[发明专利]一种高浓度硫酸铬——氟化铵三价铬电镀液及其制备方法

说明书

㈠技术领域：本发明涉及一种三价铬电镀液及其制备方法；具体是一种高浓度硫酸铬——氟化铵三价铬电镀液及其制备方法；本发明可广泛应用于机械、电子、电器、仪器仪表、汽车等零部件的表面装饰镀铬，以提高这些零部件的耐蚀性和装饰性。

㈡背景技术：镀铬层因其具有较高的硬度和优良的耐磨性、耐蚀性、装饰性，因此广泛应用于机械、电子、电器、仪器仪表、汽车、家电等零部件的防护装饰性镀层，是电镀行业应用最广的镀种之一。目前获得镀铬层的电镀工艺方法主要有两种，一种是传统的六价铬电镀工艺，另一种是三价铬电镀工艺技术。由于六价铬电镀生产的毒性大，污染重，废水处理困难，所造成的水源、土壤和大气环境污染，已引起世界各国的高度重视；例如欧洲议会颁布ROHS指令规定2006年7月1日全面禁止六价铬电镀的电子电器产品在欧洲市场使用，美国环保局规定在2010年前全面禁止六价铬电镀生产；我国关于清洁生产的环保法规也对六价铬的生产排放提出十分严格的要求。为了取代六价铬电镀工艺，人们对毒性较低的三价铬电镀进行了大量研究。目前在电镀生产中使用的三价铬电镀工艺主要有两个体系，一种是全硫酸盐工艺体系，一种是氯化物工艺体系。全硫酸盐工艺体系具有镀层白亮度高与六价铬镀层色泽相似，阳极以析氧反应为主对环境污染程度较小的优点，但是全硫酸盐工艺体系普遍存在镀液主盐金属含量低、镀液稳定性差、电流效率低、沉积速度慢、生产补料周期短槽液维护调整复杂繁琐的缺点，并且阳极析氧极易发生三价铬的氧化，生成六价铬杂质污染并造成镀液停产失效；因此全硫酸盐工艺体系普遍采用贵金属涂膜阳极以抑制六价铬的生成，或者加入还原性物质以消除六价铬的积累；但是贵金属涂膜阳极的投入成本高使用寿命短，所加入的还原物质也会最终被氧化形成杂质积累而影响镀液的正常生产，所以全硫酸盐三价铬工艺体系在实际电镀生产中较少使用。而目前在电镀实际生产中使用较多的氯化物三价铬工艺体系，具有阳极析出氯气影响生产环境的缺点，并且所得镀层的白亮度也不如全硫酸盐工艺体系；但是氯化物体系主盐金属含量较高，镀液生产稳定性好，电流效率高沉积速度快，电镀过程中一般不会生成六价铬杂质，而且可以使用石墨阳极生产成本低，因此氯化物三价铬工艺体系在实际电镀生产中得到较多应用。

㈢发明内容：本发明的目的在于提供一种高浓度硫酸铬——氟化铵三价铬电镀液及其制备方法；本发明综合优化了全硫酸盐和氯化物两个工艺体系的优点，采用高浓度硫酸铬作为主盐，保持了硫酸盐三价铬电镀所得镀层白亮度高的特性，在外观色泽上优于氯化物三价铬工艺体系；采用氯化盐作为导电盐，提高了镀液的导电性，保持了氯化物工艺体系电流效率高沉积速度快的优点；通过优化筛选以氟化铵作为主要络合剂，提高了镀液中三价铬络离子的浓度，使镀液具有稳定性好生产补料周期长的优点；并且在镀液配方组成上，打破了目前三价铬电镀技术领域普遍采用有机弱酸盐配位铬离子的常规，使得本配方在实际电镀效果上具有明显优势。本发明所得镀铬层均匀白亮，走位宽阔，达到全光亮装饰效果；镀液电流效率高沉积速度快，优于一般在市场上使用的全硫酸盐三价铬电镀工艺体系。

本发明的一种高浓度硫酸铬——氟化铵三价铬电镀液，其镀液组成为：硫酸铬110-210克/升（以Cr₂(SO₄)₃·6H₂O计），氯化钠60-150克/升，氯化铵50-100克/升，硼酸30-70克/升，氟化铵30-80克/升，溴化铵8-10克/升，辅助络合剂羧酸盐总量为30-50克/升，润湿剂聚乙二醇0.1-0.5克/升，其余为溶剂水。

所述的电镀液的工艺参数为：工作温度20-40℃，阴极电流密度10-20A/dm²，镀液pH值2.5-3.2，电镀时间2-15分钟，阳极为石墨阳极。

所述的辅助络合剂羧酸盐由二种低分子有机弱酸盐组成，一类选自甲酸、乙酸、草酸、氨基乙酸的铵盐或钠盐中的一种，另一类选自酒石酸、苹果酸、柠檬酸、EDTA的盐类中的一种；其中后一类低分子有机弱酸盐的用量为前一类的1.5-2倍。

制备上述一种高浓度硫酸铬——氟化铵三价铬电镀液的方法，包括如下步骤：

⑴在电镀槽中先加入预定总镀液体积2/3的纯水，加热至55-60℃，再加入缓冲剂硼酸，搅拌完全溶解；

⑵分别加入导电盐氯化钠，氯化铵，主络合剂氟化铵，阳极抑制剂溴化铵，搅拌完全溶解；

⑶加入辅助络合剂，搅拌完全溶解后，用浓盐酸调整溶液的pH值为2.5-3.0；

⑷加入主盐硫酸铬，搅拌完全溶解后，用质量分数20%NaOH溶液调整溶液的pH值为2.8-3.0；