一种含三价铬的电镀液及其应用
阅读说明：本技术 一种含三价铬的电镀液及其应用 (Trivalent chromium-containing electroplating solution and application thereof ) 是由 黄恩礼 梁锦荣 洪文彦 洪大照 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种含三价铬的电镀液,包括三价铬盐、含硫化合物、有机羧酸、有机胺盐。本发明还涉及上述含三价铬的电镀液在电镀工艺中的应用。其有益效果在于能显著提高电镀液的阴极电流效率与沉积速度,可达到降低生产成本和投入成本,并能提高生产效率的目的。(The invention relates to an electroplating solution containing trivalent chromium, which comprises trivalent chromium salt, a sulfur-containing compound, organic carboxylic acid and organic amine salt. The invention also relates to the application of the electroplating solution containing trivalent chromium in an electroplating process. The method has the advantages of remarkably improving the cathode current efficiency and the deposition speed of the electroplating solution, reducing the production cost and the input cost and improving the production efficiency.)
技术领域
本发明属于电镀液领域，具体涉及一种含三价铬的电镀液及其应用。
背景技术
电镀铬层硬度高，具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，并且具有优良的装饰性，常被用作电子电气设备、五金工具等装饰性镀层，以及活塞、模具、轴类等的功能性镀层，应用十分广泛。现在世界上电镀铬层绝大部分都是采用六价铬电镀工艺，其毒性较大。
三价铬毒性比六价铬毒性小100倍，被认为是一种很有希望取代六价铬电镀的环保化技术，因此具有良好的应用前景。然而，现有技术中所报道的含三价铬的电镀液，其存在的主要问题在于：硫酸盐体系因阴极电流密度小，金属杂质容忍度低等缺陷，造成电镀工艺的阴极电流效率低、沉积速度慢等缺点。
发明内容
本发明的主要目的为针对上述缺点进行有效改良。
本发明的目的是提供一种含三价铬的电镀液，其应用在电镀工艺中，能有效地提高阴极电流效率，从而提高镀层的沉积速度，克服了传统硫酸盐体系的三价铬电镀液沉积速度慢的缺点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一个目的在于提供一种含三价铬的电镀液，通过以下手段得以实现：
一种含三价铬的电镀液，其包括三价铬盐、含硫化合物、有机羧酸、有机胺盐。
进一步地，其包括质量份数如下的成分：
进一步地，所述三价铬盐选自硫酸铬、氯化铬、硝酸铬的一种或多种，其用于提供电镀液中铬离子的浓度。
进一步地，所述含硫化合物选自含半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸的一种或多种。
含硫化合物可以使得电镀层均匀发黑。
进一步地，所述有机羧酸选自氨基羧酸或羟基羧酸的至少一种。
有机羧酸可以络合金属，为电镀液的主要络合剂。
进一步地，所述有机胺盐选自脂肪胺盐、醇胺盐、芳香胺盐的一种或多种。
进一步地，还包括无机酸、表面活性剂、无机金属化合物的一种或多种。
其中，表面活性剂的作用在于，调整金属铬离子在电镀液中的析出电位，让其可以在一定电流密度范围内实现快速沉积；无机金属化合物的作用在于，改善电镀液的分散效果。
进一步地，所述无机酸选自硼酸或硫酸，其为pH缓冲剂，可以使得溶液更加稳定。
所述表面活性剂可以降低溶液表面张力。
进一步地，所述无机金属化合物选自含铁化合物、含钴化合物、含镍化合物的一种或多种。
所述无机金属化合物可以改善溶液分散能力。
本发明的另一个目的在于提供上述含三价铬的电镀液在电镀工艺中的应用。
本发明的有益效果在于：本发明所述的技术方案，能显著提高电镀工艺的阴极电流效率与沉积速度，从而达到降低生产成本和提高生产效益的目的。
具体实施方式
以下结合具体实施例说明本发明。本发明所用原料成分和工艺，若非特别提及，均为市面上常见原料成分和本领域技术人员所熟知的工艺。
实施例1
一种含三价铬的电镀液，其包括质量份数如下的成分：
上述含三价铬的电镀液的制备方法为：按上述质量份数，将成分加入到反应釜中搅拌，得到含三价铬的电镀液。
实施例2
一种含三价铬的电镀液，其包括质量份数如下的成分：
上述含三价铬的电镀液的制备方法为：按上述质量份数，将成分加入到反应釜中搅拌，得到含三价铬的电镀液。
实施例3
一种含三价铬的电镀液，其包括质量份数如下的成分：
上述含三价铬的电镀液的制备方法为：按上述质量份数，将成分加入到反应釜中搅拌，得到含三价铬的电镀液。
对比例1
对比例1与实施例1的配方成分、成分份数和制备方法均相同，唯一区别在于，对比例1不含半胱氨酸。
对比例2
对比例2与实施例1的配方成分、成分份数和制备方法均相同，唯一区别在于，对比例2不含十二烷基苯磺酸异丙醇胺盐。
测试例
将上述实施例1-3和对比例1-2以同样的操作条件在哈氏槽中进行打片测试，然后以电解破坏式测试厚度的方式，分别测试各哈氏片上距离高电流密度区2cm与5cm处黑铬电镀层的厚度，对比各组合的阴极沉积速度。
哈氏片测试流程为：
抛光青铜片→电镀光泽镍10min→电镀黑色三价铬5min→镀层铬酸钝化→电吹风吹干→膜厚测试
所得结果如表1所示。
表1测试例中实施例1-3和对比例1-2在不同处测得的膜厚
以上数据充分说明：通过添加本发明所述的半胱氨酸和有机胺盐，可使电镀工艺的阴极电流效率得到显著的提升，从而使工艺的阴极沉积速度也得到快速的提高(单位速度沉积速度越快，膜厚数值越大)。从而可大大缩短电镀的时间，减少设备与电镀液的投入，降低生产成本。