[发明专利]三价铬隔膜电镀方法

说明书

技术领域

本发明属于电镀技术领域，特别是涉及一种三价铬隔膜电镀方法，三价铬电镀过程无氯气析出和无六价铬生成。

背景技术

电镀铬作为装饰性或功能性镀层在汽车、电子、卫浴、航空航天等领域具有广泛的应用。传统六价铬镀铬技术，产生大量含六价铬的废水和酸雾，毒性大，污染严重，受到严格的限制。三价铬毒性仅为六价铬的百分之一，以其为原料电镀铬被认为是可持续发展的绿色电镀技术。

三价铬电镀技术按铬的来源可分为氯化铬和硫酸铬两类电镀体系，其中，氯化铬镀液具有导电性好，分散能力、覆盖能力和电流效率较高，光亮电流密度范围较宽等优点，然而最大的缺点是阳极有氯气析出，污染严重，对设备腐蚀性强；硫酸铬镀液尽管不存在氯气的析出问题，但镀液的各项性能如分散能力、覆盖能力、电流效率、光亮电流密度等均较氯化铬镀液差，规模化应用难度更大。另外，不管是氯化铬镀液还是硫酸铬镀液，电镀过程中，三价铬离子均容易在阳极被氧化为六价铬，三价铬镀液中少量六价铬离子的存在，就会严重影响镀层外观，甚至无法沉积出镀层，限制了三价铬电镀稳定连续运行。因此，三价铬电镀过程，阳极上氯气的析出和三价铬离子的氧化成为制约三价铬电镀技术推广应用的瓶颈问题之一。

为了克服氯气析出和三价铬离子氧化等阳极副反应，研究者通常采取两种方法，一是在镀液中加入适量的添加剂如还原剂，来抑制阳极副反应。专利（CN101660182A, 2010）提供了一种三价铬电镀液复合稳定剂，但使镀液组成严重复杂化，将增加维护管理和镀液调整的难度；二是采用惰性阳极，如专利（CN 101280453A, 2008）提供了一种由铱、锡、铟、锆等氧化物组成的复合涂层阳极，但其制备过程复杂，成本高；石墨阳极尽管价格低廉，但其析氧活性低，且使用过程容易崩溃而污染镀液。上述两种方法可以在一定程度上降低氯气析出和六价铬生成速率，但并不能完全克服阳极副反应所带来的负面效应，仍需对镀液和电镀体系进行严格的维护管理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三价铬隔膜电镀方法，解决了。三价铬电镀过程中阳极上氯气析出和三价铬离子氧化等瓶颈问题。实现了三价铬电镀过程中可以完全消除氯气析出和六价铬生成，有望极大地推动三价铬电镀技术的推广应用。

本发明的工艺步骤为：

（1）用离子交换膜将电镀槽室分隔为阴极室和阳极室两部分；

（2）在阴极室中注入三价铬电镀液进行三价铬电镀，在阳极室中注入酸性或中性电解液；消除了三价铬电镀过程在阳极上析出氯气和生成六价铬。

所述的离子交换膜可以为阴离子交换膜，也可以为阳离子交换膜。

所述的阴极室中加入的三价铬镀液可以为硫酸铬电镀液，也可为氯化铬电镀液，亦可为硫酸铬-氯化铬混合电镀液。

所述的阳极室中加入的酸性或中性电解液包含硫酸、硫酸钾、硫酸钠中的一种或两种以上，也可同时包含Br^-、甲酸、甲醇、甲醛、亚硫酸钠中的一种或两种以上。

所述的阳极室的阳极材料可以为石墨、铅或其合金。

阳极上仅发生氧气的析出反应。

通过改变阳极室中硫酸和硫酸盐的含量，可使电镀过程中阴极室三价铬电镀液pH值在1.0～3.5间稳定调整。

硫酸铬电镀液时可以为阴离子交换膜或阳离子交换膜。

氯化铬电镀液或硫酸铬-氯化铬混合电镀液时为阳离子交换膜。

本发明所述的三价铬电镀过程无氯气析出和六价铬生成的隔膜电镀方法，突出的优点是：

1. 离子交换膜可以将三价铬镀液完全隔离在阴极室，阳极室为硫酸或硫酸盐，避免三价铬离子在阳极氧化为六价铬离子，克服了六价铬的负面效应，可保证三价铬电镀稳定运行。

2. 氯化铬体系电镀时，阳极反应仅为氧气析出反应，在保留氯化铬镀液优点的基础上，避免了阳极析氯反应，克服了环境污染问题。

3. 阳极材料可选用石墨、铅或其合金等，成本降低。

附图说明

图1为氯化铬电镀液中获得的电镀铬件，基体材料为紫铜板。

图2为硫酸铬电镀液中获得的电镀铬件，基体材料为紫铜板。

具体实施方式

实施例1

阴极室三价铬镀液为氯化铬体系，阴极为紫铜板，阳极室电解液为硫酸和适量Br^-的水溶液，阳极为铅银合金，离子交换膜为阳离子交换膜，电镀后获得铬镀层色泽光亮，阳极室内未检测到Cl^-，阳极上没有氯气析出，阴极室三价铬镀液中未检测到六价铬。

实施例2

阴极室三价铬镀液为硫酸铬体系，阴极为紫铜板，阳极室电解液为硫酸、硫酸钠和适量Br^-的水溶液，阳极为铅银合金，离子交换膜为阳离子交换膜，电镀后获得铬镀层色泽光亮，阴极室三价铬镀液中未检测到六价铬。