|
|
发表于 2009-10-17 11:38:39
|
显示全部楼层
来自： 中国北京
回复 1# practical 的帖子
镀铬知识- z! s9 T Y$ s% f- C
◆ 镀铬的氢脆性
7 |' q( Q8 v! z9 N 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。
4 e1 x* n+ `. [; x8 x- d; |去除氢脆方法有 :
9 `$ Y, M2 E' E- a1 E2 L6 U6 u(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。
8 e) C; m( V8 Z(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。7 z# Q8 q. X; l" A8 |0 \
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。
$ l9 j/ x- m( i$ x& }+ \ 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。
7 p- ]2 h5 ]0 y! ~% T { 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。
6 v; I4 x g" w7 y! a) O. A9 v 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）。/ Z9 M# @* U p/ n
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。& {3 M% g0 N, A6 p( y2 d3 L
一、镀铬的一般特性
A5 k$ {4 H7 g （一）镀铬特点! ]1 t. Q# ?. q' r
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；6 z* P- S, b- J: k( O c* A
2.铬为变价金属，又有含氧酸根，故阴极还原过程很复杂；- w$ ~) o! R }
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 f6 W; m, r. [' V( O 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；
1 [2 j, J5 i0 t# m1 c 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。8 \; g( x" u6 o4 w
（二）镀铬过程的特异现象# c% i6 c5 G2 N+ e/ i8 }
镀铬与其它金属电沉积相比，有如下特异现象：
3 l" W+ g' P! m2 P# i: x8 c6 B （1）随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降；: z! I2 [+ r. U9 L% d9 S
（2）随电流密度升高而电流效率提高；1 T: [: m' f! a5 e; G
（3）随镀液温度提高而电流效率降低；! d+ q! Z- b. p+ R+ y( y
（4）随镀液搅拌加强而电流效率降低，甚至不能镀铬。
+ o# G C$ }5 |; `4 g N4 U/ r3 r 上述特异现象均与镀铬阴极还原的特殊性有关。1 k0 A: K$ O- @) T6 m; I
二、镀铬层的种类和标记
- E+ n; b3 N7 ^9 D0 L, C （一）防护—装饰性镀铬
: o! n2 k1 u; E7 w# } 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。
% h" u9 C0 l0 ?5 V( ? 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。
4 X) Y. l8 t* T( D 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。' ?- y* d: [8 \' z$ q% ]5 ~0 Z
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。- ]+ k2 B( _+ r' O5 E+ l1 }
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。
9 ^8 {! a; e% a0 w$ r. X 按照国际ISO标准，防护—装饰性镀铬标记方法如下：
% B1 a' G& i2 X2 z5 ?: @ 分类标记构成：: z+ G! D |2 l9 c6 Q
Fe——基体金属钢铁的化学符号。* r4 N3 v- T; S) d% l; @
Cu——铜的化学符号，数字表示铜镀层最低厚度（μm）；
) b" a* W1 K9 d2 G+ Y2 e Ni——镍的化学符号，数字表示镍镀层最低厚度（μm）。
& s5 ~* D& B7 C0 x 表示镍镀层类型的符号：
& ?# Q2 h' t! s% z" _6 u b——光亮镍镀层；
- B3 a( n4 U7 O p——暗镍或半光亮镍镀层，欲得到全光亮镀层需抛光；! L$ U7 B! \2 ]+ V9 q5 _8 l
d——双层或三层镍镀层；$ P' E' q$ o1 s7 X4 a& `
Cr——铬的化学符号。$ b% @4 M1 F( u: p7 n# [
表示铬镀层类型及其最低厚度的字符：, S+ `" L0 x! B2 \ m
r——普通（标准）铬；& S% R3 |9 o, G& _- C$ X p) A
f——无裂纹铬；
. i1 Y2 [9 y# T+ T mc——微裂纹铬； A$ W3 q4 Z' z& ^3 {' k6 ~
mp——微孔铬。; A1 L4 k7 `# ^7 r ^) \
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
# o/ K* X4 Y3 F! Y g5 w' g# o 几个术语的解释：
2 w9 w8 W* V% g5 F8 B: s* K6 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。
" Q+ q( @) o* b; b 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。
: |% f- G0 |" F9 @" l6 } 无裂纹铬（Cr f）——按ISO规定的试验方法检查时不出现裂纹。, O. v: v# v: z" a
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。
" r; p& z0 t6 h( h 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。 Q; r: Q8 Y& R
（二）硬铬（耐磨铬、工业镀铬）
0 G# Y2 |3 Q( s# R 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。: F% n, [" g7 h$ {8 M
（三）乳白铬镀层
% `0 L. V/ b8 F& I& T5 o8 N 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。
/ V, Z# g! @+ Z+ N7 R 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。
[0 g+ O# c5 z1 n; a& |7 t" w/ | （四）松孔镀铬5 t& `% \7 \/ o/ |) |3 W A% c
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。; F1 J2 o J& p( ]) r" H
（五）黑铬
$ I% }3 V" e% m# U( P) N$ ~ 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。
9 E6 w2 V0 |6 \/ _& E 三、镀铬液的种类和特性
2 ~* K; Q5 ^' m+ k0 M （一）普通镀铬溶液# u- @, f* L; V& ^, [7 U2 o
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。
2 G$ o( ?& B/ `% T8 ?3 u, N- X 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。
; D- D8 G/ M+ L+ U' s0 U l 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。* ]* B3 B, \) ~: h+ u
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。 4 R1 M' p$ U& W* E* ~) N
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。 |
|
楼主