本发明属于电镀技术中的镀铬工艺。 从已有技术中知道镀铬电解液的类型有几种，它们都是以铬酐为主要成分，然后根据添加不同的局外离子而分类。例如添加SO2-4和SiF2-6的称复合镀铬电解液;添加SrSO4及K2SiF6的称自动调节镀铬电解液;添加KBF4等的称低铬酐镀铬电解液;而目前国内外在工业上应用最广泛的是添加SO2-4的标准镀铬电解液。这些类型的镀铬电解液大多数都是在高浓度铬酐（280～300g/l），高温（48±2℃）下进行镀铬，对温度要求很严，一般波动范围只允许上下2～3℃。由于温度高，铬酐浓度大，析氢严重，极易产生铬酸雾和含六价铬浓度高的废水，旣有害工人健康又污染环境。而且铬酐利用率低，原材料消耗大，为了排除铬酸雾和控制温度，需要设置排风、加热、降温装置，所以能量消耗大，操作麻烦。对有些难镀件来说，它们的深镀、均镀能力都不够理想。例如缝纫机离合螺钉上的小孔及反面都很难镀上铬层。添加KBF4等的低铬酐镀铬电解液，在试生产中也存在槽电压高，需用电压高的电源（18～20V），深镀能力差等缺点。1983年“电镀与精饰”第三期报导过“用稀土元素做添加剂的低浓度镀铬工艺”，虽然该“工艺”在报导中表明有不少优点，但它的镀铬温度仍为45～50℃，也属高温范畴，而且该“工艺”对温度的适应范围还是很窄，所以它也未能克服高温镀铬所产生的各种缺陷。
本发明的目的是提供一种镀铬添加剂及应用工艺，达到降低镀铬电解液中铬酐浓度，降低镀铬温度并扩大镀铬工艺对温度的适应范围，简化操作，改善工作条件，减轻对环境的污染，有益于工作人员的健康，降低原材料和能量消耗，提高经济效益。
本发明提出的镀铬添加剂是以镨钕为主地轻稀土混合物中加入K2SiF6和Al2（SO4）3·10H2O组成。加入量以重量百分比计算为：轻稀土混合物：K2SiF6∶Al2（SO4）3·10H2O＝1∶0.25～0.3∶0.1～0.2。其中镨钕为主的轻稀土混合物是以稀土氢氧化物的形式混合的。按稀土氧化物计算，总量为65±3%，各种成分比例是：（Pr6O11+Nd2O3）/RxOy＝80～95%，La2O3/RxOy＝4～10%，余量为其它稀土氧化物。而Pr6O11∶Nd2O3＝1∶7～9。其中Rx代表稀土元素，Oy代表氧元素。
现以镨钕为主的轻稀土氢氧化物的混合物为例来制备本发明的镀铬添加剂。其方法是先取符合上述成分比例的以镨钕为主的固态轻稀土氧化物，（制备符合该成分的以镨钕为主的轻稀土混合物属一般稀土分离技术，生产厂可根据要求制取），用工业HCl或工业H2SO4溶解，使其转化为溶液状态。如果所取原料是溶液状态（如氯化稀土溶液），则不必酸溶。然后用工业NH4OH沉淀稀土离子，将稀土离子转化为氢氧化物沉淀，经过滤，再用水洗除沉淀中的Cl-、SO2-4离子，然后将洗净的沉淀物放在烘箱内烘干，烘干温度控制100℃，以除去游离水，烘干以后的稀土氢氧化物中的稀土氧化物总量应为65±3%，最后研磨成粉末状备用。
再在这种粉末状的以镨钕为主的轻稀土混合物中按上述比例加入工业纯的K2SiF6和Al2（SO4）3·10H2O，经充分混合均匀后即成本发明的镀铬添加剂。
本添加剂的主要成分是以镨钕为主的轻稀土混合物，该混合物可以是稀土的氧化物、硫酸盐或铬酸盐，最好是稀土的氢氧化物。如果用稀土的氧化物、硫酸盐或铬酸盐的混合物作本添加剂的主要成分，其制备和溶于镀铬液的量以稀土氧化物计算，一定要符合上述成分及下述添加量的要求。镀铬液中H2SO4和CrO3含量也要符合下面本添加剂应用工艺的镀铬液的成分要求。
本添加剂的应用工艺，镀铬电解液的成分及其镀铬的主要操作条件为：
CrO3120～180g/l最佳为150～160g/l
CrO3∶H2SO4＝100∶0.3～0.6
本添加剂5～8g/l最佳为6～7g/l镀铬电解液中杂质允许含量：Fe3+＜7g/l，Cu2+＜7.5g/l，Zn2+＜2.5g/l，Cl1-＜0.2g/l。
镀铬操作温度17～55℃最佳为25～35℃
阴极电流密度Dk5～15A/dm2最佳为8～12A/dm2
阳极组成Pb88～92% Sn8～12%
阴阳极面积比 S阴∶S阳＝1∶2～2.5。
下面以含CrO3150g/l，H2SO40.75g/l（CrO3∶H2SO4＝100∶0.5），本添加剂6g/l在镀槽中配制1000升镀铬电解液为例，说明应用本添加剂时，镀铬电解液的配制方法和具体应用：首先称取含量为95%的工业CrO3157.9kg，用500升自来水溶解，待自然沉清后虹吸出上层清液，除去沉渣。取样分析CrO3和SO2-4的含量，根据分析结果，再补加H2SO4使之达到750g，然后用自来水冲稀至1000升，在充分搅拌的情况下缓慢加入本添加剂6kg，待溶解均匀后即成可镀铬电解液。进行镀铬时只要根据镀件的形状及其总面积，挂入预先成型的Pb-Sn合金条状阳极，使阴阳极面积比＝1∶2～2.5，然后调整极距为300～400mm，再根据镀件数量及其总面积，试调槽电压和总电流，使其阴极电流密度控制在5～15A/dm2范围内，再根据镀层厚度要求决定通电时间，致此，就可在不需预先加热的情况下直接进行镀铬，并取得满意的效果。
应用本添加剂的镀铬工艺（下称本工艺）与标准镀铬工艺（下称标准工艺）的对比情况列于下表：
标准工艺与本工艺主要性能与操作条件对照表
从表中可以看出本工艺具有明显的优越性和显著的经济效益。最突出的特点是：铬酐含量低，镀铬温度低和适应温度范围宽。与标准工艺相比，镀液中铬酐含量可降低50%左右，铬酐的消耗量可减少80%。相应废水中的铬酐含量也大幅度下降，可节约处理污水用的NaCl20%，还可省去化学试剂FeSO4·7H2O。
在电流效率方面，因本工艺的阴极电流密度比标准工艺降低了60%，所以槽电压也随着降低，对镀同样的产品，就可节约电能50～80%，同时电流效率可提高38.3～98.4%。加上本工艺的镀铬温度低，变化小，生产稳定。所以在电解过程中析出的氢很少，很少闻到铬酸雾的味道，不但对健康和减轻污染有利，还可省去抽风装置，节约能源。如某厂1987年一季度采用本工艺电镀生产四种产品，直流电总消耗2938.24度，标准工艺镀同样的产品却要9289.17度，可见本工艺可减少直流电能74.83%。
在深镀、均镀能力方面，用直角阴极法对比测定发现本工艺未上铬的面积为标准工艺的30%。对有些难镀件的小孔标准工艺是很难镀上铬的，本工艺却镀得很好，例如：手动编织机的针床板是由双层薄钢板冲压成型合拢后点焊而成。其表面积有38dm2，长有1100mm，板上有各种形状的大小孔680个。标准工艺对有些孔眼，特别是针床板的背面都镀不上铬。而采用本工艺镀铬的针床板，除有时有点挂具印子外，全部都能镀上铬。
本工艺镀铬的结合力和韧性，用光亮酸性镀铜、光亮镍、全光亮镍铁合金作底层，在本工艺的镀液中镀铬，都未发现脱铬现象。用钢板经前处理后直接镀铬1.5小时，然后将此钢板反复曲折或用大锤猛力捶击钢板的对折弯曲处，直至钢板延展变形，也未见脱铬或裂纹。可见本工艺在铜、铁、镍和镍铁合金上镀铬都有很好的结合力和韧性。
镀铬层的硬度，用两个镀件作试样，先后在本工艺同一镀槽中镀铬，镀铬温度分别为32℃和52℃，镀铬时间分别为3小时和5小时，测得铬层硬度分别为HV1038和HV784。从这两个试样测定的硬度表明，本工艺不仅适用于电镀防护-装饰性镀铬，也能适用于电镀硬铬。
本工艺的另一明显特点是电镀过程中的各种因素变动范围宽，稳定、容易控制、操作简便。例如在1.4m3镀铬液中连续生产三个月，分析Cr3+含量一直稳定在2～4.5g/l范围之内，所以不必调整。
在标准工艺中SO2-4的含量必须维持这样一个比値CrO3∶H2SO4＝100∶1，才能获得理想的镀铬层，稍有不愼就会影响产品质量。本工艺镀铬液中SO2-4的含量不受这个比値的限制，分析得知H2SO4含量为0.22g/l或1.75g/l时都能得到良好的镀层。
还有标准工艺中要求电流密度与镀铬温度有严密的配合。因温度高，变化快，所以要求电流密度就要随之改变。因此操作人员必须经常测量温度，调整输出电流，稍有不愼，产品就发灰或镀不上铬。本工艺的镀铬温度稳定性好，阴极电流密度又低，变化范围宽，在1.4m3镀槽中镀铬其总电流可在100～200A的范围内波动，在槽电压基本不变时，阴极电流密度可随温度变化自动改变，不影响产品质量。
由于本工艺镀铬的产品表面很少出现挂具印子，据某厂镀缝纫机离合螺钉的检验数据表明一次合格率为≥98.1%。
本发明的镀铬添加剂及其应用工艺可对铸铁或钢基体、铁-镍合金基体、镍基体、黄铜基体、酸性光铜基体、铜-锌合金基体以及退铬返工或抛光后的基体直接镀铬。
实施例1
在镀槽中将曾使用4年以上的标准镀铬液，经处理除掉过多的SO2-4，再调整使其成分为CrO3153g/l，H2SO40.63g/l，本添加剂6g/l。根据待镀编织机针床板的面积，挂好Pb-Sn阳极，调整极距300mm，每次镀针床板4块，控制槽电压为10V，阴极电流密度Dk约为8A/dm2，操作温度为24℃，镀铬时间5分钟，所镀的4块针床板全部合格。
实施例2
新配的镀铬液，其成分为CrO3151g/l，H2SO40.77g/l，本添加剂6g/l。根据缝纫机离合螺钉一次镀铬的总面积，挂好Pb-Sn阳极，调整极距为300mm，每次镀256个离合螺钉，控制槽电压为6.5V，阴极电流密度Dk约为9A/dm2，操作温度为50℃，镀铬时间为5分钟，只有3个离合螺钉上的小孔没有全上铬，合格率为99%。
实施例3
将使用过几年的标准镀铬液，调整后使其成分为CrO3147g/l，H2SO40.65g/l，本添加剂6g/l。镀件是缝纫机的上轮，根据镀件的数量及其总面积，先挂好Pb-Sn阳极，调整极距为300mm，控制槽电压为9V，阴极电流密度Dk为7.5A/dm2，操作温度35℃，镀铬时间为5分钟，每槽镀上轮32个，全部合格。
实施例4
除镀铬温度为18℃外，其他条件同实施例2，镀手动编织机小配件，合格率为99%。