专利名称：低浓度常温镀(微孔)铬添加剂及其应用工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是表面处理技术中的镀铬工艺。
镀铬技术应用于生产以来，一直以铬酐(溶于水后称为铬酸)为电解液的主要成分。镀铬时，铬酸在少量的硫酸根(或其它阴离子)摧化下，于50℃左右温度，以每平方分米面的镀件施加15-40安培直流电而得光亮镀层。铬酸具有很大毒性，它对人体和自然环境危害很大，因此，生产中不影响镀层质量的条件下，都希望使用低铬酸浓度的电解液。然而，低铬酸浓度的电解液覆盖能力(深镀能力)差，获得光亮镀层的电流范围窄，槽电压高，不利于批量生产，应用受到限制，习惯上按电解液中铬酸含量的高低分为高中低铬酸镀铬工艺，中等浓度的电解液含铬酸为250克/升，它使用较普通，通常又称标准镀铬工艺，为了降低电解液中铬酸含量和沉积光亮铬层的温度和电流密度，国内外工程技术人员通常向镀铬溶液中加入氟化物、氟硅酸盐、氟硼酸盐和镨钕的氢氧化物来实现低铬酸镀铬工艺，如专利申请号为87102034A的一种镀铬添加剂及其应用工艺，这些新加入电解液中的添加剂都含有氟离子，含氟的酸根对电镀设备腐蚀大，维护要求高，它的废水处理也较麻烦，不利于普及。
上述两种类型的镀铬工艺，得到的铬镀层的裂纹粗而集中，它在实际使用过程中抗电化腐蚀性能差，腐蚀电流通过粗而集中的铬裂纹向基体金属纵向侵蚀，造成无裂纹处铬层还完好的情况下，有裂纹处被保护的基本金属却已生锈的现象。几十年来，国内外专业工作者试图想获得光亮的无裂纹镀铬层，至今无结果。但人们发现在相同条件下，微裂纹铬和微孔铬抗电化腐蚀性比标准工艺镀铬层抗电化腐蚀性大大提高，因此人们相继寻找电镀裂纹铬的方法来改善镀层的抗电化腐蚀性能。目前国内外采取的镀微孔铬的方法是零件镀完亮镍以后，再镀一层光亮的镍封。镍封工艺的电解液中，要添加粒度要求极细的不导电颗粒如氟化硅，目前主要靠进口，在生产时，通过搅拌使氧化硅均匀分散在电解液中，让它随镍一起沉积在零件表面，利用氧化硅的不导电性，使其上面不能沉积铬从而产生微孔型镀铬层，不言而喻，镍封上的氧化硅分布是否均匀是决定产生的微孔是否分布均匀，即镀层质量的关键，同时镍封上电镀铬的厚度要求也很严，铬层过薄，孔隙率达不到要求，铬层过厚，微孔再沉积铬的搭桥现象也使微孔数目下降，总之，由于工艺复杂，成本高，操作麻烦，也难普及。
本发明的目的就是提供一种添加剂及其应用工艺，在达到降低镀铬电解液中铬酸浓度，降低温度、提高电流效率，降低能耗，减少污染，提高效率的同时，可以直接在镀铬电解液中获得质量好，抗蚀性高，成本低的微孔型镀铬层。
本发明提供的低浓度常温镀(微孔)铬添加剂，其特征是由铕、钾、钆、镁、钕、钠、镧的氧化物或其盐类组成主添加剂，不含任何氟化物，由镧、钆、钠的盐类和酯肪醇硫酸钠以及烷基磺酸钠组成的辅助添加剂，按照工艺规范(见附表一)投入镀铬电解液中，即可实现本工艺。
根据上述工艺规范，应用本发明专利的添加剂的镀铬工艺特征是CrO-24浓度为100-200克/升;CrO-24∶SO-24＝100∶1;本添加剂的主型2-7克/升，辅型0.01-0.02克/升。工艺条件为电解液温度在25℃上均可，阴极电流密主5-15安/平方分米。阳极组成铅或铅合金;阴阳极面积比阴∶阳＝1∶2-3，无需抽风或添加F-53泡沫抑雾剂，由于整个镀铬电解液(包括标准工艺和近年来新工艺)阴离子含量(如硫酸根)不在于多，而视阴离子与铬酸的比例是否合适，近年来，低铬酸镀铬工艺的铬酸与硫酸根比例小于标准工艺，它使标准工艺转换为低铬酸镀铬工艺时，首先必须降低硫酸根，而准确降低硫酸根需要的时间较长，造成转换工艺过程费工费时，影响生产。本发明的电解液中铬酸与硫酸根的比例同标准镀铬工艺完全一致，即CrO-24∶SO-24＝100∶1，所以标准工艺的电解液转换成本工艺时，只需用清水稀释铬酸的浓度后，再投入本发明的添加剂，无需调整硫酸根，它有利于化验和习惯上的使用以及大范围的推广普及。
本发明适用性广，凡是传统工艺能进行的，本工艺同样可以适应，镀一般铬层时，主添加剂加入量为2克/升，在镀微孔铬时，主添加剂加入量为5-7克/升，应用本发明，可以在铜、铜锡合金、镍、镍铁合金和不锈钢上镀防护-装饰性铬以及铁、钢、合金钢上镀硬铬。在本发明的电解液中加入5-20克/升氟化钠，就可应用滚镀铬和钝化发光后的铜锡合金条上镀铬，传统工艺进行滚镀铬时，由于电流效率低，大地流穿透滚桶困难而难镀铬，同时，电解液温度高，容易使塑料滚桶和塑槽损坏，一直不能大规模电镀，而本发明工艺电流效率高，电解液温度低，能充分发挥其优势。同理，本发明用于电镀塑料零件能减少零件的变形。
本发明提供的添加剂及其应用工艺，达到降低镀铬电解液中铬酸浓度40%(相对标准镀铬工艺)，降低温度20℃左右，提高电流效率100%，降低能耗消耗(以电能计算，每吨镀铬电解液每年节电一万五千度)，减轻铬酸对环境的污染，改善工人操作环境和提高经济效益(见表二)的同时，能直接在镀铬电解液中获得微孔型铬镀层，经测试，每平方厘米孔隙率达十二万以上，微孔铬层颜色蓝亮而冷青光，不但具有很好的装饰性，其抗蚀性比标准镀铬工艺和其它低浓度镀铬工艺的镀层都有大大提高;成本较已有的微孔铬工艺显著降低(只有它的30-40%)，并且实施简便，无须增加镀镍封工艺，沉积速度快，经测试每分钟为0.2微米，是标准镀铬工艺的两倍，深镀能力好(见表三)镀层结合力好，由于大量的微孔，镀层应力分散了，同时，电解液能产生泡沫，抑制铬雾的挥发，有益于工作人员的健康。
本发明的实施比较简单，新配电解液时，铬酸按130克/升加入，硫酸为1.3克/升加入，电镀一般铬层的主添加剂按2克/升量加入，电镀微孔铬时，主添加剂按7克/升量加入，辅助添加剂以0.02克/升量溶于热水中，然后加入电解液内，少许搅拌，通电即可生产。
标准工艺转换为本发明的新工艺时，首先将标准工艺的电解液用清水稀释到铬酸含量为150-160克/升，铬酸含量高于新配电解液主要考虑电解液含有Fe+3、Cu+2等金属杂质，使有效铬酸浓度小于化验浓度，然后加入主、辅添加剂即可生产。
权利要求
1.一种低浓度常温镀(微孔)铬的添加剂，其特征是由铕、钾、钆、镁、钕、钠、镧的氧化物或其盐类组成主添加剂，由镧、钆、钠的盐类和酯肪醇硫酸钠以及烷基磺酸钠组成的辅助添加剂。
2.一种根据权利要求1所述的低浓度常温镀(微孔)铬添加剂的镀铬工艺，其特征是CrO42-浓度为100-200克/升，CrO42-∶SO42-＝100∶1，本添加剂的主型为2-7克/升，辅型为0.01-0.02克/升;工艺条件为电解液温度25℃以上，阴极电流密度5-15安/平方分米;阳极组成铅或铅合金，阴阳极面积比阴∶阳＝1∶2-3;无须抽风或添加F-53泡沫抑雾剂。
3.根据权利要求2所述的低浓度常温镀(微孔)铬添加剂的镀铬工艺，其特征是在镀一般铬层时，主添加剂加入量为2克/升，在镀微孔铬时，主添加剂加入量为5-7克/升。
4.根据权利要求3所述的低浓度常温镀(微孔)铬添加剂的镀铬工艺，其特征是用于塑料零件、铜、铜合金、镍、镍铁合金和不锈钢上镀防护-装饰铬以及铁、钢、钢合金上镀硬铬。
5.根据权利要求3所述的低浓度常温镀(微孔)铬添加剂的镀铬工艺，其特征是在权利要求1所述的添加剂中加入5-20克/升的氟化钠可应用滚镀铬和钝化发光后的铜锡合金条上镀铬。
全文摘要
本发明涉及的是表面处理技术中的镀铬工艺，其特征是由铕、钾、钆、镁、钕、钠、镧的氧化物和其盐类混合组成的添加剂，以2—7克/升的量加入到浓度为100—200克/升铬酸溶液里面，电解液在25℃以上温度，阴极电流密度在5—15A/dm
文档编号C25D3/04GK1062932SQ90106488
公开日1992年7月22日 申请日期1990年12月29日 优先权日1990年12月29日
发明者刘贵成, 王太平 申请人:长沙市南区金属表面处理材料厂