[发明专利]一种三价铬镀液组合物及其配制方法和镀铬工艺

说明书

技术领域

本发明涉及电镀铬领域，特别涉及一种三价铬电镀工艺。

背景技术

六价铬镀铬工艺应用于功能和装饰镀层，已经非常成熟，但是，六价铬毒性很大，六价铬的废水不能再自然界自然降解，在生物和人体内富集，形成长期危害，是一种毒性极强的致癌物质，同时对环境污染严重，目前各国都已禁止使用。同时，六价铬电镀具有电流效率低，分散性能和覆盖能力差，镀槽的铬雾对人体危害大等缺点。与之相对的，三价铬电镀的毒性仅为六价铬的百分之一，且废水易于处理，镀液具有电流效率高，分散能力、覆盖能力好，镀层耐蚀性优异等优点，而且从源头消除六价铬的污染，因此，对三价铬电镀进行研究和开发具有重要的社会效益和经济效益。

在美国专利US2507475中，首次提到使用二价铬和三价铬的混合硫酸盐溶液，从矿石或铁铬合金中电解提纯铬金属的方法，但是没有将其成功应用于电镀中。美国专利US2693444,US2822326同样提到了三价铬的电镀，但由于电流效率很低，最终都没有用于实际生产。在US3706636中研究了氯化铬和含有有机物的镀液，得到的镀层很暗，而且一般在阳极有氯气析出。目前，典型的三价铬电镀工艺有Alcra工艺、双槽电镀工艺、Trichrome三价铬电镀工艺、三价铬电镀厚铬工艺，国内也有不少研究成果出现。其中CN101092721A中提到一种用于三价铬电镀的镀液含有开缸剂、稳定剂、润湿剂和络合剂。其中镀液中含有可以提高镀液覆盖能力的氯化铁，但是电流不同镀层颜色深浅不一，在使用过程中会造成镀层颜色不一，不能应用于生产；CN101660182A提供一种三价铬镀液稳定剂及其电镀液，其稳定剂为由甲醇0.5-2mol/L、亚硫酸钠0.4-2.0mol/L，亚硫酸铁0.5-2.5mol/L。使用方法是将此稳定剂按1-30ml/L的量加入到镀液中去，由于稳定剂的加入使镀液较稳定，无氯气析出，但采用涂层阳极，比较麻烦且昂贵，另外镀层不能持续增厚。CN101665960A中提供一种硫酸盐三价铬电镀液与制备方法，其组成包括主盐、络合剂、导电盐、pH稳定剂、镀液稳定剂、表活剂和促进剂，其配方方法麻烦，阳极采用不锈钢阳极，会溶解在镀液中，使镀液中铁离子过高，镀层发黑。CN101717975A提供一种三价铬镀液、制备方法及其在电镀不锈钢工件的应用，镀液各组分浓度为：六水氯化铬15-20g/L，甲酸铵40-60g/L，氯化钾70-80g/L，硫酸钾40-50g/L，氯化铵90-100g/L，溴化铵8-12g/L，硼酸40-70g/L，聚氧乙烯辛烷基酚醚2ml/L，丙三醇2ml/L，硫酸调节pH4-5，石墨作为阳极，但此方法在使用的时候析出氯气，会对环境造成一定的污染。

综上所述，现有的电镀三价铬方法，硫酸盐型需要采用钛金属等做为阳极，造价昂贵，若采用不锈钢或涂层代替钛做为阳极，容易溶解或造成涂层脱离，污染镀液。同时硫酸盐型三价铬镀液电流效率较低，走位性能较差；而氯化物型三价铬镀液虽然成本较低、电流效率较高、导电性能好，走位性能好，但稳定性较差，容易析出氯气，对环境有一定的污染，管理起来有一定的困难。

因此需要研发一种环境友好、电流效率高、走位好且镀层光亮洁白、成本低，管理简单的三价铬镀液。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三价铬镀液组合物及其配制方法和镀铬工艺。采用该镀液组合物的镀铬工艺具有电流效率高、走位性能好、管理简单、成本较低等特点，得到的镀层光亮，色泽与六价铬镀铬工艺得到的产品接近。

本发明的镀液组合物包括主盐、导电盐、pH稳定剂、络合剂、润湿剂和走位剂，其特征在于：

所述主盐选自碱式硫酸铬或六水硫酸铬中的一种，含量为130-160g/L；

所述的导电盐选自氯化钾、氯化铵、氯化钠、氯化镁、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵、硫酸镁中的三种或三种以上以一定比例组合，含量为200-250g/L；

所述pH稳定剂为硼酸，含量为50-80g/L；

所述络合剂选自甲酸铵、乙酸铵、柠檬酸三铵、甲酸钠、乙酸钠、柠檬酸三钠、溴酸铵中的两种或两种以上，含量在35-45g/L；

所述润湿剂选自异辛醇硫酸酯钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、琥珀酸二己酯单磺酸钠、丁二酸乙基己酯磺酸钠、琥珀酸聚氧乙烯醚酯磺酸钠、异辛基正丁基琥珀酸双酯磺酸钠、十二烷基正丁基琥珀酸混合双酯磺酸钠、松香基琥珀酸双酯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种，用量为0.1-0.5g/L；

所述走位剂选自硫酸亚铁铵、硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种；

镀液铁离子含量为50-100ppm。