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发表于 2009-10-17 11:38:39
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来自： 中国北京
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镀铬知识
9 R" x+ a( N c( l1 _8 f ◆ 镀铬的氢脆性- X# N# [8 u. L9 D/ h
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。 m9 v6 W: l( F$ s! a3 ?; x9 T" k2 q
去除氢脆方法有 :1 K/ s9 Z# D7 @8 T# A* C
(l)镀前先做应力消除(stress relieving) : 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( residual stress)，可加热150至230℃消除残留应力。3 S2 a" g& f. G$ I% T2 [: G
(2)镀后烘箱去氢 : 根据工件大小和镀层厚度确定温度和时间，通常选择的温度为150~250℃，时间0.5~5h。 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。
% e! _# B* ]4 Q B" i 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。3 |: i8 f7 e9 v, o
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。
5 z( Z7 S& U# T% k% D# ? 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。9 m7 H" \% C0 s$ N7 ]
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）。6 d2 b# {+ @7 ^3 `8 b
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。
2 U, k" h, e0 C5 K$ g) u: | 一、镀铬的一般特性( S, g+ H2 K) Q, x: S. p- ^
（一）镀铬特点
3 h* J4 K2 X* v5 u+ t 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；
& Z3 {. g1 g" ?. v 2.铬为变价金属，又有含氧酸根，故阴极还原过程很复杂；
. ?* {* ?2 c. E0 u0 D 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；2 B; l8 b" [* r9 r
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；3 U6 n D0 Z( J( z+ g
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。
Y0 t9 h" X8 i& I& E, N （二）镀铬过程的特异现象
( W5 @0 \3 u2 g7 } v% E7 e 镀铬与其它金属电沉积相比，有如下特异现象：
; j% L! O4 J% |% F% L( P3 y [9 q2 p （1）随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降；
+ ]: {3 M; r0 \$ y （2）随电流密度升高而电流效率提高；* r6 d8 \' [5 t: A. N9 d) l4 Q- o1 F
（3）随镀液温度提高而电流效率降低；
7 T2 P4 z. z: Q6 K& [* k （4）随镀液搅拌加强而电流效率降低，甚至不能镀铬。
3 L. [2 ], g' h4 d$ X 上述特异现象均与镀铬阴极还原的特殊性有关。
. @) y2 S7 V) f: |; l0 G 二、镀铬层的种类和标记
! i: ?9 ~4 e; N$ D1 @0 G （一）防护—装饰性镀铬4 m6 {- J/ b' v5 l; m
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。7 a- G, ^$ A* Q
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。) t/ A% T- ?, N: L( n7 o3 L
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。( E8 e# ^$ ]- x0 H0 ^% M: O! s
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。
, q2 c- r8 W. O' s# a* w8 c/ p 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。+ R) a# m8 E4 M$ P
按照国际ISO标准，防护—装饰性镀铬标记方法如下：. O: @/ O2 h" u7 X7 g
分类标记构成：7 A7 _6 D( v% \; B; s
Fe——基体金属钢铁的化学符号。: |3 i' O& Y! o; X) U
Cu——铜的化学符号，数字表示铜镀层最低厚度（μm）；& u' v/ d% ~7 {
Ni——镍的化学符号，数字表示镍镀层最低厚度（μm）。& g* c. ~: |4 e
表示镍镀层类型的符号：
: K8 \- [ w* R/ t1 j+ @ b——光亮镍镀层；
h& R/ F# i1 O. |( J8 L p——暗镍或半光亮镍镀层，欲得到全光亮镀层需抛光；
4 A1 C9 _5 _9 [( j; x( t d——双层或三层镍镀层；7 `: Q) h: A; m! Q9 D/ }! i
Cr——铬的化学符号。, {8 z8 v" I& S" n1 V8 k! A
表示铬镀层类型及其最低厚度的字符：: g9 }7 j- O0 R& F! a x* L
r——普通（标准）铬；/ p% d5 c# t/ `- E
f——无裂纹铬；
5 ?6 L& }& N4 |) b6 A) @ mc——微裂纹铬；4 x' o1 \3 D J5 ?& l/ ]
mp——微孔铬。* E+ o" m, C& O" T7 X
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/Ni25b Cr mc0.3
. h9 G/ @- w8 R/ D8 t: i 几个术语的解释：
# t. h" [! B Z5 I 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。- X, D5 S8 y' M, R
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。) h/ k8 \& S/ [+ e6 O0 T
无裂纹铬（Cr f）——按ISO规定的试验方法检查时不出现裂纹。9 ^/ T* `* V* V" V/ R; H3 ?
微裂纹铬（Cr mc）——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。0 F) h' ^& ]3 w- b
微孔铬（Cr mp）——按ISO规定的试验方法检查时，微孔密度至少为10000孔/cm2以上。
) o3 ?' v5 e& B2 y( r+ |+ g （二）硬铬（耐磨铬、工业镀铬）- @ W; j2 y7 j6 B9 P
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。
) x7 ]; f, R/ n/ X （三）乳白铬镀层
* o8 p8 ?, J% z 在较高温度（65～75℃）和较低电流密度下（20±5A/dm2）获得的乳白色的无光泽的铬称为乳白铬。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。3 i7 f9 \; x) ?& D
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。
+ J' X+ G5 a; P- X （四）松孔镀铬
& @/ s) m6 l, j' y+ @: T: D5 e 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。
# ?9 {* L( E9 v: D- z+ T （五）黑铬0 H: I9 k. F- q# Z
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。
( |' P; {3 f! j5 ?. @! ]0 { 三、镀铬液的种类和特性; h& @5 l- L* y
（一）普通镀铬溶液
( s5 W7 p, }3 d: K' P: g5 V 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。; U) x# I; Z$ M- [# O
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。镀铬的工艺过程实际就是电化学，化学反应的过程。严格按照工艺走，问题不是很大。7 q2 i9 R1 N$ `4 h+ q1 [
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。
: h% |8 _1 W. M- v1 n% z y 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。 1 T6 |1 w3 r/ f$ \
通过镀铬的简单介绍，耐海水侵蚀很难说，做试验应该不会有问题的，但长期在海水中工作，就很有可能不行。 |
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