[发明专利]镀铬添加剂及其应用工艺

说明书

本发明涉及镀铬用的稀土添加剂及其应用工艺。

从已有技术中知道镀铬电解液的类型有几种，它们都是以铬酐为主要成分，然后根据添加不同的局外离子而分类。例如添加SO^2-₄和SiF^2-₆的称复合镀铬电解液;添加SrSO₄及K₂SiF₆的称自动调节镀铬电解液;添加KBF₄等的称低铬酐镀铬电解液;而目前国内外在工业上应用最广泛的是添加SO^2-₄的标准镀铬电解液。这些类型的镀铬电解液大多数都是在高浓度铬酐（280～300g/l），高温（48±2℃）下进行镀铬，对温度要求很严，一般波动范围只允许上下2～3℃。由于温度高，铬酐浓度大，析氢严重，极易产生铬酸雾和含六价铬浓度高的废水，既有害工人健康又污染环境。而且铬酐利用率低，原材料消耗大，为了排除铬酸雾和控制温度，需要设置排风、加热、降温装置，所以能量消耗大，操作麻烦。对有些难镀件来说，它们的深镀、均镀能力都不够理想。例如缝纫机离合螺钉上的小孔及反面都很难镀上铬层。添加KBF₄等的低铬酐镀铬电解液，在试生产中也存在槽电压高，需用电压高的电源（18～20V），深镀能力差等缺点。1983年“电镀与精饰”第三期报导过“用稀土元素做添加剂的低浓度镀铬工艺”，虽然该“工艺”在报导中表明有不少优点，但它的镀铬温度仍为45～50℃，也属高温范畴，而且该“工艺”对温度的适应范围还是很窄，所以它也未能克服高温镀铬所产生的各种缺陷。用稀土元素做添加剂的还有US3，334，033专利，该专利镀液成分复杂，除CrO₃、H₂SO₄外，还要在镀液中添加稀土氟化物或复合氟化物、硫酸锶和氟碳磺酸或氟碳膦酸，而且均要达到饱和浓度。所谓饱和浓度是指某种物质在一定的温度下在某种溶液中的最大溶解度，所以饱和浓度是随镀液中CrO₃浓度和温度的变化而变化的一个量，由此可知该专利中各种添加剂的用量是很难确定的。该专利镀铬温度的适应范围虽然较标准工艺稍有扩大，但仍在40℃（100～140°F）以上的高温区间。该专利使用添加剂的工艺复杂，而且稀土氟化物或复合氟化物制备难度大，成本高，产品质量差，除“例7”有大约80%的明亮镀层之外，其余实例均无满意（或无）效果。

从现有技术中知道，至今还没有一种实用的、既能降低CrO₃浓度，又能降低镀铬温度、操作简单的镀铬工艺。

本发明的目的是提供一种成分简单、组成一定、使用方便、不受其它因素影响，而且具有在镀铬过程中能参于成膜作用的多种阳离子和复合阴离子的镀铬添加剂及应用工艺，达到降低镀铬电解液中铬酐浓度，降低镀铬温度并扩大镀铬工艺对温度的适应范围，简化操作，改善工作条件，减轻对环境的污染，有益于工作人员的健康，降低原材料和能量消耗，提高经济效益。

本发明提出的镀铬添加剂是在以镨钕为主的轻稀土混合物中加入K₂SiF₆和Al₂（SO₄）₃·10H₂O组成。加入量以重量百分比计算为：轻稀土混合物：K₂SiF₆∶Al₂（SO₄）₃·10H₂O＝1∶0.25～0.3∶0.1～0.2。其中镨钕为主的轻稀土混合物是以稀土氢氧化物的形式混合的。按稀土氧化物计算，总量为65±3%，各种成分比例是：（Pr₆O₁₁+Nd₂O₃）/RE_xO_y＝80～95%，其中Pr₆O₁₁∶Nd₂O₃＝1∶7～9，La₂O₃/RE_xO_y＝4～10%，余量为其它稀土氧化物。（RE代表稀土原子，X表示稀土原子的个数，O代表氧原子，Y表示氧原子的个数）。