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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：
2 a- F+ Y1 Z/ I b1 e ① 镀液均镀和深镀能力差。
i3 ?* e3 w) O 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。
' q2 d" N9 q6 d7 q+ i 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。
% C- [' |) M3 Y. @1 d ④ 电解液具有极强的腐蚀性。+ n% N) S! P q$ ?4 t! R
原理3 d, q; b% t- A X2 y1 f+ V q
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。( g9 M5 Z6 a, n, F* c" f* K
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，3 B3 _# R5 Z0 L
# A9 | h6 a3 k$ |* i: i2CrO3+H2OH2Cr2O79 Z" \: g0 w, |! @5 I+ V! g0 ?
CrO3+H2OH2CrO4; v" S( e( C8 I- j& T- l( J, k, M
1 c+ g7 s/ x5 L0 f9 W, e/ i
重铬酸和铬酸处于动平衡状态，
$ w3 i; d( y$ F0 i9 y
( P$ u! z/ @7 y+ i. @& m. I* m2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O5 V$ g1 s0 l' F" ^
7 x& g" }( Z0 J4 E4 j. X
CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；1 \2 U7 N) }/ C0 Y" U+ _- `. [
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% y' R. h' I/ M u$ F1 H 镀黑铬时电极的反应如下：
) O& Y/ A, T0 |6 k( p% p阳极反应
/ Y+ u6 G4 E! K
^0 i. z% f' G* [4 o4OH-4e2H2O+O2↑ ①( H# e2 K1 u3 w$ l" ^5 u; h
8 x$ D" w( d$ K7 b9 t S; S. I; B阴极反应
! I+ W+ b+ q5 z$ g. s# ^
0 ?" c! Y! O7 K" {" v1 A2H++2eH2↑ ②
4 {2 ?' ~- T% WCr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③" j* P+ Y, Z0 ^: U# }
# S& B/ s( ^( b4 \ B( y4 w4 O4 c
由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，9 o! g0 {! R* i! h* g3 O) ^
0 Q |6 M6 r* V+ |" K3 P! F
Cr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④$ W& `3 O9 R5 {. U! g- Y; t; h
' e6 T$ A! [5 R
于是
! \' Y8 @) _# Q1 N
o) J8 L( c' W: L% Z, rCrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤
$ |. o! I: y* S5 j- b/ y% c! b6 s5 H
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