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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：' R% N8 O5 g4 m! N* N
① 镀液均镀和深镀能力差。
6 F7 u A3 `0 ~0 b% t 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。4 w* o, J! C. [0 H3 M! ^
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。
* c4 W( I( f# Z6 s ④ 电解液具有极强的腐蚀性。
- g$ U, b& O$ ~. O! T2 D原理
0 H4 u1 Y I) a4 j3 Y 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。
H+ }8 { m0 `% ? 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，
; i& l% U4 L& U. `/ E- n9 n
3 f8 x- Q8 G$ B/ z2CrO3+H2OH2Cr2O7% f' H2 F* I% T0 N* L! _2 J
CrO3+H2OH2CrO42 }9 U- w3 Z7 Q& U8 {: d
5 Z5 n, D8 M. Z4 {% p* a 重铬酸和铬酸处于动平衡状态，. @ U, t6 B. E
) o5 u4 z9 Z0 u3 c3 N6 W, v
2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O$ L$ P. Z1 ]& h7 j% F
4 E$ ~) t( i7 D( 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；7 b3 p$ f. q7 A j+ f
CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。
- C1 S5 _% h* a9 N1 k9 u; q- P 镀黑铬时电极的反应如下：+ W) f% Y: M* ~& s
阳极反应
; x3 r, d( B$ C+ m/ T; R4 k% P: o( d1 c
4OH-4e2H2O+O2↑ ①
7 j' o; L2 x# S3 j0 ?/ [, l/ s5 v& D/ C3 \# Y
阴极反应& b9 K5 ~6 y6 @0 U& |. a: ^. c
6 G) o j/ \/ U$ L
2H++2eH2↑ ②
8 U. u5 }" N3 B) ZCr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③
1 W2 f3 d7 R! n* u0 @0 |: E) e0 O: b
由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，
, V; T' \: q& u/ k* P" ^0 |
1 I7 R) `! {) uCr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④! }( d% B+ h! y' f% z$ d F( z
- V% i. s2 r! e' O9 p% s# E
于是) d5 g9 u+ h2 a% K6 s1 |5 L5 c
* v8 u- ]1 U. B, R6 g* D6 {
CrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤
9 O5 r; `1 v2 p& C6 s
* ]+ z6 l4 p* M* B0 l2 \' D 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