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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：3 ]9 O- @- G% i2 l3 W0 |* F/ t
① 镀液均镀和深镀能力差。
* W) o) v, R& A% g% | 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。# G) C1 ~$ w% w; O4 A
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。9 U# F+ ~8 @: P8 ^ v+ f. H5 k
④ 电解液具有极强的腐蚀性。0 L/ B6 K7 S) ]$ M+ n3 o
原理0 X# {/ I& B0 }& l5 G
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。
, R \9 q& D. B: W( e6 V 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，% q3 H+ E8 s6 P3 m
$ \ Y; R/ ]" w% D
2CrO3+H2OH2Cr2O7: O5 D1 _- V5 L' a4 H. P9 r3 ?& T$ V
CrO3+H2OH2CrO4# k: U8 e% z( p* ]
$ ~* M0 J8 ?6 z- ~
重铬酸和铬酸处于动平衡状态，
5 g4 e9 a8 b" Z6 J6 d: c* B" R( d) P$ m
2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O% ?7 w) C: c0 p* z, d
' K7 c. I+ o% _9 u. q CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；, m1 O- g% ]5 Q- U1 w# n% V
CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。
l1 m, T* S! u2 Z 镀黑铬时电极的反应如下：
" X" _5 r- I4 \# Z+ R% Z* |阳极反应
1 L" S9 p( O V. _. ~$ h! v
5 ]7 t! h* m& B8 y4OH-4e2H2O+O2↑ ①
+ v6 Y/ t. o$ P% a: j5 m, ^! ]+ C
阴极反应
$ B7 m3 n7 t" U4 C; }
. z5 ~: `7 d; D" p2 o2H++2eH2↑ ②. l N1 y4 g# i
Cr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③
9 X0 Z& f2 z% n/ I- x5 M: q1 A* n N6 m* C4 T7 q% K
由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，
. t, w3 H5 `8 M8 K, X% k( n4 l. P- F4 k# X/ k5 \* ~# J
Cr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④
1 B: a' A* L8 f. ]! _+ n% O! B# \: W2 {; o4 c$ u
于是
9 ~- U5 D' {, {8 j8 @. z1 \9 s8 B* t7 y- K. d
CrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤2 K$ _/ K' g g% K' X; j
% A& y/ S1 X' R 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