專利名稱：低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑及其應用工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是表面處理技術中的鍍鉻工藝。
鍍鉻技術應用于生產以來，一直以鉻酐(溶于水后稱為鉻酸)為電解液的主要成分。鍍鉻時，鉻酸在少量的硫酸根(或其它陰離子)摧化下，于50℃左右溫度，以每平方分米面的鍍件施加15-40安培直流電而得光亮鍍層。鉻酸具有很大毒性，它對人體和自然環境危害很大，因此，生產中不影響鍍層質量的條件下，都希望使用低鉻酸濃度的電解液。然而，低鉻酸濃度的電解液覆蓋能力(深鍍能力)差，獲得光亮鍍層的電流范圍窄，槽電壓高，不利于批量生產，應用受到限制，習慣上按電解液中鉻酸含量的高低分為高中低鉻酸鍍鉻工藝，中等濃度的電解液含鉻酸為250克/升，它使用較普通，通常又稱標準鍍鉻工藝，為了降低電解液中鉻酸含量和沉積光亮鉻層的溫度和電流密度，國內外工程技術人員通常向鍍鉻溶液中加入氟化物、氟硅酸鹽、氟硼酸鹽和鐠釹的氫氧化物來實現低鉻酸鍍鉻工藝，如專利申請號為87102034A的一種鍍鉻添加劑及其應用工藝，這些新加入電解液中的添加劑都含有氟離子，含氟的酸根對電鍍設備腐蝕大，維護要求高，它的廢水處理也較麻煩，不利于普及。
上述兩種類型的鍍鉻工藝，得到的鉻鍍層的裂紋粗而集中，它在實際使用過程中抗電化腐蝕性能差，腐蝕電流通過粗而集中的鉻裂紋向基體金屬縱向侵蝕，造成無裂紋處鉻層還完好的情況下，有裂紋處被保護的基本金屬卻已生銹的現象。幾十年來，國內外專業工作者試圖想獲得光亮的無裂紋鍍鉻層，至今無結果。但人們發現在相同條件下，微裂紋鉻和微孔鉻抗電化腐蝕性比標準工藝鍍鉻層抗電化腐蝕性大大提高，因此人們相繼尋找電鍍裂紋鉻的方法來改善鍍層的抗電化腐蝕性能。目前國內外采取的鍍微孔鉻的方法是零件鍍完亮鎳以后，再鍍一層光亮的鎳封。鎳封工藝的電解液中，要添加粒度要求極細的不導電顆粒如氟化硅，目前主要靠進口，在生產時，通過攪拌使氧化硅均勻分散在電解液中，讓它隨鎳一起沉積在零件表面，利用氧化硅的不導電性，使其上面不能沉積鉻從而產生微孔型鍍鉻層，不言而喻，鎳封上的氧化硅分布是否均勻是決定產生的微孔是否分布均勻，即鍍層質量的關鍵，同時鎳封上電鍍鉻的厚度要求也很嚴，鉻層過薄，孔隙率達不到要求，鉻層過厚，微孔再沉積鉻的搭橋現象也使微孔數目下降，總之，由于工藝復雜，成本高，操作麻煩，也難普及。
本發明的目的就是提供一種添加劑及其應用工藝，在達到降低鍍鉻電解液中鉻酸濃度，降低溫度、提高電流效率，降低能耗，減少污染，提高效率的同時，可以直接在鍍鉻電解液中獲得質量好，抗蝕性高，成本低的微孔型鍍鉻層。
本發明提供的低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑，其特征是由銪、鉀、釓、鎂、釹、鈉、鑭的氧化物或其鹽類組成主添加劑，不含任何氟化物，由鑭、釓、鈉的鹽類和酯肪醇硫酸鈉以及烷基磺酸鈉組成的輔助添加劑，按照工藝規范(見附表一)投入鍍鉻電解液中，即可實現本工藝。
根據上述工藝規范，應用本發明專利的添加劑的鍍鉻工藝特征是CrO-24濃度為100-200克/升;CrO-24∶SO-24＝100∶1;本添加劑的主型2-7克/升，輔型0.01-0.02克/升。工藝條件為電解液溫度在25℃上均可，陰極電流密主5-15安/平方分米。陽極組成鉛或鉛合金;陰陽極面積比陰∶陽＝1∶2-3，無需抽風或添加F-53泡沫抑霧劑，由于整個鍍鉻電解液(包括標準工藝和近年來新工藝)陰離子含量(如硫酸根)不在于多，而視陰離子與鉻酸的比例是否合適，近年來，低鉻酸鍍鉻工藝的鉻酸與硫酸根比例小于標準工藝，它使標準工藝轉換為低鉻酸鍍鉻工藝時，首先必須降低硫酸根，而準確降低硫酸根需要的時間較長，造成轉換工藝過程費工費時，影響生產。本發明的電解液中鉻酸與硫酸根的比例同標準鍍鉻工藝完全一致，即CrO-24∶SO-24＝100∶1，所以標準工藝的電解液轉換成本工藝時，只需用清水稀釋鉻酸的濃度后，再投入本發明的添加劑，無需調整硫酸根，它有利于化驗和習慣上的使用以及大范圍的推廣普及。
本發明適用性廣，凡是傳統工藝能進行的，本工藝同樣可以適應，鍍一般鉻層時，主添加劑加入量為2克/升，在鍍微孔鉻時，主添加劑加入量為5-7克/升，應用本發明，可以在銅、銅錫合金、鎳、鎳鐵合金和不銹鋼上鍍防護-裝飾性鉻以及鐵、鋼、合金鋼上鍍硬鉻。在本發明的電解液中加入5-20克/升氟化鈉，就可應用滾鍍鉻和鈍化發光后的銅錫合金條上鍍鉻，傳統工藝進行滾鍍鉻時，由于電流效率低，大地流穿透滾桶困難而難鍍鉻，同時，電解液溫度高，容易使塑料滾桶和塑槽損壞，一直不能大規模電鍍，而本發明工藝電流效率高，電解液溫度低，能充分發揮其優勢。同理，本發明用于電鍍塑料零件能減少零件的變形。
本發明提供的添加劑及其應用工藝，達到降低鍍鉻電解液中鉻酸濃度40%(相對標準鍍鉻工藝)，降低溫度20℃左右，提高電流效率100%，降低能耗消耗(以電能計算，每噸鍍鉻電解液每年節電一萬五千度)，減輕鉻酸對環境的污染，改善工人操作環境和提高經濟效益(見表二)的同時，能直接在鍍鉻電解液中獲得微孔型鉻鍍層，經測試，每平方厘米孔隙率達十二萬以上，微孔鉻層顏色藍亮而冷青光，不但具有很好的裝飾性，其抗蝕性比標準鍍鉻工藝和其它低濃度鍍鉻工藝的鍍層都有大大提高;成本較已有的微孔鉻工藝顯著降低(只有它的30-40%)，并且實施簡便，無須增加鍍鎳封工藝，沉積速度快，經測試每分鐘為0.2微米，是標準鍍鉻工藝的兩倍，深鍍能力好(見表三)鍍層結合力好，由于大量的微孔，鍍層應力分散了，同時，電解液能產生泡沫，抑制鉻霧的揮發，有益于工作人員的健康。
本發明的實施比較簡單，新配電解液時，鉻酸按130克/升加入，硫酸為1.3克/升加入，電鍍一般鉻層的主添加劑按2克/升量加入，電鍍微孔鉻時，主添加劑按7克/升量加入，輔助添加劑以0.02克/升量溶于熱水中，然后加入電解液內，少許攪拌，通電即可生產。
標準工藝轉換為本發明的新工藝時，首先將標準工藝的電解液用清水稀釋到鉻酸含量為150-160克/升，鉻酸含量高于新配電解液主要考慮電解液含有Fe+3、Cu+2等金屬雜質，使有效鉻酸濃度小于化驗濃度，然后加入主、輔添加劑即可生產。
權利要求
1.一種低濃度常溫鍍(微孔)鉻的添加劑，其特征是由銪、鉀、釓、鎂、釹、鈉、鑭的氧化物或其鹽類組成主添加劑，由鑭、釓、鈉的鹽類和酯肪醇硫酸鈉以及烷基磺酸鈉組成的輔助添加劑。
2.一種根據權利要求1所述的低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑的鍍鉻工藝，其特征是CrO42-濃度為100-200克/升，CrO42-∶SO42-＝100∶1，本添加劑的主型為2-7克/升，輔型為0.01-0.02克/升;工藝條件為電解液溫度25℃以上，陰極電流密度5-15安/平方分米;陽極組成鉛或鉛合金，陰陽極面積比陰∶陽＝1∶2-3;無須抽風或添加F-53泡沫抑霧劑。
3.根據權利要求2所述的低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑的鍍鉻工藝，其特征是在鍍一般鉻層時，主添加劑加入量為2克/升，在鍍微孔鉻時，主添加劑加入量為5-7克/升。
4.根據權利要求3所述的低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑的鍍鉻工藝，其特征是用于塑料零件、銅、銅合金、鎳、鎳鐵合金和不銹鋼上鍍防護-裝飾鉻以及鐵、鋼、鋼合金上鍍硬鉻。
5.根據權利要求3所述的低濃度常溫鍍(微孔)鉻添加劑的鍍鉻工藝，其特征是在權利要求1所述的添加劑中加入5-20克/升的氟化鈉可應用滾鍍鉻和鈍化發光后的銅錫合金條上鍍鉻。
全文摘要
本發明涉及的是表面處理技術中的鍍鉻工藝，其特征是由銪、鉀、釓、鎂、釹、鈉、鑭的氧化物和其鹽類混合組成的添加劑，以2—7克/升的量加入到濃度為100—200克/升鉻酸溶液里面，電解液在25℃以上溫度，陰極電流密度在5—15A/dm
文檔編號C25D3/04GK1062932SQ90106488
公開日1992年7月22日 申請日期1990年12月29日 優先權日1990年12月29日
發明者劉貴成, 王太平 申請人:長沙市南區金屬表面處理材料廠