一种表面处理添加剂及其应用 本发明涉及一种表面处理添加剂及其应用。
在表面处理过程中，适当的添加剂可以有效提高处理效率，改善镀层质量。电沉积铬是工业生产中应用最广泛，具有重大国民经济意义的金属电解沉积过程之一，特别是六价铬镀铬是其它镀种所无法取代的。目前广泛使用的以硫酸为添加剂的Sargent工艺电流效率低，一般仅为12％-15％左右，因此沉积速度慢，浪费大量的人力和能源，而且镀层质量也往往不能满足要求。国内外曾先后开发了一批有价值的添加剂，比较成功的是含氟化合物添加剂，即以氟硅酸，氟硼酸与硫酸混合使用作为镀铬添加剂，使电流效率提高到20％-25％，但含此种添加剂的镀液对工件的低电流密度区和阳极腐蚀严重，使其应用受到了限制，目前比较先进的镀硬铬添加剂均不含氟。另外一种广泛应用的添加剂是有机添加剂，例如氨基酸，卤代羧酸，卤代磷酸，有机磺酸等，有机添加剂明显地提高了阴极电流效率，使镀层的外观、镀液的覆盖能力、分散能力有了一定的改善，但该种添加剂一般用量较大，成本过高，而且在镀液中不稳定，有一定的阳极腐蚀。
本发明的目的是提供一种表面处理效果好，效率高，稳定性强的表面处理添加剂。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：一种表面处理添加剂，它是由下列物质，按照重量份数比组合而成：
有机磺酸 10-30
无机含氧酸盐 0.5-1.5
其中优选的是：有机磺酸 15
无机含氧酸盐 1
所述有机磺酸是碳原子数为六个以下地有机磺酸中的一种或几种。
所述有机磺酸为甲基磺酸、乙基磺酸、二甲基磺酸中的一种或几种。
所述无机含氧酸盐为含氯或溴或碘的无机含氧酸盐中的一种或几种。
所述无机含氧酸盐为碘酸钾、溴酸钾中的一种或两种。
采用本发明的添加剂用于六价铬镀铬，可以有效地提高阴极电流效率，在45A/dm2的条件下，阴极电流效率可达26％以上，比现有技术提高近一倍。电镀温度与电流密度的可选范围宽。添加剂在镀液中稳定存在，由于添加剂中加入无机含氧酸盐，可以提高有机磺酸在镀铬溶液中的稳定性，使有机物的含量大为减少，降低了镀液对电镀阳极及工件低电流密度区的腐蚀性，与Sargent工艺镀液相比，本添加剂对铁基体工件有一定的缓蚀作用。添加剂的补充量仅为1.5-2g/KAH。镀液覆盖能力提高了20％以上，添加剂的加入增加了镀层的光亮度和硬度，所得镀层具有400-700条/厘米的微裂纹。本发明添加剂成本低于国内外同类产品。本添加剂适用范围广，可适用于多种表面处理过程中，如镀铬、镀镍、镀铅锡合金等。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：用于镀铬的添加剂
1、添加剂由以下重量份数比的化合物组成：甲基磺酸 15
溴酸钾 1
2、实验采用的典型工艺如下：
(1)、镀液配方
CrO3 200-270g/l
H2SO4 2.2-3g/l
Cr3+ 2-5g/l
添加剂 5-6g/l
(2)、工艺条件
T 55-60℃
Dk 20-75A/dm2
阳极 铅锡或铅锑合金
阳阴极面积比 2∶1
(3)、结果
采用上述工艺，配置300L镀铬溶液，对杆状汽车减震器(材料为25#钢)电镀两小时，镀液的阴极电流效率为20-30％，沉积速度为30-100微米/小时，添加剂通过吸附作用，改变了阴极表面的双电层结构，形成了一种混合型阴极胶体膜，增大了析氢的阴极过电位，即增大了析氢的反应阻力，从而抑制了副反应-阴极析氢，并使金属铬的析出电位明显负移，由1.07V(SCE)降低为0.81V(SCE)。添加剂减小了铬析出的阴极过电位，起到了金属铬析出的去极化剂的作用，提高了镀铬阴极电流效率。加入本发明添加剂后，工件在镀液中的稳定电位明显负移，由0.34V(SCE)降低为0.16V(SCE)，说明添加剂对阴极表面有一定的活化作用，使其表面的真实电流密度提高，并提高了镀液的导电性能，使镀液的覆盖能力达到82-85％。镀层光亮光滑，硬度为HV1020左右，显微裂纹数为420-650条/厘米。本实验中，采用浸蚀实验及低电流电解来评定镀液的腐蚀性能，浸蚀实验采用铜片及铁片为试样，低电流电解实验采用铁片，电流密度0.5A/dm2，实验结果见表1，可以看出因为添加剂的活化作用使电流密度分配比较平均，本工艺镀液对铁基体有明显的缓蚀作用，低电流腐蚀情况小于Sargent工艺。
表1镀液的腐蚀性能 基体 实验条件 腐蚀速度 (sargent镀液) 腐蚀速度 (加入添加剂5g/l镀液) 铜片 浸泡实验 (30℃,24小时) 6.83g/m2/hr 6.65g/m2/hr 铁片 浸泡实验 (30℃,24小时) 0.71g/m2/hr 0.333g/m2/hr 铁片 电解 (0.5A/dm2,2小时) 5.98g/m2/hr 4.25g/m2/hr
实施例2：用于镀铬的添加剂
1、本添加剂由以下重量份数比的化合物组成：
甲基磺酸 15
二甲基磺酸 6
碘酸钾 0.3
溴酸钾 0.8
2、实验采用的典型工艺如下：
(1)、镀液配方
CrO3 250-350g/l
H2SO4 2.7-3.5g/l
Cr3+ 2-5g/l
添加剂 3-8g/l
(2)、工艺条件
T 50-65℃
Dk 40-100A/dm2
阳极 铅锡或铅锑合金
阳阴极面积比 2∶1
(3)、结果
采用上述工艺，配置300L镀铬溶液，采用杆状汽车减震器电镀2.5两小时，镀液的阴极电流效率为24-35％，沉积速度为45-120微米/小时，镀液覆盖能力明显提高，为82-85％，如表2所示，所得镀层光亮光滑，硬度为HV980-1120，随着电流密度的升高而升高，显微裂纹数为420-650条/厘米。
表2添加剂对镀液覆盖能力的影响 添加剂含量(g/l) 电解条件 镀液覆盖能力 0 45A/dm2,55℃,5min 60％ 3 45A/dm2,55℃,5min 80％ 5 45A/dm2,55℃,5min 82％ 8 45A/dm2,55℃,5min 85％
□实施例3：用于镀铬的添加剂
1、本添加剂由以下重量份数比的化合物组成：
乙基磺酸 10
碘酸钾 0.2
溴酸钾 0.8
2、实验采用的典型工艺如下：
(1)、镀液配方
CrO3 250-300g/l
H2SO4 2.5-3.0g/l
Cr3+ 2-5g/l
添加剂 3-5g/l
(2)、工艺条件
T 55-65℃
Dk 40-70A/dm2
阳极 铅锡或铅锑合金
阳阴极面积比 2∶1
(3)、结果
采用上述工艺，配置250L镀铬溶液，采用杆状汽车减震器电镀3小时，镀液的阴极电流效率为22.5-28％，沉积速度为45-95微米/小时，镀液覆盖能力80-84％，所得镀层光亮光滑，硬度为HV1000-1210，随着电流密度的升高而升高，显微裂纹数为400-620条/厘米。