專利名稱：一種三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定劑及其電鍍液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定劑及其電鍍液。
背景技術(shù)：
歐洲議會和理事會2003年1月23日頒布RoHS指令規(guī)定歐洲于2006年7月1曰 全面禁止含有六價(jià)鉻的電子電氣設(shè)備在歐洲市場流通；美國環(huán)保局規(guī)定將于2010年前 全面禁止六價(jià)鉻電鍍工藝；中國《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》規(guī)定從2007年3 月開始控制六價(jià)絡(luò)的使用。三價(jià)鉻電鍍是替代六價(jià)鉻電鍍的最有前景的技術(shù)之一，具有 毒性小，僅為六價(jià)鉻的百分之一，能耗低、分散能力和覆蓋性能好等特點(diǎn)。專利號為 ZL94105903.0的中國發(fā)明專利《一種三價(jià)鉻電鍍液》(授權(quán)公告號CN1042753C)，該 專利中鍍液由0. 3-0. 4 mol/L CrCl3 6H20， 0. 6-0. 8 mol/L HC00H或HC00NH4， 0. 1-0. 2 mol/L NaBr， 0. 8—1. 0 mol/L NaCl或KCl， 2. 0—2. 5 mol/L NH4C1， 0. 6—0. 8 mol/L H3B03 以及適量表面活性劑和稀土添加劑組成，該鍍液電鍍過程中不可避免將產(chǎn)生大量氯氣而 污染環(huán)境，同時(shí)，還存在鍍液不穩(wěn)定、鍍層色澤較暗、結(jié)晶速度慢、電流效率低等不足。
《武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)報(bào))》2004年4月第50巻第2期中吳慧敏等所著的"全硫酸鹽體 系三價(jià)鉻電鍍鉻的研究"介紹了硫酸鹽三價(jià)鉻鍍鉻工藝及影響因素，該文獻(xiàn)中鍍液(以L 為單位)組成如下Cr2 (S04)3 6H20 (25-50g)， Na2S04 (100-150g)，戰(zhàn)(50-60g)，絡(luò) 合劑(20-25g)，穩(wěn)定劑(20-25mL)，光亮劑(5-10mL )，但該鍍液穩(wěn)定性差，又參考《材 料保護(hù)》2007年6月第40巻第6期中管勇等所著的"硫酸鹽體系三價(jià)絡(luò)電鍍工藝研究"， 該文獻(xiàn)中的電鍍液由如下組分組成開缸劑80-140ml/L，導(dǎo)電鹽280-340ml/L，輔助劑 8-12ml/L，潤濕劑2-4ral/L，除雜劑5-10ml/L，其中開缸劑包含硫酸鉻復(fù)鹽和由多種羧 酸或羧酸鹽組成的配位劑，導(dǎo)電鹽包含硼酸、硫酸納等多種無機(jī)鹽，輔助劑含有多種稀 有金屬鹽及包含苯基、一C^C一等基團(tuán)的有機(jī)物。
專利文獻(xiàn)中也有諸多公開，參見申請?zhí)枮?00510020382.5的中國發(fā)明專利申請公開
《金屬材料鍍硬鉻的方法》(公開號CN1687486A)，該專利中鍍硬鉻的鍍液化學(xué)成分及濃度如下鉻酐220-280g/L，硫酸2. 5-4. 5g/L，三價(jià)鉻l. 5-7 g/L，又參見申請?zhí)枮?br> 20061009033. 6的中國發(fā)明專利申請《一種全硫酸鹽體系三價(jià)鉻電鍍液及制備方法》(公
開號CN1880512A)，該專利中電鍍液由下列摩爾含量的組分配制而成硫酸鉻
0. 05-0. 25mol/L，硫酸鈉O. 4-0. 8mol/L，硼O. 7-1. 2mol/L，硫酸鋁O. 075-0. 18mol/L，
十二烷基硫酸鈉O. 0001-0. 004mol/L，絡(luò)合劑O. 2-1. 0mol/L，穩(wěn)定劑O. 04-0. 5mol/L，其
余為溶劑水。
目前三價(jià)鉻電鍍存在的主要問題之一是鍍層不能持續(xù)增厚，鍍液不穩(wěn)定，對雜質(zhì)容 忍度低，易失效。采用穩(wěn)定劑可以防止雜質(zhì)離子的引入，保持鍍液各組分的穩(wěn)定，從而 提高鍍液的使用壽命和電鍍質(zhì)量。本發(fā)明就是開發(fā)一種三價(jià)鉻電鍍液及其穩(wěn)定劑，可以 大大提高三價(jià)鉻電鍍的穩(wěn)定性，推進(jìn)其工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是針對上述技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種三價(jià)鉻電鍍液 穩(wěn)定劑，使用該穩(wěn)定劑可以防止鍍液有效組分被氧化，抑制組分的分散不均，長時(shí)間保 持三價(jià)鉻電鍍工藝的穩(wěn)定。
本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種三價(jià)鉻電鍍液，使性能穩(wěn)定壽命長， 鍍層質(zhì)量好。
本發(fā)明為解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定
劑，其特征在于穩(wěn)定劑為以下物質(zhì)組成的水溶液0.5-2mol/L甲醇，0.4-2.0 mol/L亞硫 酸鈉，0.5-2.5mol/L硫酸亞鐵。
所述的三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定劑用于三價(jià)鉻電鍍工藝中，添加量為每升電鍍液l-30ml。 本發(fā)明為解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種三價(jià)鉻電鍍液，其特
征在于由下列摩爾濃度的組分配制而成
硫酸鉻0.2 0.6mol/L; 硫酸鉀0.5~1.5mol/L; 溴化銨0.02~0.5mol/L; 硼酸0.5 1.2mol/L; 次亞磷酸鈉0.2~0.5mol/L; 氨基乙酸0.2~2.0mol/L; 穩(wěn)定劑l 30ml/L;
4其余為溶劑水；
所述的穩(wěn)定劑為以下物質(zhì)組成的水溶液0.5-2mol/L甲醇，0.4-2.0 mol/L亞硫酸鈉，
0. 5、2.5mol/L硫酸亞鐵。
所述的三價(jià)鉻電鍍液的pH值為2.0-3.5。
所述三價(jià)鉻電鍍液進(jìn)行電鍍時(shí)的工藝溫度為30-40°C，陰極電流密度為5-20A/dm2，
鍍液pH值2.0-3.5，電鍍時(shí)間1-10分鐘，陽極為涂層電極。
本發(fā)明的三價(jià)鉻電鍍液配方組分中硫酸鉻為鍍液提供鉻離子，硫酸鉀和溴化銨為導(dǎo)
電鹽，用來增加鍍液電導(dǎo)，提高鍍液分散能力并減少電耗；硼酸為鍍液緩沖劑，用來維
持鍍液的pH值在工藝范圍內(nèi)；氨基乙酸與三價(jià)鉻離子絡(luò)合，將惰性的三價(jià)鉻水合物轉(zhuǎn)
化為電活性高的易沉積絡(luò)離子，以提高鍍液的沉積速度和電流效率，改善鍍層質(zhì)量；硼
酸可有效穩(wěn)定鍍液的pH值，維持長時(shí)間電鍍鍍液酸度的穩(wěn)定，保證鍍層的持續(xù)增厚。
穩(wěn)定劑用來防止三價(jià)鉻離子被氧化為六價(jià)絡(luò)離子，同時(shí)將鍍液中已存在的六價(jià)鉻離子還
原為三價(jià)鉻離子以提高鍍液的穩(wěn)定性和使用壽命
本發(fā)明的三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定劑應(yīng)用范圍不僅僅局限于上述三價(jià)鉻電鍍液配方，可以
廣泛應(yīng)用于不同的三價(jià)鉻電鍍工藝中。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果
1、 本發(fā)明研制的三價(jià)鉻電鍍液進(jìn)行鍍鉻過程中陽極僅析出氧氣，清潔無污染，鍍層外
觀光亮，裂紋少，結(jié)合力好，原料來源豐富，成本較低，具有優(yōu)異的性價(jià)比。
2、 本發(fā)明穩(wěn)定劑引入后，有效提高鍍液的穩(wěn)定性，有助于其工業(yè)化推廣。
具體實(shí)施例方式
1、 配制三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定劑
0.5-2mol/L甲醇； 0.4-2.0 mol/L亞硫酸鈉； 0.5-2.5mol/L硫酸亞鐵；
其余組分為水。 將上述原材料，在水中均勻混合即可。
2、 配制三價(jià)鉻電鍍液，由下列摩爾濃度的組分配制而成
硫酸鉻0.2-0.6mol/L; 硫酸鉀0.5-1.5mol/L;溴化銨0.02-0.5mol/L;
硼酸0.5-1.2moI/L;
次亞磷酸鈉0.2-0.5mol/L;
氨基乙酸0.2-2.0mol/L;
步驟1配制的穩(wěn)定劑l-30ml/L;
其余為水。
按上述配比稱取原材料，先將硫酸鉻溶于水中；然后將硼酸溶于水中，攪拌至溶解， 由于硼酸在水中的溶解度較低，所以需要將硼酸溶液加熱至60-7(TC以使其全部溶解. 然后將硼酸溶液和硫酸鉻溶液混合，攪拌，再加入氨基乙酸，氨基乙酸加入后應(yīng)該進(jìn)行 充分的攪拌，以使其生成更多的穩(wěn)定性適中電活性絡(luò)離子。如果電鍍液中的三價(jià)鉻與絡(luò) 合劑絡(luò)合的不好，或者絡(luò)合劑濃度太低，鍍液允許的最大電流密度就會降低，或僅得到 黑色的附著物甚至無鍍層。所以應(yīng)使三價(jià)鉻與絡(luò)合劑絡(luò)合完全。
隨后加入硫酸鉀，溴化銨，次亞磷酸鈉，穩(wěn)定劑。硫酸鉀是導(dǎo)電鹽，以提高鍍液的 分散能力并減少電耗。溴化銨，次亞磷酸鈉具有還原性，可以有效抑制三價(jià)鉻離子被氧 化，增強(qiáng)鍍液的穩(wěn)定性。鍍液中的硼酸具有較強(qiáng)的pH值緩沖作用，可有效穩(wěn)定鍍液的 pH值，穩(wěn)定劑可維持長時(shí)間電鍍過程鍍液酸度的穩(wěn)定，保證鍍層的持續(xù)增厚。當(dāng)所有組 分都加入以后，調(diào)整鍍液的pH到規(guī)定范圍，然后恒溫充分?jǐn)嚢?小時(shí)，然后靜置1小 時(shí)以使三價(jià)鉻離子絡(luò)合完全，提高鍍液的穩(wěn)定性。
本發(fā)明電鍍液的工藝參數(shù)如下工作溫度30-4(TC，陰極電流密度5-20A/dm2，鍍液 pH值2.0-3.5，電鍍時(shí)間l-10min，陽極為涂層電極。將工件按照常規(guī)的鍍前預(yù)處理進(jìn)行 清洗、除銹和活化后，將被鍍工件作為陰極，陰、陽極面積約為1:2。
下面通過實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的突出特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，僅在于說明本發(fā)明而 決不限制本發(fā)明。
實(shí)施例1
取2mo1甲醇，0.5mol亞硫酸鈉，lmol硫酸亞鐵配制成1000mL穩(wěn)定劑水溶液。 取0.2mol的硫酸鉻，溶于蒸餾水，攪拌至完全溶解；取0.5mol的硼酸溶于水中， 攪拌至溶解；將上述所得硫酸鉻溶液與硼酸溶液混合，攪拌；加入0.5mol的溴化銨和 氨基乙酸，攪拌0.5小時(shí)，隨后依次加入0.5mol硫酸鉀，0.3mol次亞磷酸鈉。最后加入5ml穩(wěn)定劑水溶液，添加水至接近1L;然后檢測、調(diào)整溶液的pH值為2.0;定容后控溫 3(TC，將工件按照常規(guī)的鍍前預(yù)處理進(jìn)行清洗、除銹和活化后，在10A/dn^電流密度下 電鍍3分鐘，取出后用水沖洗干凈，試片干后即得到厚度2um左右的光亮平整，無裂 紋的三價(jià)鉻硬鉻鍍層。
實(shí)施例2
取0.5mol甲醇，0.4mol亞硫酸鈉，0.5mol硫酸亞鐵配制成1000mL穩(wěn)定劑水溶液。 取0.6mol的硫酸鉻，溶于水，攪拌至溶解；取0.8mol的硼酸溶于蒸餾水中，攪拌 至溶解;將上述所得硫酸鉻溶液與硼酸溶液混合，攪拌；加入2.0mol氨基乙酸，在55'C 攪拌1小時(shí)，隨后依次加入l.Omol硫酸鉀，0.5mol次亞磷酸鈉，0.2mol溴化銨，30ml 穩(wěn)定劑水溶液，邊加邊攪拌，直至溶解，隨后恒溫60。C攪拌1小時(shí)，靜止l小時(shí)；添加 水至接近1L;然后檢測、調(diào)整溶液的pH值為3.0;定容后控溫40。C，將工件依次經(jīng)過 脫脂、水洗、酸蝕，水洗，在15A/dn^電流密度下電鍍8分鐘，取出后用水沖洗，即得 到平整的三價(jià)鉻硬鉻鍍層。
實(shí)施例3
取lmol甲醇，2mol亞硫酸鈉，2.5mol硫酸亞鐵配制成1000mL穩(wěn)定劑水溶液。每 天在實(shí)施例1電鍍?nèi)芤汗ぷ髑凹尤雔ml/L穩(wěn)定劑,可以保持電鍍工藝的穩(wěn)定長時(shí)間運(yùn)行。
實(shí)施例4
取0.5mol甲醇，0.4mol亞硫酸鈉，2.5mol硫酸亞鐵配制成1000mL穩(wěn)定劑水溶液。 將0.4mol的硫酸鉻，溶于水，l.Omol硼酸溶于水，L5mo1氨基乙酸，L5mo1的硫酸 鉀，0.4mol次亞磷酸鈉，0.5moI溴化銨混合攪拌直至溶解，55。C攪拌2小時(shí)，加入15ml 已經(jīng)配制好的穩(wěn)定劑，添加水至接近1L;調(diào)整溶液的pH值在3.5，控溫40。C，將工件 依次經(jīng)過脫脂、水洗、酸蝕，水洗，在10A/di^電流密度下電鍍5分鐘，取出沖洗干凈， 干燥。該三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定性好，壽命長，具有廣闊的應(yīng)用前景。
總之，本發(fā)明的三價(jià)鉻電鍍液性能穩(wěn)定壽命長，鍍層質(zhì)量好，本發(fā)明的穩(wěn)定劑，能 大大提高鍍液的工藝穩(wěn)定性和鍍層質(zhì)量，具有很好的應(yīng)用前景和使用價(jià)值。
權(quán)利要求
1、一種三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定劑，其特征在于穩(wěn)定劑為以下物質(zhì)組成的水溶液0.5-2mol/L甲醇，0.4-2.0mol/L亞硫酸鈉，0.5-2.5mol/L硫酸亞鐵。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定劑，其特征在于穩(wěn)定劑用于三價(jià) 鉻電鍍工藝中，添加量為每升電鍍液l~30ml。
3、 一種三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于包括如下組分及對應(yīng)摩爾濃度配比 硫酸鉻0.2~0.6mol/L;硫酸鉀0.5 1.5mol/L; 溴化銨0.02~0.5mol/L; 硼酸0.5 1.2mol/L; 次亞磷酸鈉0.2~0.5mol/L; 氨基乙酸0.2~2.0mol/L; 穩(wěn)定劑l~30ml/L; 其余為溶劑水；所述的穩(wěn)定劑為以下物質(zhì)組成的水溶液0.5-2mol/L甲醇，0.4-2.0 mol/L亞硫酸鈉， 0.5-2.5mol/L硫酸亞鐵。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于所述的電鍍液PH值為 2.0-3.5。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于所述的電鍍液的工藝參 數(shù)為工藝溫度為30-4(TC，陰極電流密度為5-20A/dm2，鍍液pH值2.0-3.5，電鍍時(shí)間 1-10分鐘，陽極為涂層電極。
全文摘要
一種三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定劑及其電鍍液，其特征在于穩(wěn)定劑為由0.5-2mol/L甲醇，0.4-2.0mol/L亞硫酸鈉，0.5-2.5mol/L硫酸亞鐵混合組成的水溶液；添加量為每升電鍍液1～30ml。本發(fā)明還公開了一種三價(jià)鉻電鍍液，電鍍液的基本組成為硫酸鉻0.2-0.6mol/L；硫酸鉀0.5-1.5mol/L；溴化銨0.02-0.5mol/L；硼酸0.5-1.2mol/L；次亞磷酸鈉0.2-0.5mol/L；氨基乙酸0.2-2.0mol/L；穩(wěn)定劑1-30ml/L；其余為溶劑水。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將該穩(wěn)定劑加入三價(jià)鉻電鍍液中，可以大大提高現(xiàn)有三價(jià)鉻電鍍工藝的穩(wěn)定性和使用壽命，鍍層外觀光亮，裂紋少，結(jié)合力好，成本較低，可以廣泛應(yīng)用于不同的三價(jià)鉻電鍍工藝中。
文檔編號C25D3/02GK101660182SQ20091015249
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者烏學(xué)東, 李保松 申請人:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所