用于对棒进行连续镀铬的生态学方法及相关装置制造方法及图纸

一种用于对金属棒、管状元件等进行连续镀铬的方法和设备，其中，待被镀铬的棒在镀铬装置中而非镀铬罐中快速地向前移动，该镀铬装置包括多个供电解溶液以高电流密度流动的具有星形的管状镀铬阳极室，以在棒穿过阳极室本身向前移动的同时在棒上形成多个镀铬层，并且其中，该装置的特征在于以轴向分布的流的方式给送电解溶液并且使电解质以湍流的方式的流通而受控地穿过镀铬阳极，所述设备还包括通过冰点测定热步骤的液体射流而对棒进行冷却的许多冷却工位，浴的密封是通过由调制的钢弹簧加固的以塑料材料形成的垫圈来保证的。该设备的特征在于，根据REACH指令，其由适于与三价铬一起使用的材料(钛)和技术构造，从而代替六价铬。该设备形成了低能耗的封闭循环，从而产生特别的法拉第效率。

Ecological methods and related devices for continuous chromium plating on rods

A method for metal rods, tubular element method and equipment for continuous plating, to be chrome plated rods in chromium plating device instead of chrome can quickly move forward, the chrome plating device comprises a plurality of power supply solution to chrome tubular anode chamber has a star high current density flow. To pass through the anode chamber in the rod itself to move forward at the same time in the bar to form a plurality of chromium plating layer, and wherein the apparatus is characterized in that the axial distribution of the flow way to send the electrolytic solution and make electrolyte in the turbulence mode and the controlled circulation through the anode for chrome plating, many cooling station the apparatus also includes a liquid determination of thermal jet steps through the freezing and cooling of the bar, bath sealing is guaranteed by reinforced by steel spring modulation formed with plastic washer. The device is characterized by the REACH directive, which consists of materials (titanium) and technical structures suitable for use with trivalent chromium, instead of six valent chromium. The device forms a closed loop with low energy consumption, resulting in a special Faraday efficiency.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对棒进行连续镀铬的生态学方法及相关装置
本专利技术涉及借助于三价铬而非六价铬的电解沉积而在长形金属件比如棒上沉积硬且厚的铬。更具体地，本专利技术涉及通过使三价铬的电解溶液以湍流的方式在环形阳极内强制流通的同时使金属件在环形阳极内向前移动的连续镀铬方法。
技术介绍
镀铬是将铬镀覆在由铁或钢制成的产品上以保护产品免受腐蚀，从而由于被电沉积的铬的高硬度而赋予该产品较高的耐损性。镀铬的所述特性主要取决于给定距离下微观裂隙的数目。一般来说，期望具有高裂隙密度的结构，这是因为具有高裂隙密度的结构往往具有更小的应力、更高的可润滑能力、较高的耐磨性以及更好的耐腐性。此外，裂隙的非对应性提供了针对腐蚀的更好的保护以及覆盖物的更低的可渗透性，这是因为各铬层的微观裂隙的对应性的可能性趋于零。为了获得裂隙的非对应性以及沉积物的较低的可渗透性，采用的是沉积多个叠置沉积物或多层镀铬。如今，金属棒的多层镀铬是借助于使用六价铬的多个连续的过程来实现的。所述过程可以是静态类型或动态类型，其中，在静态类型，电解溶液被放置在供待被镀铬的件浸入的罐中，在动态类型，连续流通的电解溶液被设置在供用作阴极的待被镀铬的棒连续穿过的一个或更多个环形阳极内。专利申请MI98A002595中记载了该动态类型的过程的示例，该过程提供了使用串联的特定空心阳极，通过这些串联的空心阳极，电解溶液被动态地并以非湍流的方式相对于行进的棒轴向地给送。在所述专利申请中，根据记载，由于这种类型的给送并且由于这种类型的电极，可以使用约300Ampere/dm2的电流密度。前述设备中使用的阳极是环形类型的，其沿着冠状部被穿有三个串联的孔，这三个串联的孔用于限定稳定的周围环境(电解溶液)。无论以何种方式，本申请人所进行的试验都表明仅第一阳极用以所述高电流密度，而在第二阳极和第三阳极中，电过程在所指定的电流密度处没有被激活，除非该电流密度从300Ampere/dm2降低至70Ampere/dm2。申请人实际上已经发现，如果在所有三个阳极上都使用至少300Ampere/dm2的电流密度，其中，这三个阳极如在使用六价铬的其他过程中那样由铅实现并且在由铅形成的镀铬室中操作，则仅工作一个月之后，由于因高电流密度产生的高热量，我们发现阳极已经变形，从而带来阳极与阴极(棒)之间短路的风险，因而对于与三个串联的阳极同时工作的情况，我们将使用50Ampere/dm2的低电流密度：这明显意味着显著的生产缺陷，因为较低的电流密度意味着为了具有特定厚度的沉积物，棒穿过镀铬阳极的行进速度较低，从而减缓了操作速度。如可以发现的，使用一个阳极与三个阳极之间的生产差异意味着工业产率降低66％。此外，前述专利申请等中描述的方法以及其他已知方法是基于六价铬的电解溶液的使用，而这如果一方面确定良好的镀铬结果，则另一方面将代表相当严重的环境污染。因此，在连续镀铬领域中，高度地需要寻找在工业产率方面高效并且同时消除使用六价铬以具有较高的环境可持续性的硬铬沉积的方法。特别地，即使立法者允许延长使用三氧化铬一段时间来对抗大量的财政征收和累积以及极大地减少的数量，许多国家规定(REACH和EPA)已将2017年规定为禁止三氧化铬的最后期限。三价铬实际上用于一些装饰镀铬的方法，在该方法中，提供了铬的薄膜沉积(<1微米)，而今天，就申请人已知的，该薄膜沉积方法不可能实现与硬铬的沉积物(厚度约50-60微米)有关的高质量。
技术实现思路
本专利技术的公开范围旨在至少部分地克服已知技术的缺点，提供了能够以高电流密度、高工业产率且低环境影响进行操作的方法和设备。该范围和其他范围由根据本专利技术的具有所附独立权利要求1所列特征的设备实现。从属权利要求中显示了本专利技术的优选实施方式。本专利技术的目的在于：为了在长形金属件、比如棒上获得厚硬铬的沉积物而使用Cr3+的电解溶液通过铬的电解沉积来实施，该Cr3+的电解溶液被强制以湍流的方式在至少一个镀铂钛阳极中流通，所述至少一个镀铂钛阳极被高度穿有或微穿有例如网或微穿孔网并且用来代替由铅形成的空心阳极。就“镀铂钛”而言，以此限定了可以在钛上执行的任何类型的镀层，该镀层包括用铌或其他贵金属形成的镀层。本申请人已经发现，前述的代替由铅形成的穿孔阳极的用镀铂钛形成的高度穿孔的阳极可以制成如MI98A002595那样工作的设备的三个阳极并且也可以在至少300Ampere/dm2的电流密度处工作。此外，在镀铂钛阳极上不会发生Cr3+的自然氧化：事实上应当指出，在基于六价铬的常规方法中，由铅、铅与锡的合金或铅与锑的合金构成的阳极——远不止于被氧化为二氧化铅(污染泥浆)——导致阴极产生的离子Cr3+的铬酸(Cr6+)的氧化，这对于将离子Cr3+保持在特定值内以获得最佳沉积物是必需的。总体上设想的是使用基于三价铬和呈氟化物的催化剂与不溶性阳极的组合的浴，该浴能够保持阻碍Cr3+的氧化的电极电位。此外，在已知的方法中，比如在MI98A002595的方法中，当使用尺寸减小并且因此面积小的阳极时，如果阳极电流密度变高，则在低电流效率下发生三价铬的再氧化，使得电解液中的Cr3+的量逐步增大以进行氧化，从而影响最佳沉积。这种情况发生的原因是阳极自身覆盖有一层二氧化铅：如果没有形成该膜，则形成一层铅铬，铅铬的特征是不允许三价铬的再氧化。镀铂钛阳极提供了一系列的优点，其中有：减少了环境影响(铅是有毒的)，高电流密度下的优异的可工作性，以及因此具有的高穿透力。事实上，由于镀铂钛阳极可以毫无问题地承受的电流密度远高于已知的由铅形成的阳极，因此可以以必要的高电流密度进行操作，以获得镀铬浴的高穿透力。此外，由于镀铂钛阳极在高电流密度下不会改变几何形状，因此与已知的铅阳极相比，阴极/阳极的距离不会改变，从而允许减小阳极/阴极的间距而不存在短路的问题，因此确定了更均匀的沉积。已证明，对于含有氟化物催化剂的浴，使用镀铂铌阳极更好。使用镀铂钛阳极的另一优点在于以下事实：由于镀铂钛阳极的微穿孔或网状形式导致的孔的高表面密度允许更大程度地排出在以高电流密度操作时大量产生的氢，从而不需要通常所需要的脱氢步骤。镀铬方法中的氢的高产率是由于阴极处的二次反应，该二次反应还将使得产生溶液的气溶胶，从而使得沉积物和金属基中吸附氢，导致被镀铬的产品中的应力，因此需要额外的脱氢过程(钢的脱碳)，这在根据本专利技术的方法中不再是必要的。此外，由于以下事实而进一步有利于氢的排出：该事实为将前述以镀铂钛制成的阳极的使用优选地设置成与电解溶液的湍流流通和铬(III)基的湍流流通相结合。由于高电流密度使沉积效率和沉积速度所依赖的浴的温度立即升高的事实，因此可以预见浴温度的控制的重要性：申请人已经发现，与MI98A002595中所证实的相比，由于电解溶液的湍流产生使热交换增强的有效冷却这一事实而使得穿孔电极内的溶液的强的湍流流通与合适的铬沉积同时发生，随后温度被降低并被调节。申请人以250A/dm2的电流密度进行操作而执行的测试表明，电解质的流通速度为5m/s时是足够的，同样在50℃的温度下可以采用至少约2m/s的电解质的流通速度。采用300A/dm2的电流密度的新技术中的前述速度比具有电流密度为50A/dm2的极限电流的常规或传统的装置中获得的速度高约六倍。申请人已经发现，专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对金属棒(27)、管状元件等进行连续镀铬的设备，包括：‑镀铬室(30)，所述镀铬室(30)具有沿棒的运动方向轴向对准的用于所述棒的输入孔口和输出孔口；‑用于使所述棒穿过所述镀铬室(30)而向前移动的器件(24)；‑一个或更多个管状镀铬阳极(17)，所述镀铬阳极(17)优选地为至少三个，并且与待被镀铬的棒的路径轴向对准，所述阳极(17)中的每个阳极设置有多个表面孔并且设置在所述镀铬室(30)中；‑牺牲阳极(16)，所述牺牲阳极(16)具有用作轴向喷嘴的孔；‑用于使镀铬的电解溶液(37，28’)以独立的方式分别在所述管状阳极(17)和具有轴向喷嘴的所述环形牺牲阳极(16)内强制流通的器件(28、31)；‑储存贮存器(29)，所述储存贮存器(29)容纳所述电解溶液(37、28’)，其特征在于，容纳在所述贮存器中的所述电解溶液是具有三价铬基的溶液；以及用于使镀铬的所述电解溶液在设置于所述镀铬室(30)中的所述阳极(17)内流通的至少一个所述器件(31)适于使所述溶液以湍流的方式流通，所述镀铬阳极(17)由镀铂钛形成，由铅或者铅与锡的合金或铅与锑的合金形成的所述牺牲阳极(16)布置在所述镀铬室(30)的输入部处。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.30 IT MI2015A0001281.一种用于对金属棒(27)、管状元件等进行连续镀铬的设备，包括：-镀铬室(30)，所述镀铬室(30)具有沿棒的运动方向轴向对准的用于所述棒的输入孔口和输出孔口；-用于使所述棒穿过所述镀铬室(30)而向前移动的器件(24)；-一个或更多个管状镀铬阳极(17)，所述镀铬阳极(17)优选地为至少三个，并且与待被镀铬的棒的路径轴向对准，所述阳极(17)中的每个阳极设置有多个表面孔并且设置在所述镀铬室(30)中；-牺牲阳极(16)，所述牺牲阳极(16)具有用作轴向喷嘴的孔；-用于使镀铬的电解溶液(37，28’)以独立的方式分别在所述管状阳极(17)和具有轴向喷嘴的所述环形牺牲阳极(16)内强制流通的器件(28、31)；-储存贮存器(29)，所述储存贮存器(29)容纳所述电解溶液(37、28’)，其特征在于，容纳在所述贮存器中的所述电解溶液是具有三价铬基的溶液；以及用于使镀铬的所述电解溶液在设置于所述镀铬室(30)中的所述阳极(17)内流通的至少一个所述器件(31)适于使所述溶液以湍流的方式流通，所述镀铬阳极(17)由镀铂钛形成，由铅或者铅与锡的合金或铅与锑的合金形成的所述牺牲阳极(16)布置在所述镀铬室(30)的输入部处。2.根据权利要求1所述的设备，其中，容纳在所述镀铬室(30)中的所述镀铂钛阳极(17)是三个，其中，每个阳极(17)通过所述电解溶液的相应的流通器件(31)被独立地进行供给。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述牺牲阳极(16)独立于所述镀铂钛阳极(17)借助于所述电解溶液的相应的流通器件(28)进行供给。4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述电解溶液的所述流通器件(28)和/或所述流通器件(31)呈具有可变排量的泵的形式。5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述牺牲阳极(16)的上游和所述镀铬室(30)的下游设置有借助于通过冰点测定法降低的水射流对棒进行冷却的冷却间隙(12、19、20)，并且与所述冷却间隙(12)相邻地设置有具有潮湿且酸性的空气的活化射流的间隙(13)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·安杰利尼，
申请(专利权)人：阿克罗姆股份公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡,LU