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镀铬添加剂:高效镀铬溶液

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-26  浏览次数:679

高效镀铬溶液

众所周知,镀铬的电流效率在电镀中是最低的,一般只有13%左右,因此如何提高电流效率一直是电镀工作者追求的目标。提高电流效率就意味着节省用电,从而可降低生产成本。

高效镀铬多是在镀铬溶液中引入卤族元素和一些有机添加剂来达到的。随着对镀铬添加剂研究工作的逐渐深入,原先电镀工作者认为有机添加剂加到镀铬溶液中去是不适宜的。这是因为铬酸是强氧化性的酸,浓度和温度又如此之高,有机添加剂在这样强氧化性介质中是难以存在的,也就是很快就会氧化变得乌有;但实践结果大不一样:某些有机化合物在这样强氧化性的铬酸溶液中能长期存在,并显得非常稳定,从而使镀铬工艺改革进入到一种"山穷水尽疑无路,柳暗花明又一村"的新境界!

如瑞士专利CH673845A5,叙述了一种混合有机酸组成的添加剂,此添加剂含丙酸、乳酸、戊酸、丹宁酸、新戊基乙二醇、苯磺酸、8一羟基喹啉、对苯二酚、4一甲苯基磺酰胺和六氟磺酸等,加入量为l5g/L左右,镀液温度在63℃、阴极电流密度在150A/dm2的条件下,电镀时间25min,镀层厚度达到75μm,即每分钟可沉积3μm,镀层硬度为HVl350,并有宽广的电流密度范围。这种镀液的阴极电流效率可达28%~48%,但问题是这种镀液是含氟的,对铅阳极和低电流密度区的镀件有腐蚀作用。

也有将低碳链的烷基磺酸及其盐类作为镀铬的添加剂,研究所用的镀液和工艺条件为:

铬酐   200~300g/L   硫酸             2~3g/L

硼酸   l~l0g/L       低碳烷基磺酸     l~5g/L

镀液温度55~65℃,允许使用的电流密度在20~80A/dm2的。在此条件下,所得到的镀铬层外观平滑光亮,显微硬度大于HVll00。

根据所使用的烷基磺酸盐分子中硫与碳的原子数之比不同,镀液的阴极电流效率也不一样。S/C≥1时,阴极电流效率可达27%;当碳链加长时,镀液的电流效率下降。如碳链有四个碳原子以上时,对镀液的阴极电流效率就起不到作用。

20世纪80年代后期,某国际较著名的公司在他们申请的欧洲专利中指出,在以铬酸和磺基醋酸为基本成分的镀铬溶液中,加入碘酸盐和含氮的有机化合物,获取了外观平滑光亮、高硬度和耐磨性好的铬镀层。其推荐的镀液组成和工艺条件如下:

铬酐     200~300g/L   磺基醋酸          80~120g/L

碘酸盐   1~3g/L       含氮有机化合物    3~15g/L

硫酸     2~3g/L

镀液温度50~60℃,允许使用的电流密度在20~80A/dm2,阴极电流效率达20%以上。在此镀液中,含氮的有机化合物包括烟酸、甘氨酸、异烟酸、吡啶、2一氨基吡啶、3一氯代吡啶和皮考啉酸等。

从目前已经发表的文献来看,某些有机添加剂确实对镀铬溶液起到良好的作用;有机添加剂与卤素释放剂联合使用,可能会得羽更好的协同效果,有望进一步改革镀铬工艺。卤素释放剂一般是指碘酸钾、溴酸钾、碘化钾和溴化钾等。

国外有机添加剂用于镀铬溶液的时间始于20世纪80年代,我国的有机添加剂约晚国外10年,才开始以商品形式出售。Anthony D.Barnyi提出,在镀铬溶液中加入氨基乙酸和氨基丙酸可提高阴极电流效率,l980年Chessin和Newby提出采用卤代二酸和氟化物混合作为镀铬的光亮剂。l985年美国安美特公司推出了高效无低电流区腐蚀的HEEF-25镀铬新工艺,平均电流效率可达25%左右,稍后该公司又推出了一种电流效率更高的HEEF-40镀铬工艺。l986年Chessin将碘酸钾、溴化钾等与有机酸相合用,作为镀铬的光亮剂。l995年,山西大学研制成功了不含氟、无低电流腐蚀的CH型镀硬铬添加剂。l997年,上海永生助剂厂也研制成功了3HC-25镀硬铬添加剂,该添加剂不含氟、不含稀土,无低电流腐蚀,平均电流效率可达25%左右;2001年,该厂又试验成功了4HC高效装饰性镀铬添加剂,该添加剂非但有较高的电流效率(平均23%左右)和较高的光亮度,更佳的还在于它有极好的分散能力和覆盖能力(超过稀土镀铬),从而可解决几何形状较复杂的零件镀装饰铬的难题。江西南方冶金学院推出的HCr-2高效快速镀硬铬工艺,电流效率可达50%~55%,镀液分散能力好,镀层清亮少毛刺。这种硬铬镀液的铬酐浓度高达800g/L以上,使用自然有一定局限性。

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