◆镀铬的影响因素(l)CrO3浓度与导电性关系:在铬酐小于450g/l的情况下,铬酐浓度越高,导电性越好(2)温度与导电性的关系:温度高,导电性好(3)CrO3浓度与电流效率的关系:铬酐浓度高,则电流效率下降(4)硫酸浓度的影响:浓度低时,低电流密度下电流效率高,反的电流效率低(5)三价铬的影响1.三价铬很少时,沉积速率减慢2.三价铬很高时,镀层变暗3.三价铬增加,则导电度降低,需较大电压4.三价铬愈多,光泽范围愈小(6)电流密度及温度的影响1.镀液温度升高,电流效率降低2.电流密度愈高,电流效率愈高3.高电流密度,低温则镀层灰暗,硬度高脆性大,结晶粗大4.高温而低电流密度,镀层硬度小,呈乳白色,延性好,无网状裂纹,结晶细致,适合装饰性的镀件5.中等温度及中等电流密度,镀层硬度高,有密集的网状裂纹,光亮硬质铬镀层。
(7)杂质的影响1.铁杂质,电解液不稳定,光泽镀层范围缩小,导电性变差,电压须增高,去除铁杂质比三价铬还困难,要尽量防止铁污染,不要超过10g/l2.铜、锌杂质,含量低时,对镀层影向不大,铜最好不要大于3g/l3.硝酸,是镀铬最有害的杂质,镀液须严禁带入硝酸污染(8)阳极及电流分布的影响1.阳极较大,电流分布较不均匀使镀层厚度不均勺2.阳极面积大,三价铬形成较多。
3.复杂镀件,阳极宜用象形电极或辅助电极,使电流分布均匀。
4.阳极的铅易氧化,形成黑色的氧化铅及黄色的铬酸铅。
黄色的铬酸铅导电性不良5.电流因尖端及边缘效应,造成镀层厚度不均,可采用绝缘物遮盖尖端或边缘。
◆镀铬的挂具(Rack)镀铬其镀液均一性极差,电流效率很低,须使用较高电流密度,所以挂具的设计要求对镀铬品质影响很大。
其设计要点如下(l)不溶解(2)导电好,不发熟,需足够截面积(3)与镀件接触良好(4)结构以焊接方式,导电钩要弯成直角(5)非电镀部份要用绝缘物覆盖,以减少电流消耗(6)结构要简单、易制造、轻便(7)镀件放置位置要使气体自由逸出容易(8)应用辅助电极、双极电极(9)依镀件的形状、尺寸、数量及镀层用途等因素决定挂架的设计◆镀铬常见缺陷及其原因(l)镀层粗糙有颗粒1.电流太大2.阴极保护不当或末装3.阴阳极太近4.表面前处理不好5.镀液有浮悬杂质6.硫酸太少(2)镀层脱落1.前处理不良2.中途断电3.中途加冷水4.预热不够(3)局部无镀层1.电流太小2.镀件互相遮盖3.装挂不当,气体停滞(4)镀层不均匀1.挂具接触不良2.气体不易逸出3.阳极型状不当(5)沉积速度慢1.电流太小2.三价铬太小3.二极间距太大4.镀件过大5.槽内镀件过多(6)镀层暗色1.温度太低2.硫酸此例太少3.三价铬太多(7)镀层针孔1.前处理不佳2.气体停滞镀件表面上3.镀件被磁化4.浮悬杂质5.表面活性剂6.镀液有磁性粒子◆镀铬的氢脆性镀铬的电流效率非常低,所以产生大量的氢气,会引起氢脆,尤其是硬化钢、高强度钢更需注意。
去除氢脆方法有:(l)镀前先做应力消除(stressrelieving):镀铬表面必须没有应力存在,一般镀件经机械加工、研磨,或硬化热处理都有残留应力(residualstress),可加热150至230℃消除残留应力。
铬是一种微带天蓝色的银白色金属。
电极电位虽然很负,但它有很强的钝化性能,在大气中很快钝化,显示出具有贵金属的性质,所以钢铁零件镀铬层是阴极镀层。
铬层在大气中很稳定,能长期保持其光泽,在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定,但可溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中。
铬层硬度高(HV800~110kg/mm2),耐磨性好,反光能力强,有较好的耐热性。
在500℃以下光泽和硬度均无明显变化;温度大于500℃开始氧化变色;大于700℃时才开始变软。
由于镀铬层的优良性能,广泛用作防护—装饰性镀层体系的外表层和机能镀层。
传统的镀铬工艺,其电镀液以铬酸为基础,以硫酸作催化剂,两者的比例为100:1。
工艺的优点为:镀液稳定,易于操作;无论镀光亮铬还是镀硬铬,镀层质量都比较高,具有光亮、耐磨、稳定等优点,所以一直得到广泛的应用。
其缺点为:(1)阴极电流效率非常低,一般只有8%~16%,这样,镀速相当慢,消耗的能量也相当大;(2)铬酸浓度高,含铬废水和废气污染大,材料浪费严重;(3)镀液温度较高,能量浪费大;(4)镀液的分散和覆盖能力差,形状复杂的零件必须采用象形阳极、防护阴极和辅助阳极才能得到厚度均匀的镀层。
因此,国内外电镀界一直致力于改革高铬传统镀铬工艺,为降低铬酸浓度,减少其危害,提高镀铬效率进行着广泛的研究和探索。
现已获得一定的成果。
改善传统镀铬工艺一般都采用在铬酸镀液中加添加剂的办法。
这些添加剂可分为四类:(1)无机阴离子添加剂(如、F-、、、、、、等);(2)有机阴离子添加剂(如羧酸、磺酸等);(3)稀土阳离子添加剂(如La3+、、Ce3+、Nd3+、Pr3+、Sm3+等);(4)非稀土阳离子添加剂(如Sr2+、Mg2+等)。
在改善传统镀铬工艺的过程中出现了三种较为突出的工艺:(1)以氟化物为催化剂的镀铬工艺;(2)以氯、溴、碘及稳定的羧酸作催化剂的镀铬工艺;(3)以稀土作添加剂的镀铬工艺。
一、镀铬的一般特性(一)镀铬特点1.镀铬用含氧酸做主盐,铬和氧亲和力强,电析困难,电流效率低;2.铬为变价金属,又有含氧酸根,故阴极还原过程很复杂;3.镀铬虽然极化值很大,但极化度很小,故镀液的分散能力和覆盖能力很差,往往要采用辅助阳极和保护阴极;4.镀铬需用大电流密度,而电流效率很低,大量析出氢气,导致镀液欧姆电压降大,故镀铬的电压要比较高;5.镀铬不能用铬阳极,通常采用纯铅、铅锡合金、铅锑合金等不溶性阳极。
(二)镀铬过程的特异现象镀铬与其它金属电沉积相比,有如下特异现象:(1)随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降;(2)随电流密度升高而电流效率提高;(3)随镀液温度提高而电流效率降低;(4)随镀液搅拌加强而电流效率降低,甚至不能镀铬。
上述特异现象均与镀铬阴极还原的特殊性有关。
二、镀铬层的种类和标记(一)防护—装饰性镀铬防护—装饰性镀铬,俗称装饰铬。
它具有防腐蚀和外观装饰的双重作用。
为达此目的在锌基或钢铁基体上必须先镀足够厚度的中间层,然后在光亮的中间镀层上镀以0.25~0.5μm的薄层铬。
例如钢基上镀铜、镍层再镀铬、低锡青铜上镀铬、多层镍上镀铬、镍铁合金镀层上镀铬等等。
在现代电镀中,在多层镍上镀取微孔或微裂纹铬是降低镀层总厚度,又可获得高耐蚀性的防护—装饰体系,是电镀工艺发展的方向。
在黄铜上喷砂处理或在缎面镍上镀铬,可获得无光的缎面铬,是用作消光的防护—装饰镀铬。
装饰性镀铬是镀铬工艺中应用最多的。
装饰镀铬的特点是:(1)要求镀层光亮;(2)镀液的覆盖能力要好,零件的主要表面上应覆盖上铬;(3)镀层厚度薄,通常在0.25~0.5μm之间,国内多用0.3μm。
为此装饰镀铬常用300~400g/L的高浓度,近些年来加入稀土等添加剂,浓度可降至150~200g/L,覆盖能力、电流效率明显提高,是研究开发和工业生产应用的发展方向。
防护—装饰镀铬广泛用于汽车、自行车、日用五金制品、家用电器、仪器仪表、机械、船舶舱内的外露零件等。
经抛光的铬层有很高的反射系数,可作反光镜。
按照国际ISO标准,防护—装饰性镀铬标记方法如下:分类标记构成:Fe——基体金属钢铁的化学符号。
Cu——铜的化学符号,数字表示铜镀层最低厚度(μm);Ni——镍的化学符号,数字表示镍镀层最低厚度(μm)。
表示镍镀层类型的符号:b——光亮镍镀层;p——暗镍或半光亮镍镀层,欲得到全光亮镀层需抛光;d——双层或三层镍镀层;Cr——铬的化学符号。
表示铬镀层类型及其最低厚度的字符:r——普通(标准)铬;f——无裂纹铬;mc——微裂纹铬;mp——微孔铬。
分类标记示例:钢铁上由20μm(最低)铜、25μm(最低)光亮镍和0.3μm(最低)微裂纹铬构成的镀层的分类标记可写成:Fe/Cu20/Ni25bCrmc0.3几个术语的解释:最低厚度——零件主要表面上能被直径20mm的球接触到的任何一处镀层厚度必须达到的最小值。
主要表面——指零件上的某些表面,该表面上的镀层对于零件的外观和使用性能起主要作用。
无裂纹铬(Crf)——按ISO规定的试验方法检查时不出现裂纹。
微裂纹铬(Crmc)——按ISO规定的试验方法检查时,有效面所有方向上每1cm长度可有250条以上的裂纹,裂纹呈网孔状结构。
微孔铬(Crmp)——按ISO规定的试验方法检查时,微孔密度至少为10000孔/cm2以上。
(二)硬铬(耐磨铬、工业镀铬)在一定条件下沉积的铬镀层具有很高硬度和耐磨损性能,硬铬的维氏硬度达到900~1200kg/mm2,铬是常用镀层中硬度最高的镀层,可提高零件的耐磨性,延长使用寿命。
如工、模、量、卡具;机床、挖掘机、汽车、拖拉机主轴;切削刀具等镀硬铬。
镀硬铬可用于修复被磨损零件的尺寸公差。
严格控制镀铬工艺,准确地按规定尺寸镀铬,镀后不需再进行机械加工的则称为尺寸镀铬法。
镀层韧性好,硬度较低,孔隙少,裂纹少,色泽柔和,消光性能好,常用于量具、分度盘、仪器面板等镀铬。
在乳白铬上加镀光亮耐磨铬,称为双层镀铬。
在飞机、船舶零件以及枪炮内腔上得到广泛应用。
(四)松孔镀铬通常在镀硬铬之后,用化学或电化学方法将铬层的粗裂纹进一步扩宽加深,以便吸藏更多的润滑油脂,提高其耐磨性,这就叫松孔铬。
松孔镀铬层应用于受重压的滑动摩擦件及耐热、抗蚀、耐磨零件,如内燃机汽缸内腔、活塞环等。
(五)黑铬在不含硫酸根而含有催化剂的镀铬中,可镀取纯黑色的铬层,以氧化铬为主成分,故耐蚀性和消光性能优良,应用于航空、光学仪器、太阳能吸收板及日用品之防护—装饰。
三、镀铬液的种类和特性(一)普通镀铬溶液这是应用量大、面广的一种镀液,基本组分是铬酐和硫酸,按铬酐浓度可分为低、中、高浓度三种。
低浓度通常系指铬酐含量为120g/L以下的镀液。
具有减少污染、降低成本、电流效率比较高(18%~20%)、镀层光亮度好、光亮电流密度范围宽等优点。
缺点是需槽电压较高,镀液覆盖能力较差,适合于零件形状较简单的场合。
中浓度通常系指铬酐含量为180~250g/L的镀液。
铬酐250g/L,硫酸根2.5g/L的镀液称为标准镀铬液,多用于镀硬铬。
在这类镀液中加入镀铬添加剂,特别是混合稀土金属盐添加剂,镀液性能则有很大改善:①可将铬酐浓度降低到150~180g/L以内,镀液的覆盖能力明显提高,超过高浓度液;②可降低析铬的临界电流密度值,可采用较低电流密度(如8~10A/dm2),而电流效率却能达到20%以上,槽电压低于10V,故有明显的节电效果;③可实现常温电镀,在15~50℃之间均可施镀,有利于节约能源,提高工效。
综合经济和环境效益好。
这是现代电镀铬工艺的发展方向。
高浓度系指铬酐浓度为300~400g/L的镀液。
具有较高分散能力和覆盖能力,主要用于装饰性镀铬。
这种镀液带出损失多、对环境污染较严重。
电流效率低(8%~13%)。
随着稀土等镀铬添加剂的开发和应用,这类镀液已逐渐缩减。
Re:什么是装饰铬?---[请教]镀铬层的分类及应用(一)防护–装饰性镀铬层俗称装饰铬或光亮铬,是在光亮的中间层表面上镀覆的薄层铬(0.25—0.5μn),与防护性底层一起构成防护–装饰性镀铬层。
广泛用可汽车、自行车、家用电器、日用五金制品、仪器仪表等行业。
经过抛光的镀铬层具有很高的反射系数,可用来制作反光镜。
(二)硬铬镀层亦称耐磨铬镀层,具有极高的硬度和耐磨性,镀覆在工件表面可提高其耐磨性,延长使用寿命,如工、模、量、卡具和一些轴类、切削刀具等常镀硬铬。
硬铬镀层还常用来修复被磨损零件的公差尺寸。
(三)乳白铬镀层镀铬层呈乳白色无光泽,镀层韧性好,孔隙少,裂纹少,色泽柔和,消光性能好,但硬度较低,常用于量具和仪器面板等镀铬。
在乳白铬镀层表面再镀覆硬铬镀层称为双层铬镀层。
它兼有乳白镀铬层和硬铬镀层的特点,多用于镀覆既要求耐磨又要求耐磨蚀的零部件。
(四)松孔铬镀层在硬铬镀层的基础上,用化学或电化学方法将镀铬层的裂纹进一步加宽加深,以便贮存润滑油脂,提高工件表面抗摩擦和磨损的能力。
常用于承受重压的滑动摩擦表面的镀覆,如内燃机汽缸筒内腔、活塞环等。
(五)黑铬镀层黑铬镀层具有良好的耐蚀性和消光性,而且硬度较高,耐磨性好,常用于镀覆航空仪表及光学仪器的零部件,太阳能吸收板及日用品的防护及装饰。