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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：1 T* U" i. n- P8 x+ p6 c9 s- ^, W
① 镀液均镀和深镀能力差。
b/ C' D! Y p& Q0 }% I 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。& S2 `8 h# W# ~. j( ~
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 z7 ]) Q$ ?) {' o
④ 电解液具有极强的腐蚀性。' z' R/ R9 ?0 J& s1 m
原理
' ~ ]# G. O; V! O5 C 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。$ `6 H! [( m _: ]. N4 E0 z
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，
5 K1 p5 T. W9 F$ S0 Y) z ?& T) R. \7 U: w# b/ F
2CrO3+H2OH2Cr2O7( q; r; u0 i/ V' I
CrO3+H2OH2CrO4& a. T K! P& a. c/ Q, A* I. n! L
" g3 D1 O7 i9 ` z
重铬酸和铬酸处于动平衡状态，# c8 ?% p( N" @8 m
( z9 D. G* A7 K" G* d+ i2 N. I
2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O
* ^1 z7 B# J+ s4 s! ]* {- U# V, F1 E
CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；
) q- d8 O/ g* V$ X, D* [2 n; ? CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。
: p, U6 C* ]3 k6 D$ h) ` 镀黑铬时电极的反应如下：
( F! b0 O# s. x5 s9 o' [" i" G阳极反应
/ c8 z0 c6 y& M$ y) ]7 O5 K5 e, P: n. j% n4 p/ b2 {0 \
4OH-4e2H2O+O2↑ ①
' F" s$ K2 z2 e/ ~5 U F& U) D# y: o. Y$ X ]1 c$ |
阴极反应7 o1 i$ H* C& R, o8 [2 y5 Q
6 ]7 X# v0 J7 ]: l- u2H++2eH2↑ ②+ s Y, b" |( [% R5 k. g% v$ Y/ I
Cr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③
$ Y6 Y5 D: p4 \4 g( J) C: R
9 R/ L# Z p& o; ~ q8 a0 I5 `% s 由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，/ d" H4 k$ N! i3 r t7 H2 p
8 k$ y, V. M* H4 dCr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④
9 ~2 J! N8 _& N {1 m. d- n" i. ?+ K; a# p3 E" M8 e) W/ K
于是
9 S, a2 ?0 \$ L
1 ]7 [6 i, y4 y+ }) U, ~/ KCrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤6 }! k9 [. N3 E" D0 }0 I
+ p0 l. H4 T7 N 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