專利名稱：：一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液及其電鍍方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種電鍍技術(shù)，具體來說，涉及一種高耐蝕三價(jià)鉻電鍍技術(shù)。
背景技術(shù)：
：在北歐和我國北方等比較寒冷的低區(qū)，為了降低冬季雪天事故發(fā)生率和緩解城市交通壓力，常常選用融雪劑進(jìn)行除雪。氯鹽類融雪劑因其價(jià)格便宜、效果明顯，從而被廣泛使用。但其中含有的氯化物，如氯化鈉、氯化鈣等物質(zhì)極易對(duì)汽車底盤、道路護(hù)欄等機(jī)械工件產(chǎn)生腐蝕。這就需要一種具有高耐蝕性、高耐磨性的鍍層，用于抵抗融雪劑對(duì)機(jī)械工件的腐蝕問題。耐蝕性鍍鉻(硬鉻)由于具有較高的硬度、較好的結(jié)合力以及較低分子的摩擦系數(shù)而廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件表面，可以很好的提高工件本身的耐磨性和耐蝕性能。傳統(tǒng)的功能性鍍鉻工藝雖然具有較好的耐磨性和耐蝕性能，但是工藝涉及的廢水和廢氣中含有六價(jià)鉻，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。目前，無論是國外還是國內(nèi)，對(duì)含有六價(jià)鉻的電鍍工藝都進(jìn)行了嚴(yán)格的限制。作為六價(jià)鉻電鍍的替代工藝，三價(jià)鉻電鍍工藝被認(rèn)為是最有效的一種。但是，三價(jià)鉻鍍鉻多用于裝飾性鍍鉻，其在功能性鍍層上的應(yīng)用還極為有限，原因主要是三價(jià)鉻鍍鉻高電流密度區(qū)的鍍層結(jié)合力比較差，在耐蝕性能上也不能和六價(jià)鉻相媲美，更不用說解決融雪劑對(duì)機(jī)械工件的快速腐蝕的問題了。所以我們需要一種既環(huán)保又耐腐蝕的鉻鍍技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液及其電鍍方法。本發(fā)明的第一個(gè)目的，是提供一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液，該電鍍液在電鍍過程中環(huán)保無污染，所獲得的鍍層具有高耐蝕性，鍍鉻層和基材也具有很好的結(jié)合力，可以很好的抵抗融雪劑對(duì)機(jī)械工件的腐蝕。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，本發(fā)明提供一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液，主要由主鹽、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、潤濕劑、添加劑、導(dǎo)電鹽和水組成；所述主鹽為硫酸鉻、硫酸鉻鉀中的至少一種；所述絡(luò)合劑為特丁基對(duì)苯二酚、鄰羥基肉桂酸酯中的至少一種；所述穩(wěn)定劑為草酸鈉和硼酸；所述潤濕劑為聚氧乙烯聚丙烯苯酚醚、十六烷基三甲基溴化銨中的至少一種；所述添加劑為納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物；所述導(dǎo)電鹽為硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸銨中的至少一種。本發(fā)明還可做以下改進(jìn)主鹽含量為10g/L200g/L。絡(luò)合劑含量為lg/L120g/L。穩(wěn)定劑含量為lg/L120g/L。濕潤劑含量為0.01g/L8g/L。添加劑含量為lg/L10g/L。導(dǎo)電鹽含量為10g/L120g/L。所述主鹽含量為80g/L-140g/L；所述絡(luò)合劑含量為20g/L80g/L；所述穩(wěn)定劑含量為2g/L10g/L；所述濕潤劑含量為0.05g/L2g/L；所述添加劑含量為2g/LSg/L；所述導(dǎo)電鹽含量為200g/L300g/L。本發(fā)明的第二個(gè)目的是，提供一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍方法，該方法在電鍍過程中沉積速度具有很大程度的提高。為了實(shí)現(xiàn)第二個(gè)目的，本發(fā)明提供一種電鍍環(huán)保高耐蝕三價(jià)鉻鍍層的方法，包括以下步驟(1)工件酸洗和水洗；(2)以上述高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻鍍液進(jìn)行電鍍，電鍍的條件為溫度20-60°C、陰極電流密度5-30ASD(平均電流密度)、pH值2-4，電鍍10-40分鐘，電鍍過程中所使用的陽極為DSA(DimensionallyStableAnode)銥鈦涂層陽極；(3)電鍍后用水將鍍件清洗干凈，然后吹干。本發(fā)明還可做以下改進(jìn)步驟(2)中，電鍍條件為溫度45-55°C、陰極電流密度10-20ASD、pH值3_4，電鍍25-35分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為1)本發(fā)明的一種電鍍環(huán)保高耐蝕三價(jià)鉻電鍍液，清潔無污染，鍍層外觀均勻光亮，耐蝕性高。2)本發(fā)明的一種電鍍環(huán)保高耐蝕三價(jià)鉻電鍍液弓I入硫酸鉻鉀，可有效提高電流效率至30-40%，電鍍速率提高至0.3-0.4μm/min，有助于鍍層厚度的增加。3)本發(fā)明的一種電鍍環(huán)保高耐蝕三價(jià)鉻電鍍液引入了納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物作為添加劑，極大的提高了三價(jià)鉻鍍層耐蝕性，增加了鍍層和之間的結(jié)合力，使工件的整體耐磨性能得以提升。本發(fā)明提供的一種電鍍環(huán)保高耐蝕三價(jià)鉻電鍍液及其電鍍方法，使得三價(jià)鉻功能性電鍍工藝的推廣和應(yīng)用成為可能。具體實(shí)施例下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不構(gòu)成的對(duì)本發(fā)明的任何限制。對(duì)比例1電鍍液成分鉻酐260g/L硫酸3g/L三價(jià)鉻5g/L磺基乙酸100g/L氨基乙酸2.5g/L碘酸鹽2g/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)經(jīng)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試，條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極使用DSA銥鈦涂層陽極。電鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度900HV，厚度30毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)16小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差3微米。經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)31小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差7微米，腐蝕率達(dá)60%。鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后全片起銹，腐蝕率100%。對(duì)比例2電鍍液成分三氯化鉻130g/L氯化鈉30g/L甲酸5ml/L十二烷醇硫酸鈉6ml/L硼酸58g/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)經(jīng)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試，條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極采用石墨陽極。電鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度750HV，厚度20毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)16小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差7微米。鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后全片起銹，腐蝕率100%。對(duì)比例3電鍍液成分硫酸鉻120g/L草酸鈉45g/L硫酸鋁105g/L氟化鈉17ml/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極采用DSA銥鈦涂層陽極。電鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度760HV，厚度22毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)16.5小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差7微米。鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后全片起銹，腐蝕率100%。實(shí)施例1電鍍液成分硫酸鉻120g/L草酸鈉45g/L特丁基對(duì)苯二酚6g/L聚氧乙烯聚丙烯苯酚醚0.1g/L納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物5g/L硫酸鉀250g/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試，條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極采用DSA銥鈦涂層陽極。電鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度1000HV，厚度30毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差5微米，腐蝕率為4%。實(shí)施例2電鍍液成分硫酸鉻120g/L草酸鈉45g/L鄰羥基肉桂酸酯6g/L聚氧乙烯聚丙烯苯酚醚0.1g/L納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物5g/L硫酸鉀250g/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試，條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極采用DSA銥鈦涂層陽極。鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度980HV，厚度30毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差5微米，腐蝕率為5%。實(shí)施例3電鍍液成分硫酸鉻120g/L特丁基對(duì)苯二酚6g/L十六烷基三甲基溴化銨0.08g/L納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物5g/L硫酸鉀250g/L硼酸50g/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試，條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極采用DSA銥鈦涂層陽極。電鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度990HV，厚度30毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差5微米，腐蝕率為4%。實(shí)施例4電鍍液成分硫酸鉻120g/L鄰羥基肉桂酸酯6g/L十六烷基三甲基溴化銨0.08g/L納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物5g/L硫酸鉀250g/L硼酸50g/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試，條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極采用DSA銥鈦涂層陽極。鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度985HV，厚度30毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差5微米，腐蝕率為4%。實(shí)施例5電鍍液成分硫酸鉻鉀80g/L草酸鈉20g/L鄰羥基肉桂酸酯2g/L十六烷基三甲基溴化銨0.05g/L納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物2g/L硫酸鈉200g/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試，條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極采用DSA銥鈦涂層陽極。鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度975HV，厚度30毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差5微米，腐蝕率為5%。實(shí)施例6電鍍液成分硫酸鉻140g/L特丁基對(duì)苯二酚10g/L聚氧乙烯聚丙烯苯酚醚2g/L納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物8g/L硫酸銨300g/L硼酸80g/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試，條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極采用DSA銥鈦涂層陽極。鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度995HV，厚度30毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差4微米，腐蝕率為4%。實(shí)施例7電鍍液成分硫酸鉻鉀10g/L草酸鈉1g/L鄰羥基肉桂酸酯lg/L十六烷基三甲基溴化銨0.01g/L納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物lg/L硫酸鈉10g/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試，條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極采用DSA銥鈦涂層陽極。鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度970HV，厚度30毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差5微米，腐蝕率為5%。實(shí)施例8電鍍液成分硫酸鉻200g/L特丁基對(duì)苯二酚120g/L聚氧乙烯聚丙烯苯酚醚8g/L納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物10g/L硫酸銨120g/L硼酸120g/L余量為水電鍍方法取鍍鎳片(鎳層厚度9微米)水洗后，在267ml的赫爾槽中進(jìn)行電鍍測(cè)試，條件為溫度45°C、陰極電流密度50ASD、電鍍30分鐘，陽極采用DSA銥鈦涂層陽極。鍍后以水清洗干凈，然后吹干。電鍍效果評(píng)價(jià)觀察鉻鍍層結(jié)晶細(xì)致均勻，測(cè)定表面硬度990HV，厚度30毫米，經(jīng)CaCl2/NaCl(11)鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差4微米，腐蝕率為4%。由上述結(jié)果可見，對(duì)比例表面硬度為750-900HV，厚度為20_30毫米，鹽霧試驗(yàn)16小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差7微米，繼續(xù)進(jìn)行CaCl2/NaCl(l1)鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后，全片起銹，腐蝕率100%。而實(shí)施例表面硬度為980-1000HV，厚度為30毫米，鹽霧試驗(yàn)48小時(shí)后，鍍層高區(qū)和低區(qū)厚度差5微米，腐蝕率<5%。其硬度、厚度和耐腐蝕性遠(yuǎn)高于對(duì)比例。綜上所述，本發(fā)明提供的一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液及其電鍍方法，具有硬度高，耐腐蝕性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。上述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，不能以此來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍，因此，依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。權(quán)利要求1.一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液，主要由主鹽、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、潤濕劑、添加劑、導(dǎo)電鹽和水組成；其特征在于所述主鹽為硫酸鉻、硫酸鉻鉀中的至少一種；所述絡(luò)合劑為特丁基對(duì)苯二酚、鄰羥基肉桂酸酯中的至少一種；所述穩(wěn)定劑為草酸鈉和硼酸；所述潤濕劑為聚氧乙烯聚丙烯苯酚醚、十六烷基三甲基溴化銨中的至少一種；所述添加劑為納米二氧化硅/氧化鋁復(fù)配物；所述導(dǎo)電鹽為硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸銨中的至少一種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于主鹽含量為10g/L200g/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于絡(luò)合劑含量為lg/L120g/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于穩(wěn)定劑含量為lg/L120g/L。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于潤濕劑含量為0.01g/L8g/L。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于添加劑含量為lg/L10g/L。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于導(dǎo)電鹽含量為10g/L120g/L。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液，其特征在于所述主鹽含量為80g/L-140g/L；所述絡(luò)合劑含量為20g/L80g/L；所述穩(wěn)定劑含量為2g/L10g/L；所述濕潤劑含量為0.05g/L2g/L；所述添加劑含量為2g/L8g/L；所述導(dǎo)電鹽含量為200g/L300g/L。9.一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍方法，其特征在于包括以下步驟(1)工件酸洗和水洗；(2)以上述高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻鍍液進(jìn)行電鍍，電鍍的條件為溫度20-60°C、陰極電流密度5-30ASD、pH值2-4，電鍍10-40分鐘，電鍍過程中所使用的陽極為DSA(DimensionallyStableAnode)銥鈦涂層陽極；(3)電鍍后用水將鍍件清洗干凈，然后吹干。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍方法，其特征在于步驟(2)中，電鍍條件為溫度45-55°C、陰極電流密度10-20ASD、pH值3-4，電鍍25-35分鐘。全文摘要本發(fā)明提供一種高耐蝕環(huán)保三價(jià)鉻電鍍液及其電鍍方法，屬于電鍍
技術(shù)領(lǐng)域：
。采用主鹽、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、潤濕劑、添加劑、導(dǎo)電鹽和水組成，該電鍍液在電鍍過程中環(huán)保無污染，所獲得的鍍層具有高耐蝕性，鍍鉻層和基材也具有很好的結(jié)合力，可以很好的抵抗融雪劑對(duì)機(jī)械工件的腐蝕。并且所提供的電鍍方法在電鍍過程中可使沉積速度得到很大程度的提高。該電鍍液和電鍍方法可廣泛應(yīng)用于金屬材料表面電鍍。文檔編號(hào)C25D3/06GK102383150SQ20111035262公開日2012年3月21日申請(qǐng)日期2011年11月9日優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日發(fā)明者牛艷麗,蔡志華,陳蔡喜申請(qǐng)人:廣東達(dá)志環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?