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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：
, ^7 I" |% v7 A9 U } ① 镀液均镀和深镀能力差。
1 E T' t6 a p 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。. f8 p) L# C( W1 `, u
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。5 o& W. b$ v; S9 H6 P5 s: ?, O
④ 电解液具有极强的腐蚀性。: ^" |9 C- ^' T3 B9 R. F+ v
原理
, @ V# R/ M7 c5 D, S 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。
, z, ?: |9 K" Q( {- w6 d* W% \% t 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，$ a `9 p9 t$ I2 N6 I2 e/ b! f
( C9 n" m8 c1 [; w! m2CrO3+H2OH2Cr2O7
8 v/ N9 z: E! d: M6 ]0 X) {4 NCrO3+H2OH2CrO4
1 T5 \& @# P7 }# `* W% ~9 c" U- G# U' W+ E) F! q% G* U
重铬酸和铬酸处于动平衡状态，
1 _- A, E8 [9 g5 @; h' [# v3 u% ]6 c0 T% T- j3 Y
2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O( B R) G. v# G: ]
7 v: l- J- r: p. Z) S& }) o) S CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；. r; }/ _, G6 t A
CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。" Q9 n" V0 H: g# i5 }
镀黑铬时电极的反应如下：
/ K' R9 q$ d. r( r# M1 F阳极反应. Y" L2 g' j9 \5 x# T, j$ | T% q& J
" c: L2 Y+ Z# E% F% f4OH-4e2H2O+O2↑ ①
2 t& V! Z7 a8 t/ P: H2 X5 O2 P# Z6 _) _& ]+ u, T7 J
阴极反应
6 K4 x# |/ {% M" K/ b- N; [ ^0 ~6 S) @9 j c& J/ ~/ H
2H++2eH2↑ ②
$ B7 R/ k5 f! c. d% v+ \# W6 k" B. M6 cCr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③$ o4 T3 h5 I& |1 q" N- L. ~
% D8 F% n6 Q: u# t9 x8 _
由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，
3 W2 o; y q3 Y" C. r% X0 F5 w, J1 H
Cr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④: X+ Q. }1 \; D
1 P$ [3 H; R+ t3 Y; E
于是; H) b. y: }% G# F4 V
9 W6 t# o. Z ~' v
CrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤
( V% E' x/ E [7 ~' ~0 }5 }, ~: h+ d5 e
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