环保型三价铬电镀工艺研究

摘要

目前，三价铬电镀工艺已经成为取代重污染六价铬电镀的最重要技术之一。对三价铬电镀工艺进行深入研究并使其在实际生产中得到大规模推广应用，对突破国外技术壁垒、实现我国电镀行业的清洁生产等都具有极其重要的现实和战略意义。 本论文从三价铬电镀工艺的三大技术难题出发，分别对硫酸盐体系和氯化物体系三价铬电镀装饰铬工艺进行了深入研究。通过Hull槽试验、小槽挂镀试验和放大试验，制备出硫酸盐体系三价铬电镀所用DSA阳极和氯化物体系三价铬电镀所用石墨阳极，确定出两种体系的全套工艺规范，并对阴阳极反应机理进行了详细探讨。 试验结果表明，所制备的DSA阳极具有较高的析氧催化活性和导电性，可以很好的抑制硫酸盐体系镀液中Cr<'6+>的产生。电镀过程中，两种体系工艺稳定，性能综合评价与国外同类产品相当。镀层色泽外观和镀层结构与六价铬镀层相似，而前者结晶更为细密；硬度略逊于六价铬镀层，而耐蚀性明显优于六价铬镀层。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1铬镀层的性能

1.2电镀铬工艺分类

1.3六价铬电镀的限制与取代工艺

1.4三价铬电镀研究

1.4.1研究历程

1.4.2技术难题

1.5本论文主要内容

第二章研究与测试方法

2.1试验设备与药品

2.2工艺研究方法

2.2.1 Hull槽试验

2.2.2小槽挂镀试验

2.2.3放大试验

2.3 DSA阳极性能测试方法

2.3.1抑制Cr6+性能

2.3.2导电性能

2.3.3阳极寿命

2.4镀液性能测试方法

2.4.1稳定性

2.4.2分散能力(均镀能力)

2.4.3覆盖能力(深镀能力)

2.4.4阴极极化能力

2.4.5阴极电流效率

2.5镀层性能测试方法

2.5.1外观

2.5.2硬度

2.5.3厚度

2.5.4附着强度

2.5.5 耐蚀性

2.5.6镀层形貌

2.5.7镀层结构

第三章硫酸盐体系三价铬电镀工艺研究

3.1引言

3.2硫酸盐体系三价铬电镀机理研究

3.2.1阴极反应机理

3.2.2阳极反应机理

3.3镀液组成研究

3.3.1主盐与Cr3+配位体

3.3.2缓冲剂与导电盐

3.3.3光亮剂与载体

3 3.4润湿剂

3.4杂质影响研究

3.4.1镀液对杂质金属离子容忍度低的原因

3.4.2 Cr6+的影响及去除

3.4.3其他杂质金属离子的影响及去除

3.5 DSA阳极制备与评价

3.5.1 DSA阳极

3.5.2制备工艺

3.5.3评价方法

3.6工艺参数

3.6.1温度

3.6.2 pH值

3.6.3阴极电流密度(Jc)

3.6.4阴阳极面积比(Sc/SA)

3.6.5搅拌方式

3.7工艺规范

3.7.1工艺标准

3.7.2镀液配制方法

3.7.3工艺步骤

3.7.4镀液分析方法

3.8机理分析

3.8.1 Cr3+与其配位体的组合关系

3.8.2阴阳极面积比与产生Cr6+关系

3.9本章小结

第四章氯化物体系三价铬电镀工艺研究

4.1引言

4.2镀液组成研究

4.2.1主盐与Cr3+配位体

4.2.2缓冲剂与导电盐

4.2.3润湿剂

4.2.4阴极去极化剂

4.3石墨阳极制备

4.4杂质影响研究

4.5工艺参数

4.5.1温度

4.5.2 pH值

4.5.3阴极电流密度(Jc)

4.5.4阳极电流密度(Ja)

4.5.5搅拌方式

4.6工艺规范

4.6.1工艺标准

4.6.2镀液配制方法

4.6.3镀液分析方法

4.7机理分析

4.7.1析氯和抑制Cr6+机理

4.7.2阴极去极化剂作用机理

4.8本章小结

第五章镀液与镀层性能测试

5.1阳极性能测试

5.1.1 DSA阳极

5.1.2石墨阳极

5.2镀液性能测试

5.2.1稳定性

5.2.2分散能力

5.2.3覆盖能力

5.2.4阴极极化能力

5.2.5阴极电流效率

5.3镀层性能测试

5.3.1外观

5.3.2硬度

5.3.3厚度

5.3.4附着强度

5.3.5耐蚀性

5.3.6镀层形貌

5.3.7镀层结构

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

6.2.1自制产品市场前景展望

6.2.2三价铬电镀研究展望

参考文献

附录

致谢