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发表于 2007-6-27 11:44:58
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来自： 中国湖南衡阳
黑铬镀层具有许多优点，其化学稳定性好，可以经久保持其表面光泽的外观，装饰性好，耐磨，而且抗污染能力强，因而广泛用作防护装饰性镀层。但是与其它常用镀层相比，黑铬镀层是最难获得的，其工艺上存在许多难点，主要有：: m1 \& C( a) V; R
① 镀液均镀和深镀能力差。" C$ O- l9 x( f+ ]
② 阴极电流效率极低，一般在13%～16%，绝大部分电能都消耗在析出氢气等副反应上。
% k! K, Y( E( U; ] ③ 获得合格镀层使用的电流密度大，槽电压高，能耗大，需要价格昂贵的电源。
( q3 i3 h! J' \. V* i, C, b ④ 电解液具有极强的腐蚀性。( ^. s2 d* t$ a' ]- b$ Q
原理* K) ^ A6 g- ?6 {& |
镀铬液的主要成分是铬酐，它的分子式是CrO3，铬酐中的铬是六价。铬酐易溶于水，溶液中的六价铬可以多种形式存在，如四铬酸(H2Cr4O13)、三铬酸(H2Cr3O10)、重铬酸 (H2Cr2O7)、铬酸(H2CrO4)和铬酸氢根(HCrO-4)等。4 q( A) N0 d( L( H" D) P0 H* \# S, ?
一般情况下，溶液中的Cr6+主要以铬酸和重铬酸两种形式存在，4 {; z9 ^ `- r' G1 ~: T9 _% H, e6 d
. D: h$ `' g( ^# J% d
2CrO3+H2OH2Cr2O79 |' Z2 |% V' I! R# x5 |% d; |
CrO3+H2OH2CrO42 W; |% Z4 t2 s6 q
% D$ `' w& P2 n! z+ R8 A. d
重铬酸和铬酸处于动平衡状态，
+ P. H* S1 ~# C$ L y
* p! F, T3 w/ b9 G( a& L5 F" ~$ d2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O
5 i2 O4 t3 d$ U% A! Q; D- m [ l; ?4 U# ?; K( f$ {3 B
CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；3 C0 B: Q1 B& ~+ B# M
CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。
$ j# M. \$ @9 c* F) @ 镀黑铬时电极的反应如下：
" |! Y& w( Z, S4 ~& ]: @阳极反应+ `- q# L: E7 l/ A z, H7 {6 ^/ b
, k% G) M; G: o% V! _* k
4OH-4e2H2O+O2↑ ①6 G; C6 G0 f# l q0 ^
2 [9 Y& A1 Z/ i阴极反应: |. X, s" h. c! j# E
" Q. D. j" j, _
2H++2eH2↑ ②
" i+ {. }" V$ z( C( k9 ~# U3 Y4 dCr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③2 B! H3 v) f& |5 V# Q
" V6 k7 h; t Z 由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，
. I5 H2 l% ?3 ^8 \4 s7 g# {" }4 B3 E
1 k( s# n9 E0 ^2 D% U. rCr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④- i+ y. K. T/ s% ^* g1 M1 S
{/ \: S1 t- ^# w于是
9 k9 n. y9 L0 j/ p# Y1 R) T1 _- }
. t o' [3 X& E2 TCrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤
$ r, [4 `% ?5 T3 Y {/ E7 Y' }
' `* w2 K8 V6 E 因此，黑铬镀层主要是由铬和铬的氧化物组成。镀黑铬过程中，阴极上发生②、③式反应时，由于氢的析出，阴极区pH值上升，三价铬会在阴极上生成碱式铬酸铬薄膜，它是带正电性的分散胶体，会将阴极表面慢慢地包封住，这层膜很紧密，只能让氢离子透过发生②式反应，也即镀黑铬反应将会慢慢终止。当在镀液中加入阴离子添加剂HCr-I后，它能与镀液中的三价铬络合形成复杂的阳离子，这种复杂的阳离子又能破坏阴极表面所形成的碱式铬酸铬膜，使CrO2-4离子能在阴极上放电而析出金属铬，发生⑤式反应，因而添加剂具有使铬镀层表面活化的作用。 |
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发表于 2007-6-29 15:20:25