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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：
* g2 A) V$ z/ [# c# |5 w n. P ① 镀液均镀和深镀能力差。1 s0 B9 I6 V: 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。( I! J& s; F# W: t5 N
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。
# d7 W/ H! J$ ?. m1 E7 R! X8 r ④ 电解液具有极强的腐蚀性。 W w: p$ S% [
原理* b6 R& k- ]9 j
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。
. ]. Y: ^8 R/ Y( V1 f+ u 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，8 T" f0 L1 m" H; T2 B& j! d; s
% g: ?3 P' z& x/ ]4 _
2CrO3+H2OH2Cr2O7
+ f1 a3 Y* L u e- z: z5 JCrO3+H2OH2CrO4. L. J! z$ `" U4 l3 A# E
! |/ J- W4 q' ~5 w3 L: f 重铬酸和铬酸处于动平衡状态，3 p5 g: _; b( {9 z
; H6 K) Q8 n7 x8 b; @2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O
" ~3 ^) x* v" F: d/ y- H! c9 ~" t/ v J8 B$ e1 T1 W
CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；; L1 X1 I- M. e; b
CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。. L U) P# y8 H0 ~5 e. d/ E
镀黑铬时电极的反应如下：- l, o6 d+ c7 b. e
阳极反应5 w1 n9 R/ {- L/ } j& n
7 W$ T4 W) P1 O. g4OH-4e2H2O+O2↑ ①/ k+ r! ~) C l# K! Q/ a; @* Z
1 c0 g( e" k. L U阴极反应
8 l7 y/ _) w' Z; _) \8 h) T. {- S/ _* t
2H++2eH2↑ ②
7 D. R$ {, V% }! \; m0 v, wCr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③; r& C0 ?0 x) s# ^4 g# e; N
5 x* o t7 C7 u' m8 O) l' V8 J
由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，7 B9 H: \9 B6 d1 o
) n/ y5 g* `7 M/ J K0 PCr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④
+ @2 y6 o; [! G/ B9 P7 Y7 p4 x, u9 \7 Z) f# O( H% T5 p
于是
3 R; j Z: x- ]6 ^' n" Q4 h
; y" j7 J1 A6 W2 P1 B- SCrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤! [, l) I r1 a* t- z- m
: v$ }8 R* ], Y3 O" J! L9 c
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