一種三價(jià)鉻電鍍液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三價(jià)鉻電鍍液，本發(fā)明還涉及三價(jià)鉻電鍍液的制備方法，屬于電 化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍍鉻層具有良好的硬度、耐磨性、耐蝕性和裝飾性，是電鍍行業(yè)應(yīng)用最廣的鍍種之 一。目前電鍍鉻主要有兩類(lèi)方法，一類(lèi)是傳統(tǒng)的六價(jià)鉻鍍鉻技術(shù)，另一類(lèi)是三價(jià)鉻鍍鉻技 術(shù)，其中第一類(lèi)鍍鉻技術(shù)為當(dāng)前大量使用，但是該鍍鉻技術(shù)毒性大、污染重、廢水處理難，嚴(yán) 重污染著我國(guó)的水、土壤和大氣環(huán)境，已引起世界各國(guó)的高度重視，例如歐洲議會(huì)和理事會(huì) 2003年1月23日頒布RoHS指令規(guī)定歐洲將于2006年7月1日全面禁止含有六價(jià)鉻的電 子電氣設(shè)備在歐洲市場(chǎng)流通，美國(guó)環(huán)保局規(guī)定將于2010年前全部禁止六價(jià)鉻電鍍工藝。
[0003] 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)。而三價(jià)鉻電鍍液主要有氯酸鹽體系和 硫酸鹽體系兩種，氯酸鹽體系電鍍過(guò)程陽(yáng)極以析氯反應(yīng)為主，析出的氯氣不僅腐蝕設(shè)備，而 且嚴(yán)重污染環(huán)境；硫酸鹽體系電鍍過(guò)程陽(yáng)極以析氧反應(yīng)為主，清潔無(wú)污染。
[0004] 目前三價(jià)鉻電鍍存在的主要問(wèn)題有：鍍液不穩(wěn)定，對(duì)雜質(zhì)容忍度低，易失效；電鍍 操作要求嚴(yán)格，工藝參數(shù)范圍窄；鍍層不能持續(xù)增厚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)技術(shù)現(xiàn)狀提供一種穩(wěn)定的三價(jià)鉻電鍍 液。
[0006] 本發(fā)明所以解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種穩(wěn)定的三價(jià)鉻電鍍液的制備方法。
[0007] 本發(fā)明解決第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種三價(jià)鉻電鍍液，包括如下 濃度的組分：硫酸鉻〇· 1~〇· 15mol/L、葡萄糖酸鈉0· 25~0· 35mol/L、檸檬酸0· 8~Imol/ U硫酸鋁0· 1~0· 15mol/L、十二烷基葡萄糖酸鈉0· 002~0· 004mol/L、絡(luò)合劑0· 4~ 0· 8mol/L和穩(wěn)定劑15~20ml/L，其余為溶劑水；
[0008] 所述穩(wěn)定劑為以下物質(zhì)組成的水溶液：甲醇2~3mol/L、亞硫酸鈉2~3mol/L、硫 酸亞鐵1~2mol/L。
[0009] 本發(fā)明配方中硫酸鉻為鍍液提供鉻離子，葡萄糖酸鈉為導(dǎo)電鹽，用來(lái)增加鍍液電 導(dǎo)，提高鍍液分散能力并減少電耗；檸檬酸為鍍液緩沖劑，用來(lái)維持鍍液的PH值在工藝范 圍內(nèi)；硫酸錯(cuò)一方面作為導(dǎo)電鹽增加鍍液電導(dǎo)，另一方面它在pH值4~5之間具有很好的 緩沖能力，可有效防止三價(jià)鉻氫氧化物的生成和沉積；十二烷基葡萄糖酸鈉作為潤(rùn)滑劑，用 來(lái)降低鍍液的表面張力，減少鍍層針孔；絡(luò)合劑與三價(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鉻離子，以提高鍍液的沉積速度和電流效率，改善鍍層質(zhì)量；穩(wěn)定 劑用來(lái)防止三價(jià)鉻離子被氧化為六價(jià)鉻離子，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。
[0010] 優(yōu)選的，三價(jià)鉻電鍍液包括如下濃度的組分：硫酸鉻0. 12mol/L、葡萄糖酸鈉 0· 3mol/L、檸檬酸0· 9mol/L、硫酸鋁0· 12mol/L、十二烷基葡萄糖酸鈉0· 003mol/L、絡(luò)合劑 0. 6mol/L和穩(wěn)定劑17ml/L，其余為溶劑水；
[0011] 所述穩(wěn)定劑為以下物質(zhì)組成的水溶液：甲醇2. 5mol/L、亞硫酸鈉2mol/L、硫酸亞 鐵I. 5mol/L。該配比的三價(jià)鉻電鍍液穩(wěn)定性更佳。
[0012] 優(yōu)選的，電鍍液的工藝參數(shù)為：工作溫度35~40°C，電流密度2~20A/dm2,鍍液 pH值2. 0~3. 5,電鍍時(shí)間2~20min，陽(yáng)極為鈦基二氧化銥電極。該工藝參數(shù)配上上述配 比的電鍍液，可有效增強(qiáng)電鍍液的穩(wěn)定性。
[0013] 優(yōu)選的，所述絡(luò)合劑為A酸與B酸組成的混合物，所述A酸為甲酸、乙酸、草酸、羥 基乙酸或乳酸中的一種，所述B酸為蘋(píng)果酸、酒石酸、丙二酸、氨基乙酸、氨三乙酸中的一 種。這兩種絡(luò)合劑的配合使用不僅可以保持鉻的持續(xù)沉積，還可提高三價(jià)鉻的沉積速度和 電流效率。
[0014] 優(yōu)選的，所述A酸與B酸的體積比為1:0. 5~1:2. 5。
[0015] 本發(fā)明解決第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種三價(jià)鉻電鍍液的制備方 法，包括如下步驟：
[0016] a.將硫酸鉻溶于蒸餾水或純凈水，攪拌至溶解得到硫酸鉻溶液，將檸檬酸溶于 55~75°C的蒸餾水中，攪拌至溶解得到檸檬酸溶液；
[0017] b.將硫酸鉻溶液與檸檬酸溶液混合，加入絡(luò)合劑，在40~80°C下攪拌0. 5~3小 時(shí)，依次加入葡萄糖酸鈉、硫酸鋁、穩(wěn)定劑和十二烷基葡萄糖酸鈉，邊加邊攪拌，直至溶解， 并在40~80°C下攪拌2~4小時(shí)；
[0018] c.添加水至鍍液體積的90% ;
[0019] d.調(diào)整溶液的pH值在2. 0~3. 5之間，定容，靜止8~12小時(shí)后使用。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：首先，本發(fā)明研制的三價(jià)鉻電鍍液電鍍過(guò)程 中陽(yáng)極僅析出氧氣，清潔無(wú)污染；其次，該電鍍液的光亮區(qū)電流密度范圍寬，pH值能長(zhǎng)期保 持穩(wěn)定，工藝操作簡(jiǎn)單，鍍液穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)；最后，本電鍍液引入穩(wěn)定劑后，有效提高了 電鍍液的穩(wěn)定性，有助于其工業(yè)化推廣。
[0021] 另外，本電鍍液的制備方法簡(jiǎn)單、易操作。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023] 實(shí)施例1~4三價(jià)鉻電鍍液的配比
[0024]
[0025] 四個(gè)實(shí)施例的三價(jià)鉻電鍍液的組成及其配比如上表所示。
[0026] 上述四個(gè)實(shí)施例的電鍍液的配制步驟如下：
[0027] a.按上述表格中的配比，將硫酸鉻溶于蒸餾水或純凈水中，攪拌至溶解得到硫酸 鉻溶液；將檸檬酸溶于55°C或60°C或70°C或75°C的蒸餾水中，攪拌至溶解得到檸檬酸溶 液；
[0028] b.將硫酸鉻溶液與檸檬酸溶液混合，加入絡(luò)合劑；由于三價(jià)鉻水溶液一般以六水 配合物的形式穩(wěn)定存在，它與絡(luò)合劑的絡(luò)合取代反應(yīng)進(jìn)行的較慢，所以，絡(luò)合劑加入后應(yīng)該 進(jìn)行充分的攪拌，以使其能更多的取代三價(jià)鉻六水配合物內(nèi)界的水分子，生成更多的穩(wěn)定 性適中的電活性鉻離子。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(huì)降低，或僅得到黑色的附著物甚至無(wú)鍍層。所以添加絡(luò)合 劑時(shí)，在40~80°C (本實(shí)施例優(yōu)選為60°C )下攪拌0· 5~3小時(shí)（本實(shí)施例優(yōu)選為2小 時(shí)），使其絡(luò)合完全。
[0029] 絡(luò)合后，依次加入葡萄糖酸鈉、硫酸鋁、穩(wěn)定劑和十二烷基葡萄糖酸鈉，邊加邊攪 拌，直至溶解，并在40~80°C (本實(shí)施例優(yōu)選為60°C )下攪拌2~4小時(shí)（本實(shí)施例優(yōu)選 為3小時(shí)）；
[0030] c.添加水至鍍液體積的90% ;
[0031] d.當(dāng)所有組分都加入后，調(diào)整溶液的pH值在2. 0~3. 5之間，定容，靜止8~12 小時(shí)（本實(shí)施例優(yōu)選為12小時(shí)）后使用，以使三價(jià)鉻離子絡(luò)合完全，提高鍍液的穩(wěn)定性。
[0032] 電鍍前現(xiàn)將工件依次經(jīng)過(guò)除油、水洗、酸蝕、水洗。電鍍的工藝參數(shù)為工作溫度 35~40°C，電流密度2~20A/dm2,鍍液pH值2. 0~3. 5,電鍍時(shí)間2~20min，陽(yáng)極為鈦基 二氧化銥電極，優(yōu)選為鈦銥陽(yáng)極，陰陽(yáng)極面積比為2:1，陰極析氫攪拌。上述四個(gè)實(shí)施例在制 備電鍍液時(shí)，只需滿足上述的工藝參數(shù)即可。
[0033] 上述四個(gè)實(shí)施例制備的三價(jià)鉻電鍍液性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)且鍍層質(zhì)量好，具有 很好的應(yīng)用前景和使用價(jià)值。
[0034] 以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的 思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明 的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于，包括如下濃度的組分： 硫酸絡(luò)〇? 1~〇? 15mol/L、葡萄糖酸鈉0? 25~0? 35mol/L、梓檬酸0? 8~lmol/L、硫酸 鋁0? 1~0? 15mol/L、十二烷基葡萄糖酸鈉0? 002~0? 004mol/L、絡(luò)合劑0? 4~0? 8mol/L 和穩(wěn)定劑15~20ml/L，其余為溶劑水； 所述穩(wěn)定劑為以下物質(zhì)組成的水溶液：甲醇2~3mol/L、亞硫酸鈉2~3mol/L、硫酸亞 鐵 1 ~2mol/L。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于，包括如下濃度的組分：硫酸鉻 0? 12mol/L、葡萄糖酸鈉0? 3mol/L、檸檬酸0? 9mol/L、硫酸鋁0? 12mol/L、十二烷基葡萄糖酸 鈉0. 003mol/L、絡(luò)合劑0. 6mol/L和穩(wěn)定劑17ml/L，其余為溶劑水； 所述穩(wěn)定劑為以下物質(zhì)組成的水溶液：甲醇2. 5mol/L、亞硫酸鈉2mol/L、硫酸亞鐵 L 5mol/L〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于，電鍍液的工藝參數(shù)為：工作 溫度35~40 °C，電流密度2~20A/dm2,鍍液pH值2. 0~3. 5,電鍍時(shí)間2~20min，陽(yáng)極 為鈦基二氧化銥電極。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于：所述絡(luò)合劑為A酸與B酸 組成的混合物，所述A酸為甲酸、乙酸、草酸、羥基乙酸或乳酸中的一種，所述B酸為蘋(píng)果酸、 酒石酸、丙二酸、氨基乙酸、氨三乙酸中的一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于：所述A酸與B酸的體積比為 1:0? 5 ~1:2. 5〇6. -種權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的三價(jià)鉻電鍍液的制備方法，其特征在于，包括如下 步驟： a. 將硫酸鉻溶于蒸餾水或純凈水，攪拌至溶解得到硫酸鉻溶液，將檸檬酸溶于55~ 75°C的蒸餾水中，攪拌至溶解得到檸檬酸溶液； b. 將硫酸鉻溶液與檸檬酸溶液混合，加入絡(luò)合劑，在40~80°C下攪拌0. 5~3小時(shí)， 依次加入葡萄糖酸鈉、硫酸鋁、穩(wěn)定劑和十二烷基葡萄糖酸鈉，邊加邊攪拌，直至溶解，并在 40~80°C下攪拌2~4小時(shí)； c. 添加水至鍍液體積的90% ; d. 調(diào)整溶液的pH值在2. 0~3. 5之間，定容，靜止8~12小時(shí)后使用。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種三價(jià)鉻電鍍液及其制備方法，其中三價(jià)鉻電鍍液包括如下濃度的組分：硫酸鉻0.1～0.15mol/L、葡萄糖酸鈉0.25～0.35mol/L、檸檬酸0.8～1mol/L、硫酸鋁0.1～0.15mol/L、十二烷基葡萄糖酸鈉0.002～0.004mol/L、絡(luò)合劑0.4～0.8mol/L和穩(wěn)定劑15～20ml/L，其余為溶劑水；所述穩(wěn)定劑為以下物質(zhì)組成的水溶液：甲醇2～3mol/L、亞硫酸鈉2～3mol/L、硫酸亞鐵1～2mol/L。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本電鍍液性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)且鍍層質(zhì)量好，而且制備方法簡(jiǎn)單，易于操作，具有很好的應(yīng)用前景和使用價(jià)值。
【IPC分類(lèi)】C25D3/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105018974
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510518047
【發(fā)明人】沈秋
【申請(qǐng)人】無(wú)錫橋陽(yáng)機(jī)械制造有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年8月21日