【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用铬层涂覆部件或半成品的装置。此外，本专利技术涉及一种用铬层涂覆部件的方法。
技术介绍
1、由实践众所周知，装饰性铬层和硬铬层从含有铬(vl)的电解质溶液沉积在部件上。这种过程中使用的铬酸具有毒性和致癌性，因此已被列入欧盟化学品法规(euchemicals regulation，reach)的高度关注物质(svhc)清单。出于这个原因，多年来人们一直试图用含铬(iil)电解质溶液代替含铬(vi)电解质溶液。
2、这里的一个基本问题是，在水性电解质溶液中，铬(iii)离子和六个水分子之间形成稳定的络合物，即所谓六水铬(iii)络合物，其在动力学上抑制铬(iii)离子的还原，从而抑制铬的沉积。因此，诸如甲酸盐、草酸盐或甘氨酸盐的络合剂通常被用来添加到电解质溶液中。这些铬络合物的形成允许铬的更快沉积。
3、在铬(lll)离子的还原过程中，首先铬(iil)离子被还原成铬(il)离子，然后铬(li)离子被还原为金属铬。随着铬(iii)离子还原为铬(ii)离子，铬阳离子的电荷从而铬水络合物的稳定性，以及大多数其他铬络合物的稳定性降低。因此，铬沉积的动力学抑制尤其是由铬(iil)离子向铬(ll)离子的上游还原引起的。
4、在这种背景下，本专利技术的目的是创造一种装置和方法，使得能够在工艺技术规模上提供具有铬层的部件，而不必使用含有铬(vi)化合物的电解质溶液，或者至少减少含有铬(ⅵ)的溶液的使用。
技术实现思路
1、所述目的是通过根据独立权利
2、本专利技术的基本思想是在两个不同的电化学池中进行将铬(iii)离子还原为铬(ii)离子和将铬(ⅱ)离子还原为金属铬，这两个电化学池的电解质溶液通过循环系统相互交换。
3、根据本专利技术的装置具有未分开的沉积池，所述沉积池中有阳极并且适于接纳阴极连接的部件。在所述池中可以布置多个阳极(而不是单个阳极)以及其它较小的辅助阳极。从而尤其得以实现部件涂层的良好均匀性。所述沉积池可以是浸没槽。浸没槽的使用允许单个或多个部件，甚至更多数量的部件浸入筒件或支架中。然而，沉积池也可以是连续池，其中材料经过一个或多个垂直、水平或径向布置的阳极穿过的槽。此外，沉积池还可以与储存器和泵组合，以在回路中泵送电解质溶液，以确保电解质溶液的良好混合，特别是在部件和阳极之间。沉积池也可以是涂覆池，其中电解质溶液在阳极和部件表面或半成品表面之间供给，而部件或半成品和/或阳极不在池中。在这种情况下，池还与用于电解质溶液的泵和储存器相结合。本专利技术的优点在于，不但能够将常规涂覆池用于涂覆单个零件，而且还可以用于涂覆大量生产的产品和半成品。对于批量生产的商品的涂覆，优选使用支架和筒件的工艺。对于金属丝、带材和管材等半成品的涂层，优选使用连续生产线。本专利技术也可以通过内部涂覆工艺来实施，例如用于容器、管件和孔道。这里，将电解质溶液填充到容器或管件中，并引入阳极。
4、所述沉积池是未分开的池。未分开的沉积池被理解为液体位于其中的空间，由此该空间不被膜分隔成仅经由膜彼此连接的子池。
5、所述沉积池包含溶解了含铬(ii)物质的液体。根据所使用的铬盐，除了溶解的铬(ii)离子之外，所述液体还可以包含阴离子，例如氯化物、硫酸盐、硫酸氢、氟化物、甲酸盐、草酸盐、甲磺酸盐、甘氨酸盐、柠檬酸盐或乙酸盐。此外，所述液体可以包含至少一种溶剂，例如水、乙二醇、乙酸、二甲基亚砜、甲酰胺、二甲基甲酰胺或碳酸亚乙酯。在某种程度上，特别优选在沉积过程中，铬(iii)离子也可以存在于液体中，特别是当铬(ii)离子在沉积池的阳极处被氧化时。此外，所述液体可以包含一种或多种酸缓冲剂和/或一种或多种导电盐，例如硫酸钠、氯化钠、甲磺酸钠、硫酸钾、氯化钾、硫酸铝和硼酸，或者不带电的络合剂，例如氨、甘氨酸、硫代硫酸根、二乙醇胺、硫脲或脲，以及添加剂，例如聚乙二醇。
6、根据本专利技术，所述装置另外具有电解池。所述电解池由布置在电解池中的膜分成阴极室和阳极室，阴极室中设置有阴极，阳极室中设置了阳极。
7、电解池可以设计成槽。在优选的设计中，阴极和阳极被几何地设计和对准，使得它们彼此之间的距离在任何地方都是相同的，并且膜被大致居中地布置。在特别优选的设计中，阴极、膜和阳极被制成彼此平面平行，并且在阴极和膜以及阳极和膜之间选择2mm至5cm范围内的小距离。如果选择小距离，则将阴极室和阳极室都设计为流通池是有利的。在这种情况下，阳极室中的电解质溶液也可以通过泵循环。电解质储器也可以设置在电解质回路中。几个池也可以组合以形成具有单独入口和出口的池组。
8、所述膜，其将阴极室与阳极室分隔开，优选为阴离子交换剂。然而，使用阳离子交换剂或隔膜的操作也是可能的。例如，可以使用具有基于聚醚酮、聚砜、聚苯醚、聚苯并咪唑、含氟聚合物或聚苯乙烯共聚物的聚合物骨架的阴离子交换膜。三甲铵、吡啶鎓、锍、鏻、胍鎓、咪唑鎓或哌啶鎓可以作为阳离子官能团结合到聚合物骨架上。
9、位于阴极室中的阴极优选由导电材料制成，其特征在于阴极水分解的高过电压。特别合适的是由铜、铅、锡、钛、铅锑合金或碳制成的阴极。可以使用坚实的但也可以使用多孔的电极，例如金属泡沫或碳砖。例如铜或碳纤维的涂层是可能的。例如，铋、铟、铅、铋-铅、银-铅、金-铅或铜-铅是合适的。
10、位于阳极室中的阳极优选为涂覆有铱混合氧化物的钛阳极。然而，也可以使用其他电极材料，例如镀钛、铅、铅锑、碳或不锈钢。引入阳极室的液体优选包含溶剂，其与阴极室的液体相同，以及酸，其阴离子与阴极室电解质溶液中存在的阴离子相同。
11、根据本专利技术，阴极室经由线路和设置在管线中的泵连接到沉积池，其中泵能够将液体从阴极室泵送到沉积池中和/或将液体从沉积池泵送到阴极室。
12、根据本专利技术，可以想到采用根据本专利技术的装置来实施的方法，其中改变经由管线的流动方向。根据本专利技术的方法能够以这样的方式进行：
13、•在第一种操作状态下，将液体通过泵从阴极室经由管线输送到沉积池，以及
14、•在第二种操作状态下，将液体通过泵从沉积池经由管线输送到阴极室。
15、所述方法可以由两种操作状态的序列组成。然而，也可以提供其他操作状态，其中没有液体是经由管线输送。
16、在另一个实施方式中，具有在其中布置有泵的管线仅用于在一个方向上输送液体。也有可能的实施方案，其中液体通过泵从阴极室经由管线输送到沉积池中。在这样的实施方式中，阴极室可以经由附加的返回管线连接到沉积池，其中液体经由返回管线从沉积池流入阴极室。可以设想实施方式，其中液体通过泵经由管线从沉积池输送到阴极室中。在这样的实施方式中，沉积池可以经由附加的返回管线连接到阴极室，其中液体经由返回管线从阴极室流入沉积池。
17、对于经由管线和泵连接到储液器的沉积池，上述电解质溶液的交换也可以在储液器和膜池的阴极室之间进行。
18、所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用铬层涂覆部件(1)或半成品的装置，其具有未分开的沉积池(3)，所述沉积池中有阳极(2)，并且所述沉积池适于接纳阴极连接的部件(1)或半成品，在所述沉积池中放置含有铬(II)的电解质溶液，其中，电解池(7)被布置在所述电解池(7)中的膜(10)分为设置有阴极(8)的阴极室和设置有阳极(9)的阳极室，所述阴极室经由线路和布置在线路中的泵(5)连接到所述沉积池(3)，其中所述泵(5)能够将液体从所述阴极室泵送到所述沉积池(3)和/或将液体从所述沉积池(3)泵送到所述阴极室。
2.根据权利要求1所述的装置，其中在所述阴极室中存在含有铬(III)的液体。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，参比电极(11)设置在所述阴极室中，或者通过电解质桥连接到所述阴极室中的电解质溶液。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其中，所述阴极室通过额外的回流管线(6)连接到所述沉积池(3)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其中，设置具有整流器或脉冲电流源或脉冲反向电流源形式的电流源(4)。
6.一种使用权利要求1-4任一
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述阴极室中的阴极的电势借助于所述阴极室中的参比电极(11)在阴极室中设定。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，铬(III)离子在阴极(8)被还原为铬(II)离子，从而补充消耗的铬(II)离子。
9.根据权利要求6至8任一项所述的方法，其中，涂覆是利用直流电进行的，或者涂覆是利用脉冲电流或者间歇或脉冲反向电流进行的。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用铬层涂覆部件(1)或半成品的装置，其具有未分开的沉积池(3)，所述沉积池中有阳极(2)，并且所述沉积池适于接纳阴极连接的部件(1)或半成品，在所述沉积池中放置含有铬(ii)的电解质溶液，其中，电解池(7)被布置在所述电解池(7)中的膜(10)分为设置有阴极(8)的阴极室和设置有阳极(9)的阳极室，所述阴极室经由线路和布置在线路中的泵(5)连接到所述沉积池(3)，其中所述泵(5)能够将液体从所述阴极室泵送到所述沉积池(3)和/或将液体从所述沉积池(3)泵送到所述阴极室。
2.根据权利要求1所述的装置，其中在所述阴极室中存在含有铬(iii)的液体。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，参比电极(11)设置在所述阴极室中，或者通过电解质桥连接到所述阴极室中的电解质溶液。
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·班，
申请(专利权)人：VDEh工业研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。