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三价铬电解液电镀黑铬工艺及市场现状

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-17  浏览次数:876

(瑞期精细化学工程有限公司,广东江门529075)

摘要:介绍了三价铬镀液铬黑铬的市场现状、黑铬镀层分类和市场上相关产品;简述了现阶

段三价铬镀液电镀黑铬的主要优缺点。以瑞期精细化学工程有限公司的代表性产品为样本,剖析了三价铬镀液镀黑铬溶液的基本组成及工艺参数对镀层质量和镀液性能的影响。

关键词:三价铬;黑色;普及

中图分类号:TQ153.11文献标识码:B   文章编号:1001-3849(2010)09-0025-02

引言

黑色镀层由于其色泽独特,具有良好的装饰性和观赏性,一直受到广大消费者的喜爱,大量应用于仪器仪表部件、电子电器产品和光学仪器等行业中。基于对环保的要求,三价铬镀液电镀工艺在2004~2006年得到了快速的普及,随着工艺技术的成熟,已逐渐取代六价铬镀液电镀工艺。但三价铬镀液镀黑铬工艺,可能由于市场需求和应用技术滞后的缘故,一直到2008年才出现较旺盛的市场需求,且近年来有逐渐普及的趋势,但与其相关的报道却是少之又少。

1•黑铬镀层的分类

目前市场上黑色铬镀层如从色泽上来分,可大体分为偏黄黑型和偏蓝黑型两种,可能是由于市场推出较早的缘故,目前还是以偏黄黑型的为主。例如达志化工的330系列、麦德美的118230系列和瑞期化工的RTC-471系列;而偏蓝黑型的产品主要有瑞期化工的RTC-481系列、天泽科技的Cr-3004系列和上马科技的BTC系列。从镀层色泽深浅上比较,一般来说蓝黑型要比黄黑型深,以上产品基本包括市场需求的各种颜色,可按需求从中选择合适的产品。

若以溶液体系来划分,则可分为硫酸盐型和氯化物型两种,在上述产品中,瑞期化工与麦德美的产品为硫酸盐型,其余的均为氯化物型。

2•黑铬镀层的优缺点

在实际应用上,三价铬镀液所得黑铬镀层中w(Cr)在50%~80%之间,镀层中其它金属与非金属的含量较高,不具有白铬镀层的自钝化效果,属于阳极性镀层,其表面硬度只有300~500HV,远低于白铬镀层(700HV),所以其在五金电镀的应用上具有一定的局限性,目前,主要应用于塑料电镀,这在一定程度上限制了三价铬镀液电镀黑铬的推广。

三价铬镀液电镀黑铬也具有一些电镀白铬暂时难以比拟的优点,以硫酸盐型电镀工艺为例,具有沉积速度快,可持续增厚且溶液走位性能、镀层均一性随电镀时间增加而提高;金属杂质容忍度高,不需要经常作电解除杂处理等,这为电镀黑铬的推广具备了比电镀白铬更优良的基础。

3•典型工艺介绍

3.1镀液组成及工艺条件

现以瑞期化工的硫酸盐型三价铬镀液电镀黄黑色铬RTC-471系列为例做介绍。该工艺所得镀层色泽呈浅枪黑,色泽均匀走位佳,且镀液管理维护简单,生产成本低,已获得市场的认可,其镀液组成及工艺条件如表1所示:

 

 

 

导电盐:主要由硼酸和碱土金属的硫酸盐或其它金属的复合盐组成,硼酸除了维持镀液pH稳定外,还有提高溶液分散能力和覆盖能力、防止近阴极区出现漏镀和烧焦的作用。

开缸剂:提供开缸所需的金属铬,内含一定量的稳定剂和络合剂,其中络合剂一般选择配位能力较弱的甲酸盐、乙酸盐或二元、多元羧酸及其盐(碳原子数小于10的)等,因为如络合剂配位能力过强(或用量过高),会影响配位离子在阴极的还原速度,使溶液的阴极沉积速度和覆盖能力下降;一般来说,单配位体的效果不如双配位体或多配位体好。分散剂:能明显提高镀液的分散能力和覆盖能力,为获得均匀的镀层提供有力的保证,可以采用含氮类芳香族有机化合物,如苯磺酸胺。也可以使用具有分散作用的表面活性剂,但这些都需要与合适的添加剂配合使用。

走位剂:可显著提高溶液的覆盖能力,一般是有机物与无机物的混合溶液,有些产品使用一定量的铁族元素的化合物;有的则采用表面活性剂,如聚乙二醇、聚氧乙烯月桂醚等。

发黑剂:主要是含氮、含硫的有机或无机化合物,一类是含硫的有硫代氨基脲、硫脲、硫代乙酸、硫氰化物等,此类化合物阴极吸附性较强,会抑制金属离子在阴极界面的还原;尤其是低电流密度区,会导致该区域析氢明显增加,产生的氢渗入镀层,易造成镀层起泡、发麻、结合力不良等现象,需要用其它物质来平衡,但其稳定性较好及所得镀层色泽一般偏黄黑;另一类物质是氨基酸类化合物,如天冬氨酸、半胱氨酸、精氨酸、甘氨酸等,此类化合物效果较好,所得镀层色泽一般偏蓝黑且没有前类化合物的缺陷,但与很多组分的兼容性较差且容易被氧化分解。温度:镀液温度对镀层色泽有明显的影响,因为当温度升高时,阴极沉积速度加快,镀层中铬含量提高,导致镀层色泽变浅;反之,操作温度低时,镀层色泽变深。

pH:pH基本上对镀层色泽无明显的影响,但对溶液的分散能力和覆盖能力有一定的影响。pH越高,溶液分散能力和覆盖能力越好;反之越差。其现象特征遵循电镀白铬规律。

搅拌:一般比较适合在压缩空气搅拌下操作,因搅拌状态下,阴极电流效率高,镀层均一性与镀液覆盖能力更佳,低电流密度区不容易出现气流痕等不良现象。

3.2电镀工艺流程

镀镍→回收→水洗×3→电镀黑铬→回收→水洗×2→钝化(CB-100)→水洗→热水洗→干燥。由于镀层耐蚀性欠佳,后处理中加入钝化或封闭可使镀层耐蚀性得到一定的提高。

3.3管理维护注意事项

1)因镀层的均一性、镀液覆盖能力均随电镀时间增加而提高,因此必须保证有足够的电镀时间,一般要求在150s以上。

2)镀液在电镀过程中,会有一定的有机添加剂分解物产生,且其累积过多会对镀层色泽有一定的影响,所以必须定期对镀液作活性炭过滤处理以维持镀液稳定。

3)镀液中还原性物质含量较高,产生六价铬的几率很低,且双氧水的添加对溶液性能会有一定程度的影响,所以无需如电镀白铬一样定期进行双氧水处理。

4)褪镀方法:强碱溶液中阳极电解后在30%以上的硫酸或盐酸中浸泡10~20s。

4•市场状况

目前市场上尚没有对三价铬镀液电镀黑铬层的色泽形成统一的标准或趋势。而各供货商的产品由于使用添加剂的差异,镀层色泽均有所不同,可以说各有各的特色。这给用户提供了广阔的选择空间,而用户亦会按照自身对色泽的需求和成本的考虑选择适合自己的产品。这使得三价铬镀液电镀黑铬市场的竞争没有三价铬镀液电镀白铬那么激烈,而且近来市场需求有逐渐增长的态势,发展与应用前景较为理想。

5•小结

1)三价铬镀液电镀黑铬的市场需求目前有明显增长趋势,应用领域逐渐得到扩大,尤其是塑料电镀方面。

2)三价铬镀液电镀黑铬工艺具有比三价铬镀液电镀白铬更好的推广基础与特性,这为其后续的发展与应用的普及提供了条件。

3)市场上三价铬镀液电镀黑铬镀层色泽繁多,工艺各有特色,可选择空间大,竞争没有三价铬镀液电镀白铬激烈。

4)目前三价铬镀液电镀黑铬工艺普遍存在镀层耐蚀性与硬度较差的缺陷。

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