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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+ o% u6 E r" |8 z1 b2 ] L) R1 b
◆ 镀铬的氢脆性
i S9 l, m6 V. w" {! x0 E9 z' f, s 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。9 l! I& I2 i* Y4 B( ~; m! l
去除氢脆方法有 :5 D* X, P+ F- H" }0 U$ S) 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 Z' d1 _4 t4 N. X4 V- K; K- k
(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。0 a2 J9 ?: Z" @$ `* o( O1 O q
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。0 |7 L3 \$ @! L; a5 T, }
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。! |; E5 q/ Q5 N
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。; i7 B: A4 t+ L' ?- ?
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）。
5 J$ n; D$ W3 w 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。
) J3 W: B$ A0 | D 一、镀铬的一般特性
# b# V0 h* l3 i M% H （一）镀铬特点& u" H% I- ^) l. j1 u9 B. S
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；
* C" {$ Z: A' M, j5 L/ Q2 L- f+ @ 2.铬为变价金属，又有含氧酸根，故阴极还原过程很复杂；3 |7 R1 a! |( T8 X
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；
0 F$ D0 y1 X3 r. _, z 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 l7 U$ n( m8 P
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。. a7 Y8 i% W, U5 D6 } u; Y' d, _
（二）镀铬过程的特异现象! H- q# ~7 \6 r
镀铬与其它金属电沉积相比，有如下特异现象：
( o/ n L; A7 L3 K! t/ ^ （1）随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降；% J# j% a6 a# f& n& ~# Q- v! Q
（2）随电流密度升高而电流效率提高；/ ]( d; F8 w' S/ l) S& ]
（3）随镀液温度提高而电流效率降低；
2 {# q6 Y2 v4 b3 a* q+ J （4）随镀液搅拌加强而电流效率降低，甚至不能镀铬。) `" A+ C7 [, R; b" Q/ v1 j
上述特异现象均与镀铬阴极还原的特殊性有关。( n5 ? i9 a: _# ?# p
二、镀铬层的种类和标记; W+ @% p: F) n
（一）防护—装饰性镀铬7 T: |+ y1 \3 O$ A- N
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。: y' l+ z2 |" H" G3 |& u! H' U
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。: Q* _1 O2 t: C* S) c2 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。# V" r0 r( H6 }6 l5 ]! a$ 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。
' ~- O: N/ z9 d 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。
- S" R6 H9 `* q( e 按照国际ISO标准，防护—装饰性镀铬标记方法如下：: W/ N0 e7 a2 v- H7 @
分类标记构成：( k- V6 ]5 `( h/ V9 i
Fe——基体金属钢铁的化学符号。
6 x! B1 f$ W! U7 p( n5 H! } Cu——铜的化学符号，数字表示铜镀层最低厚度（μm）；; P9 J, b8 ?5 p9 w
Ni——镍的化学符号，数字表示镍镀层最低厚度（μm）。
, m: D- ?; b" U' |) {- k! _8 E 表示镍镀层类型的符号：
X6 H( a3 c0 X* a j" T0 | b——光亮镍镀层；
7 W# H0 M3 O" v- n, q2 W p——暗镍或半光亮镍镀层，欲得到全光亮镀层需抛光；
+ \( ~- o3 Q$ i h0 X; Q d——双层或三层镍镀层；
# y6 t& j/ M; b Cr——铬的化学符号。$ |; l# q: a5 l7 m
表示铬镀层类型及其最低厚度的字符：
, @! v+ I+ Y5 u7 U; \ r——普通（标准）铬；
1 q7 t4 M; l1 g5 m/ ^$ E f——无裂纹铬；( ^) z I( i# {( U
mc——微裂纹铬；
% u& I9 U, r9 ^- R0 q0 {7 q mp——微孔铬。- W5 E; l( s; j3 a
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/ l7 O; O& V. a9 S8 z) ~ T6 A- c
几个术语的解释：3 O# s' w2 z1 j/ [
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。
+ a- j5 Z' T+ Q0 F 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。
4 p# d0 c' r" i3 ]+ Z0 }5 S 无裂纹铬（Cr f）——按ISO规定的试验方法检查时不出现裂纹。2 Q7 L! h. x2 l0 W' G5 I2 X O
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。5 e/ l$ ^- y0 k1 ~
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。 `5 m# x3 }; z( ~6 c
（二）硬铬（耐磨铬、工业镀铬）' _" _' C. h( E9 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。+ G9 Z7 l$ N5 F0 \9 @7 P$ l
（三）乳白铬镀层
; ^2 e2 q/ t/ m( y5 ^9 l 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。; Z4 m/ M* A, t* z5 M- B
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。4 J B( d( u9 P' m- H7 o
（四）松孔镀铬
9 L" E8 B: o9 [! Y4 F+ @ 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。; h: E r4 d1 ~# B( e
（五）黑铬( y; V9 Y% X/ g% D% \0 v$ v5 G
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。
, F$ T* J5 [# q+ X% H5 G 三、镀铬液的种类和特性
7 {- a; e9 p7 C, c( r! n （一）普通镀铬溶液, h% ]8 D* p. K. z6 `
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。
$ v, c! m: D t3 o" |1 k5 ~1 t9 Y. V 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。6 s0 A9 A" 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。
: c( I6 H0 L* P8 Y* _6 g7 W& W: R 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。 & Z) }1 L1 S1 V1 m( }
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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