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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：& o! f' A, K- E
① 镀液均镀和深镀能力差。
% J/ s' y4 a8 R( _6 E3 Y 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。
; U5 o$ a/ \7 Q) E6 u) I3 p 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。0 i6 D+ C( {% P3 y
④ 电解液具有极强的腐蚀性。
. V. w% ?' h8 Q' L原理7 j" b9 X$ s+ K
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。
* _, _8 \6 ?9 o9 N( D6 l$ 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，
6 a# w% X5 o/ P- _3 ^# S: y- S. n3 a8 X. x) P0 X0 G; i
2CrO3+H2OH2Cr2O7
5 b; f1 n* d8 T0 G4 J3 }CrO3+H2OH2CrO49 q: ^ [: j0 h5 E5 @& \
# u5 |, @: X4 @9 m
重铬酸和铬酸处于动平衡状态，
& c; L, p& X2 W
, t3 j, }& ^# Z) k5 ~% q1 z1 P: b2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O. J# F2 D6 A! e! K: |# n0 X6 k
2 a( g" V% D$ r' n: u ~, C
CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；
3 M, t& F+ {/ q: J k8 F v, i CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。
( Y& E1 S, r9 B$ r6 e2 z1 j 镀黑铬时电极的反应如下：
- j0 n) J- Z* g, l% b7 i7 u8 I, O阳极反应1 G+ N6 j5 H% [. X/ a5 e4 k+ W
1 P' o6 _. |4 H" D: _- u
4OH-4e2H2O+O2↑ ①
% H. E: @% A+ V- l j& C
: k3 K' R0 a! ?阴极反应! h* K, p- Z! y" u# k+ B3 ?
& m. ]$ T# H( p- ?4 D2H++2eH2↑ ②
3 n2 `& g& Z$ r7 P1 }( ECr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③+ r& T) Q0 ~6 v9 O& j) B* g
^2 t( x; t" l' C6 h! g
由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，
* ?1 W3 t" E( e
8 D5 g1 ^6 P+ {8 R* _4 ECr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④
; a% X* e* K* e0 N0 p0 b) J# l& l0 H* W0 {, e
于是
+ q) ~# {9 h) T6 H* P. Z/ M
6 B8 {1 u- w h9 x6 P" rCrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤
! j! f! X4 n- W4 t
: y9 Y- I* K) a& k- ~8 g! n5 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