一种黑铬镀层的镀液及其制备方和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种黑铬镀层的镀液及其制备方和应用，属于电镀技术领域。本发明专利技术提供的黑铬镀层的镀液包括如下浓度的制备原料：导电盐260～320g/L，导电盐包括硫酸盐和硼酸；铬盐浓缩液120～180ml/L，铬盐浓缩液的配制方法包括将硫酸铬和苹果酸在70～100℃反应2～15h，硫酸铬和苹果酸的物质的量比为3.5～4.5:1；有机硫化物；无机硫化物；过渡金属盐；络合剂，络合剂包括尿素、酒石酸和天门冬氨酸中的至少一种。本发明专利技术提供的镀液能够有效黑铬层的黑度、致密覆盖性，并改善操作安全性。本发明专利技术还提供了上述镀液的制备方法和应用。了上述镀液的制备方法和应用。了上述镀液的制备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种黑铬镀层的镀液及其制备方和应用


[0001]本专利技术涉及电镀
，尤其是涉及一种黑铬镀层的镀液及其制备方和应用。

技术介绍

[0002]电镀铬因其具有很高的硬度(硬度范围400到1200HV)、很好的耐磨性(摩擦系数小)、良好的化学稳定性(不与碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸反应)，广泛用作防护镀层和功能镀层，在电镀工业中占据重要的地位。
[0003]按照功能、外观等进行分类，铬镀层通常包括装饰性铬层、黑铬、松孔铬、乳白铬、硬铬等种类。除黑铬外，其他种类铬层的材质通常为铬单质或铬合金，因此除非是人工处理，其本身致密性良好，且可形成光泽度较高的镀层；但是黑铬中含金属铬约44％，其余成分主要为铬的氧化物，氧化物通常以颗粒状的形式存在，因此其通常光泽度较差，且耐蚀性略差于硬铬和白铬等。
[0004]传统技术中，铬镀层的镀液中，铬的价态通常为六价，但其存在分散能力低、电流效率低、对装置苛刻，以及六价铬有毒对环境影响严重等方面的问题，六价铬镀液正在逐渐被禁止使用。
[0005]为解决上述问题，有技术采用三价铬镀液，但是传统技术中的三价铬镀液形成的黑铬，依然具有光亮度、覆盖性差的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种黑铬镀层的镀液，相较于传统的三价黑铬镀层，能够有效提高黑铬层的黑度、耐腐蚀性、致密覆盖性，并改善操作安全性。
[0007]本专利技术还提供了上述镀液的制备方法。
[0008]本专利技术还提供了上述镀液的应用。
[0009]根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种黑铬镀层的镀液，所述镀液包括如下浓度的制备原料：
[0010]导电盐，260～320g/L，所述导电盐包括硫酸盐和硼酸；
[0011]铬盐浓缩液，120～180ml/L，所述铬盐浓缩液的配制方法包括将硫酸铬和苹果酸在70～100℃反应2～15h，所述硫酸铬和苹果酸的物质的量比为3.5～4.5:1；
[0012]有机硫化物；
[0013]无机硫化物；
[0014]过渡金属盐；
[0015]络合剂，所述络合剂包括尿素、酒石酸和天门冬氨酸中的至少一种。
[0016]根据本专利技术实施例的镀液，至少具有如下有益效果：
[0017](1)其他条件相同时，单位时间可沉积的黑铬涂层的厚度和活性铬的浓度呈现正相关关系。三价铬在水中容易形成Cr(H2O)6或Cr(OH)
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的惰性配位结构，其在电镀过程中是
几乎不反应，即不能沉积形成黑铬镀层。
[0018]本专利技术采用的铬盐浓缩液中，通过具有特殊温度、时长的配制方法，可促使苹果酸取代上述惰性配位结构中的水/羟基，或者同时促进三价铬的六配位结构转换为三配位结构；也就是说，本专利技术先将苹果酸和硫酸铬反应得到铬盐浓缩液，促进了具有沉积活性的三价铬形态的生成，因此，本专利技术提供的镀液可采用浓度较低的硫酸铬，获取更厚的黑铬涂层。总铬浓度较低也极大的降低了后期水处理的成本。
[0019](2)研究发现，铬盐浓缩液中，如果苹果酸的浓度提升，黑铬层的沉积速度反而降低，其原因可能是因为当苹果酸占据三价铬配位点的量提升时，反而会促使活性铬转变为非活性铬；因此需控制硫酸铬和苹果酸的用量比。
[0020](3)本专利技术提供的镀液中，通过铬盐浓缩液和络合剂种类、浓度的搭配，可显著提升黑铬镀层的沉积速度和可达到的沉积厚度；解决了传统技术中三价铬镀液难以实现较厚黑铬镀层的问题。
[0021](4)本专利技术提供的镀液中，通过搭配有机硫化物、无机硫化物和过渡金属盐，所得黑铬镀层的具有较高的黑度和光亮度，进一步搭配导电盐的种类和浓度、铬盐浓缩液、络合剂等，所得黑铬镀层的沉积均匀度和致密度也显著提升，解决了传统技术所得黑铬镀层覆盖性差、耐蚀性差的问题。
[0022](5)和传统的六价铬体系相比，本专利技术采用三价铬体系，显著降低了镀液的毒性，提升和环境安全性和操作安全性，也提升了覆盖性和走位能力。和传统的氯化物体系相比，本专利技术采用硫酸盐体系，不会产生氯气，对设备的腐蚀性更低，且稳定性更好。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述硫酸盐包括硫酸钠和硫酸钾中的至少一种。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述硫酸盐和硼酸的质量比为1～2:1。其中硼酸除具备导电盐的作用外，还具备pH缓冲剂的作用，由此可消耗电镀过程中阴极表面产生的氢氧根，避免生成三价铬的氢氧根络合物(失活)。
[0025]本专利技术通过控制导电盐的浓度，确保了在电镀过程中镀液电荷的均匀分布，因此所得黑铬镀层的沉积更加均匀。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述硫酸盐和硼酸的质量比为1.5～1.6:1。
[0027]根据本专利技术的一些实施例，所述镀液中，所述导电盐的浓度为280～300g/L。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，所述铬盐浓缩液中，所述硫酸铬的浓度为1.5～4.5mol/L。例如具体可以是2.5～3.5mol/L。进一步具体的可以是约3mol/L。
[0029]根据本专利技术的一些实施例，所述铬盐浓缩液中，所述硫酸铬和所述苹果酸的物质的量之比为3.8～4.2:1。进一步具体的可以是约4:1。
[0030]根据本专利技术的一些实施例，所述镀液中，所述铬盐浓缩液的浓度为140～160ml/L。例如具体可以是约150ml/L。
[0031]根据本专利技术的一些实施例，所述铬盐浓缩液的配置方法中，反应温度为80～90℃。
[0032]根据本专利技术的一些实施例，所述铬盐浓缩液的配置方法中，反应时长为10～12h。
[0033]根据本专利技术的一些实施例，所述有机硫化物包括糖精。所述有机硫化物具有促进铬均匀分布，进而促进黑铬镀层材质均匀性，维护黑铬涂层颜色的作用。
[0034]根据本专利技术的一些实施例，所述镀液中，所述有机硫化物以有机硫化物水溶液的形式添加。
[0035]所述有机硫化物水溶液中，所述有机硫化物的浓度为10～20wt％。
[0036]所述有机硫化物水溶液中，还包括表面活性剂。
[0037]所述有机硫化物水溶液中，所述表面活性剂的浓度为0.5～1.25％。所述表面活性剂包括SAS(仲烷基磺酸钠)。
[0038]根据本专利技术的一些实施例，所述镀液中，所述有机硫化物水溶液的浓度为5～10mL/L。
[0039]根据本专利技术的一些实施例，所述无机硫化物包括硫氰酸盐。所述无机硫化物具有调整黑铬镀层外观黑度，维持其颜色的作用。
[0040]根据本专利技术的一些实施例，所述镀液中，所述无机硫化物以无机硫化物水溶液的形式添加。
[0041]所述无机硫化物水溶液中，所述无机硫化物的浓度为10～20wt％。
[0042]所述无机硫化物水溶液中，还包括表面活性剂。
[0043]所述无机硫化物水溶液中，所述表面活性剂的浓度为0.5～1.25％。所述表面活性剂包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黑铬镀层的镀液，其特征在于，所述镀液包括如下制备原料：导电盐，260～320g/L，所述导电盐包括硫酸盐和硼酸；铬盐浓缩液，120～180ml/L，所述铬盐浓缩液的配制方法包括将硫酸铬和苹果酸在70～100℃反应2～15h，所述硫酸铬和苹果酸的物质的量比为3.5～4.5:1；有机硫化物；无机硫化物；过渡金属盐；络合剂，所述络合剂包括尿素、酒石酸和天门冬氨酸中的至少一种。2.根据权利要求1所述的镀液，其特征在于，所述铬盐浓缩液中，所述硫酸铬的浓度为1.5～4.5mol/L。3.根据权利要求1或2所述的镀液，其特征在于，所述镀液的制备原料还包括分散剂；优选地，所述镀液的制备原料还包括润湿剂。4.根据权利要求1或2所述的镀液，其特征在于，所述有机硫化物包括糖精；优选地，所述无机硫化物包括硫氰酸盐；优选地，所述过渡金属盐包括水溶性钴...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜腾辉，谭文灵，卢文信，
申请(专利权)人：中山博美新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：