分析和控制，因此要达到颜色的一致性也是困难的。希望提供一种用于分析和控制三价铬沉积物颜色的手段以保持沉积物颜色的一致性。技术实现要素：本发明的目的是提供一种分析三价铬沉积物的颜色的方法。本发明的另一目的是提供一种控制三价铬沉积物的颜色的方法。本发明的再一目的是提供控制添加多种颜色增强添加剂至三价铬镀敷浴的方法。本发明的还一目的是提供具有一致颜色的三价铬沉积物。为此目的，在一具体实施例中，本发明一般涉及一种控制三价铬沉积物的颜色的方法，该方法包含下列步骤：a)测量三价铬沉积物标准品的颜色；b)添加一种或多种颜色增强添加剂至三价铬电解液中；c)使基板与该含有一种或多种颜色增强添加剂的三价铬电解液接触，以将颜色增强的三价铬沉积物沉积于该基板上；d)测量该颜色增强的三价铬沉积物的颜色；e)将该颜色增强的三价铬沉积物的颜色与该标准品的颜色比较；以及f)如有必要，且如果该颜色增强的铬沉积物的颜色落在该标准品的颜色所期望的光学变化之外，调整该三价铬电解液中的该一种或多种颜色增强添加剂的量。在另一个具体实施例中，本发明一般涉及一种控制三价铬沉积物的颜色的方法，该方法包含下列步骤：a)使用分光光度计测量三价铬沉积物标准品的颜色以确定第一CIELABL*值；b)将一种或多种颜色增强添加剂添加至三价铬电解液中；c)使基板与该含有一种或多种颜色增强添加剂的三价铬电解液进行接触，以将颜色增强的三价铬沉积物沉积于该基板上；d)使用分光光度计测量该颜色增强的三价铬沉积物的颜色，以确定该颜色增强的三价铬沉积物的CIELABL*值；e)将该颜色增强的三价铬沉积物的CIELABL*值与该标准品的第一CIELABL*值进行比较；以及f)如果该颜色增强的铬沉积物的CIELABL*值落在该标准品的第一CIELABL*值所期望的光学变化之外，且如有必要，调整该三价铬电解液中的该一种或多种颜色增强添加剂的量。附图说明图1表示将第一颜色增强添加剂(A部分)添加至三价铬电解液浴的三价铬沉积物的L*值的示意图。图2表示将第二颜色增强添加剂(B部分)添加至三价铬电解液浴的三价铬沉积物的L*值的示意图，表示L*值。具体实施方式本发明的发明人已经确定，预测用以调整和控制三价铬沉积物颜色所需的各种添加剂的量是有可能的。本发明一般涉及一种使用分光光度计以及测量标准赫尔槽板(Hullcellpanel)或处理组件的颜色，以管理由三价铬浴所制造的颜色，然后精确地调整影响颜色范围的成分化学的方法。在一个具体实施例中，本发明一般涉及一种控制三价铬沉积物的颜色的方法，该方法包含下列步骤：a)测量三价铬沉积物标准品的颜色；b)将一种或多种的颜色增强添加剂添加至三价铬电解液中；c)使基板与该含有一种或多种颜色增强添加剂的三价铬电解液进行接触，以将颜色增强的三价铬沉积物沉积于该基板上；d)测量该颜色增强的三价铬沉积物的颜色；e)将该颜色增强的三价铬沉积物的颜色与该标准品的颜色进行比较；以及f)如有必要，且如果该颜色增强的铬沉积物的颜色落在该标准品颜色所期望的光学变化之外，调整该三价铬电解液中的该一种或多种颜色增强添加剂的量。如上所述，三价铬浴的两种主要浴化学组成是以氯化物和硫酸盐为主。典型的氯化物类型的三价铬电解液浴包含：典型的硫酸盐类型的三价铬电解液浴包含：润湿剂被广泛地用于降低溶液的表面张力，其具有使在沉积物中形成的孔洞最小化的功效。合适的润湿剂的例子包括硫酸盐类型的铬电解液浴的月桂基硫酸钠以及乙基己基硫酸钠。对于氯化物类型的电解液浴，用以列举而非限制，该润湿剂可为不含硫的非离子界面活性剂，诸如烷基酚类的聚乙二醇醚类。也可添加缓冲液以维持电解液溶液的pH值在所期望的水平。合适的缓冲液包括甲酸、乙酸和硼酸。在一个具体实施例中，该缓冲液为硼酸。在通常的过程中，将待镀敷的表面浸渍于含有三价铬电解液的水性电解液浴中，且电流穿过该浴以将铬电沉积于该表面上。对于所有溶液，该沉积物的物理形式可经由添加均镀剂(levelingagent)或增亮剂而被修改或调整，此均镀剂可辅助均匀的沉积物的形成，而增亮剂可促进明亮涂层的沉积。基于特定情况下，可能需要其它化学添加剂以辅助阳极的溶解，以及改变溶液或沉积物的其它特性。另外，溶液也可包含络合剂或导电性盐类。再者，铬电解液浴还可包含用于铬沉积物的颜色控制的一种或多种添加剂。这些一种或多种添加剂包括二氧化硅(silica)、硫以及磷酸，其中二氧化硅和硫是作为颜色控制的基本要素。在一些浴化学中，磷酸可用于赋予额外的腐蚀性能以及非刻意地使该沉积物变为深色。发明人发现沉积物的颜色会因其它浴添加剂或操作条件而受到轻微地影响。铜和镍的污染会影响颜色，而这倾向于造成电流密度的特定化以及导致对性能的其它有害的效果，包括劣化沉积物的耐腐蚀性。因此，期待使用离子交换来管理污染层级以及最小化任何对颜色及/或性能的影响。在另一个具体实施例中，本发明一般涉及一种控制三价铬沉积物的颜色的方法，该方法包含下列步骤：a)使用分光光度计测量三价铬沉积物标准品的颜色以确定第一CIELABL*值；b)将一种或多种颜色增强添加剂添加至三价铬电解液中；c)使基板与该含有一种或多种颜色增强添加剂的三价铬电解液接触，以将颜色增强的三价铬沉积物沉积于该基板上；d)使用分光光度计测量该颜色增强的三价铬沉积物的颜色，以确定该颜色增强的三价铬沉积物的第二CIELABL*值；e)将该第一CIELABL*值与该第二CIELABL*值比较；以及f)如有必要，且如果该颜色增强的铬沉积物的第二CIELABL*值落在第一CIELABL*值所期望的光学变化之外，调整该三价铬电解液中的该一种或多种颜色增强添加剂的量。CIEL*a*b*(CIELAB)是由国际照明委员会所具体指定的色彩空间，并被创建而作为一种与设备无关的模型(deviceindependentmodel)以用于参考使用。该L*a*b*色彩空间包括所有可观察到的颜色，而该L*a*b*色彩空间最重要的特性之一是与设备无关，其意味该颜色与其创建的性质无关。CIELAB的三个坐标代表颜色的亮度(L*＝0产生黑色以及L*＝100是指漫射的白色(反射的白色可为更高))，其位于红色/紫红色与绿色之间(a*，负值表示绿色，而正值表示紫红色)，其位于黄色和蓝色之间(b*，负值表示蓝色，而正值表示黄色)。L*、a*以及b*的非线性关系意图在于模仿眼睛的非线性反应。进一步地，在L*a*b*色彩空间中成分的一致性变化是针对所观察到的颜色的一致性变化，所以在L*a*b*中介于任何两种颜色之间的相对可感知的差异可藉由处理如三维空间中的一点的每一种颜色(以该三个成分L*a*b*)以及藉由测量介于它们之间的欧氏距离(Euclideandistance)而近似。该a*和b*轴的大致范围为-60～+60。δ值也与CIELAB色标(colorscale)相关。ΔL*、Δa*以及Δb*指出标准品与样本在L*、a*以及b*中彼此相差多少。这些δ值通常用于质量控制或配方调整。耐受度(tolerance)也可针对这些δ值设定。超出耐受度的δ值表示介于该标准品与该样本之间的差异太大。ΔE*作为总色差也可进行计算。该ΔE*为单一数值，其考虑到该样本与该标准品的L*、a*以及b*之间的差异。如果该ΔE*超出耐受度，并不表示何种参数超出耐受度。如本文所述，本发明的特定实施例涉及“深色颜色”的铬沉积物。如此处使用的“深色”或“深色颜色的”是指黑色的材料以及具有在色调上接近黑色的颜色的材料，其包括，例如深灰色、深蓝色、深绿色、深棕色等。在特定实施例中，该深色颜色的铬沉积物能够依据铬电解液的特定组合物以及所期望的沉积物的色调而制备具有介于60与80之间的CIELABL*值的涂层。依据本发明，使用者首先配置以氯化物或硫酸盐浴化学为主的三价铬镀敷电镀液。使用者获得具有所需颜色的三价铬沉积物的初始基准读数，其通过分光光度计测量初始CIELABL*值。接着，使用者将一种或多种颜色增强添加剂添加至三价铬电解液，在将该颜色增强添加剂添加至三价铬电解液中之后，基于从该电解液中已镀敷的三价铬沉积物获得第二读数。基于特定浴化学，接着进行调整以符合该标准品CIELAB的操作范围。该颜色读数可因此维持于特定范围中。例如，该颜色读数可维持于+/-2ΔE*单位中，其被认为是一种通常几乎不会被观察到的合理的光学变化。在一个具体实施例中，用于该铬沉积物的颜色控制的一种或多种添加剂包含硫氰酸根离子和/或纳米胶状二氧化硅。其它含硫或二氧化硅的添加剂或添加剂的组合也可用于本发明的实践上。一般而言，该CIELABL*读数用于每一个依据前述的程序的特定三价铬电解液的已处理的批次中，直到建立对于每个设备的工作范围以及限制。当该读数显示来自该处理的标准品的接近+/-2ΔE*单位的变化(或其它特定的变化)时，添加颜色增强添加剂来进行调整。因此，可以发现对于特定三价铬电解浴，可以获得该三价铬沉积物的CIELABL*值，且该值可以通过添加具体的已确定的颜色增强添加剂的量而进行调整，以维持该三价铬沉积物的CIELABL*值在一特定范围内，以精确地控制和维持由该电解液镀敷的三价铬沉积物的一致性。表1提供各种三价铬电解制程的三价铬沉积物的典型CIELABL*值以及六价铬沉积物的CIELABL*值。表1各种三价铬电解液的典型CIELAB和ΔE值*。(TriMacIIITM、以及MACromeTMCL3可购自MacDermid公司，沃特伯里，康涅狄格州)。实施例1：测量来自标准赫尔槽板的CIELABL*颜色读数，且CIELABL*颜色读数与两种不同的颜色增强添加剂(A部分和B部分)的不同的浓度相关。从该信息可知，预测用于调整和控制该沉积物的颜色所需的添加物的量是有可能的。根据制程和基于氯化物的浴化学制备组合物。在该制程中，测量来自标准赫尔槽板的CIELABL*值且该值与第一颜色增强添加剂(含有硫氰酸根离子的溶液，A部分)以及第二颜色增强添加剂(含有胶状二氧化硅，B部分)的不同的浓度相关。从该信息可知，预测用于调整和控制该沉积物的颜色所需的添加物的量是有可能。A部分和B部分的L*值由下述的表2和表3提供。另外，图1为表示A部分添加剂如何影响沉积物颜色的示意图。图2为表示B部分添加剂如何影响沉积物颜色的示意图。因此，可以发现确定添加多种颜色增强添加剂后的L*值是有可能的，且使用这些数值以确定必须添加至该三价铬电解液浴的颜色增强添加剂的量，以维持镀敷浴和因而镀敷的铬沉积物的颜色的一致性。表2：A部分的读数A部分的浓度(ml/l)L*058.9255.6453.7653.0852.71052.5表3：B部分的读数B部分的浓度(ml/l)L*063.9256.3452.7651.8850.71052.9进一步地，当本发明已在本文描述调整三价铬沉积物的颜色的内容，其也可以预见其它镀敷沉积物的颜色亦可使用本文描述的方法进行调整和控制。因此，可以预见本发明能够用于控制各种电解溶液和无电镀镀敷溶液的颜色，其中使用各种颜色增强添加剂，并期望对已镀敷沉积物进行严格的颜色控制。当前第1页1 2 3