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发表于 2009-10-17 11:38:39
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来自： 中国北京
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镀铬知识
' G3 o H+ p. K4 q! g$ W ◆ 镀铬的氢脆性
( ]! U7 F2 x* Y) q 镀铬的电流效率非常低，所以产生大量的氢气，会引起氢脆,尤其是硬化钢、高强度钢更需注意。* A. q; H$ B: s- w6 B6 s. ]2 r
去除氢脆方法有 :3 j/ H8 D. F! T6 j; G
(l)镀前先做应力消除(stress relieving) : 镀铬表面必须没有应力存在，一般镀件经机械加工、研磨，或硬化热处理都有残留应力( residual stress)，可加热150至230℃消除残留应力。; j7 \8 O! C7 u4 i! c
(2)镀后烘箱去氢 : 根据工件大小和镀层厚度确定温度和时间，通常选择的温度为150~250℃，时间0.5~5h。 铬是一种微带天蓝色的银白色金属。电极电位虽然很负，但它有很强的钝化性能，在大气中很快钝化，显示出具有贵金属的性质，所以钢铁零件镀铬层是阴极镀层。铬层在大气中很稳定，能长期保持其光泽，在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定，但可溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中。( E T0 G+ {8 w7 K
铬层硬度高（HV800～110kg/mm2），耐磨性好，反光能力强，有较好的耐热性。在500℃以下光泽和硬度均无明显变化；温度大于500℃开始氧化变色；大于700℃时才开始变软。
6 n% n+ o1 d7 j: B2 l0 I7 o. G/ { 由于镀铬层的优良性能，广泛用作防护—装饰性镀层体系的外表层和机能镀层。 X1 D E, W6 W h: w% |. Y7 {
传统的镀铬工艺，其电镀液以铬酸为基础，以硫酸作催化剂，两者的比例为100：1。工艺的优点为：镀液稳定，易于操作；无论镀光亮铬还是镀硬铬，镀层质量都比较高，具有光亮、耐磨、稳定等优点，所以一直得到广泛的应用。其缺点为：（1）阴极电流效率非常低，一般只有8%～16%，这样，镀速相当慢，消耗的能量也相当大；（2）铬酸浓度高，含铬废水和废气污染大，材料浪费严重；（3）镀液温度较高，能量浪费大；（4）镀液的分散和覆盖能力差，形状复杂的零件必须采用象形阳极、防护阴极和辅助阳极才能得到厚度均匀的镀层。因此，国内外电镀界一直致力于改革高铬传统镀铬工艺，为降低铬酸浓度，减少其危害，提高镀铬效率进行着广泛的研究和探索。现已获得一定的成果。
9 [+ n9 w5 F& V p# q3 S: i. ~6 @ 改善传统镀铬工艺一般都采用在铬酸镀液中加添加剂的办法。这些添加剂可分为四类：（1）无机阴离子添加剂（如 、F－、 、 、 、 、 、 等）；（2）有机阴离子添加剂（如羧酸、磺酸等）；（3）稀土阳离子添加剂（如La3+、、Ce3+、Nd3+、Pr3+、Sm3+等）；（4）非稀土阳离子添加剂（如Sr2+、Mg2+等）。& t8 j9 r8 F7 y% k; @4 \, I
在改善传统镀铬工艺的过程中出现了三种较为突出的工艺：（1）以氟化物为催化剂的镀铬工艺；（2）以氯、溴、碘及稳定的羧酸作催化剂的镀铬工艺；（3）以稀土作添加剂的镀铬工艺。
q5 i4 {% W" y# S9 p$ n1 Y 一、镀铬的一般特性; T* ^9 h7 s6 A5 ^* x0 ?
（一）镀铬特点
& b! f3 z: V2 j; ~# Q0 M 1.镀铬用含氧酸做主盐，铬和氧亲和力强，电析困难，电流效率低；
( m" w9 i) }4 S 2.铬为变价金属，又有含氧酸根，故阴极还原过程很复杂；$ v. z5 j8 Q4 L1 G
3.镀铬虽然极化值很大,但极化度很小,故镀液的分散能力和覆盖能力很差,往往要采用辅助阳极和保护阴极；. S/ o+ k& l, D
4.镀铬需用大电流密度，而电流效率很低，大量析出氢气，导致镀液欧姆电压降大，故镀铬的电压要比较高；/ D7 V! X* [1 K i; M
5.镀铬不能用铬阳极，通常采用纯铅、铅锡合金、铅锑合金等不溶性阳极。1 z1 R, h4 w* O9 D8 o
（二）镀铬过程的特异现象( ^. z% _' B. L) @9 x& U( y
镀铬与其它金属电沉积相比，有如下特异现象：
. b1 s5 u& ?3 A2 R/ T! X; c （1）随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降；
. d' Q: [4 R$ K1 j8 ^ （2）随电流密度升高而电流效率提高；
6 n! A' @- l/ L% ]9 j+ ] （3）随镀液温度提高而电流效率降低；% f8 r2 j2 ^0 t$ m7 _4 k
（4）随镀液搅拌加强而电流效率降低，甚至不能镀铬。- D6 f% f! ^4 H
上述特异现象均与镀铬阴极还原的特殊性有关。5 c1 E/ v( Y7 p: Q
二、镀铬层的种类和标记* S( Q( d8 ~3 T2 o$ H; | v
（一）防护—装饰性镀铬+ j V$ Y& Y( l
防护—装饰性镀铬，俗称装饰铬。它具有防腐蚀和外观装饰的双重作用。为达此目的在锌基或钢铁基体上必须先镀足够厚度的中间层，然后在光亮的中间镀层上镀以0.25～0.5μm的薄层铬。例如钢基上镀铜、镍层再镀铬、低锡青铜上镀铬、多层镍上镀铬、镍铁合金镀层上镀铬等等。9 u+ `# S" i' Y9 ?
在现代电镀中，在多层镍上镀取微孔或微裂纹铬是降低镀层总厚度，又可获得高耐蚀性的防护—装饰体系，是电镀工艺发展的方向。
8 n5 ?" K, f3 ]0 }, X 在黄铜上喷砂处理或在缎面镍上镀铬，可获得无光的缎面铬，是用作消光的防护—装饰镀铬。
, H% l9 e# W0 G3 X; c: N5 B' | 装饰性镀铬是镀铬工艺中应用最多的。装饰镀铬的特点是：（1）要求镀层光亮；（2）镀液的覆盖能力要好，零件的主要表面上应覆盖上铬；（3）镀层厚度薄，通常在0.25～0.5μm之间，国内多用0.3μm。为此装饰镀铬常用300～400g/L的高浓度，近些年来加入稀土等添加剂，浓度可降至150～200g/L，覆盖能力、电流效率明显提高，是研究开发和工业生产应用的发展方向。
- A( E9 c* t# D 防护—装饰镀铬广泛用于汽车、自行车、日用五金制品、家用电器、仪器仪表、机械、船舶舱内的外露零件等。经抛光的铬层有很高的反射系数，可作反光镜。
3 J: |6 X6 L5 m* v, L: Q! m$ {/ _ 按照国际ISO标准，防护—装饰性镀铬标记方法如下：; a5 ~, g4 k: z" M
分类标记构成：# \' B+ ]8 y! \& j
Fe——基体金属钢铁的化学符号。. `& d9 z! f3 H( P' p+ [
Cu——铜的化学符号，数字表示铜镀层最低厚度（μm）；9 ^# F) s: v3 r p k8 p
Ni——镍的化学符号，数字表示镍镀层最低厚度（μm）。
% O7 \$ U& i% }' y 表示镍镀层类型的符号：
4 s, H; @, w2 t2 X b——光亮镍镀层；# X2 R5 J9 Z4 D$ |
p——暗镍或半光亮镍镀层，欲得到全光亮镀层需抛光；
, A2 D/ }/ E- J: X% u" V$ r d——双层或三层镍镀层；. L/ Y, z9 ^$ H6 S! b2 l3 J1 y
Cr——铬的化学符号。
, @1 T9 {/ l" ]& y. H6 Y+ g 表示铬镀层类型及其最低厚度的字符：
1 \; y2 I7 d/ e6 f! {; p r——普通（标准）铬；3 h% y% v' J9 t3 P5 ]
f——无裂纹铬；
/ k6 X) N8 R! i5 p1 w mc——微裂纹铬；- z. k/ {! {5 x, `& h) W6 T. K
mp——微孔铬。
7 U Y/ ?! x [5 I" d. W3 x0 ` 分类标记示例：钢铁上由20μm（最低）铜、25μm（最低）光亮镍和0.3μm（最低）微裂纹铬构成的镀层的分类标记可写成：Fe/Cu20/Ni25b Cr mc0.3+ V7 E( _& K& K
几个术语的解释：
% ~( F: M. I# ]3 j W: ^ 最低厚度——零件主要表面上能被直径20mm的球接触到的任何一处镀层厚度必须达到的最小值。3 a: v @( n+ ?. `; u% w
主要表面——指零件上的某些表面，该表面上的镀层对于零件的外观和使用性能起主要作用。. e2 W" j/ |, A. y
无裂纹铬（Cr f）——按ISO规定的试验方法检查时不出现裂纹。
# p1 C6 u3 b U% I% H! q: ^ 微裂纹铬（Cr mc）——按ISO规定的试验方法检查时，有效面所有方向上每1cm长度可有250条以上的裂纹，裂纹呈网孔状结构。6 _, d+ r8 o4 h3 M6 e; x$ a2 z' H
微孔铬（Cr mp）——按ISO规定的试验方法检查时，微孔密度至少为10000孔/cm2以上。
( [2 l, a: t8 b- ^& t* [- B! M4 ^& E （二）硬铬（耐磨铬、工业镀铬）
4 L1 G( x4 X) k. B, u4 P 在一定条件下沉积的铬镀层具有很高硬度和耐磨损性能，硬铬的维氏硬度达到900～1200kg/mm2,铬是常用镀层中硬度最高的镀层，可提高零件的耐磨性，延长使用寿命。如工、模、量、卡具；机床、挖掘机、汽车、拖拉机主轴；切削刀具等镀硬铬。镀硬铬可用于修复被磨损零件的尺寸公差。严格控制镀铬工艺，准确地按规定尺寸镀铬，镀后不需再进行机械加工的则称为尺寸镀铬法。
- |" ^ m7 ^0 k: s6 G' |! @$ H6 r （三）乳白铬镀层
( F. A% K- g3 Z5 `2 r 在较高温度（65～75℃）和较低电流密度下（20±5A/dm2）获得的乳白色的无光泽的铬称为乳白铬。镀层韧性好，硬度较低，孔隙少，裂纹少，色泽柔和，消光性能好，常用于量具、分度盘、仪器面板等镀铬。 s' v; I' ^! n, d
在乳白铬上加镀光亮耐磨铬，称为双层镀铬。在飞机、船舶零件以及枪炮内腔上得到广泛应用。
3 n5 V! r* f9 u （四）松孔镀铬
; p1 _0 P5 l) B, K 通常在镀硬铬之后，用化学或电化学方法将铬层的粗裂纹进一步扩宽加深，以便吸藏更多的润滑油脂，提高其耐磨性，这就叫松孔铬。松孔镀铬层应用于受重压的滑动摩擦件及耐热、抗蚀、耐磨零件，如内燃机汽缸内腔、活塞环等。
c1 W( ]/ W/ Q: E# h （五）黑铬
a6 y4 t& G' K8 M8 u5 Y. ^ 在不含硫酸根而含有催化剂的镀铬中，可镀取纯黑色的铬层，以氧化铬为主成分，故耐蚀性和消光性能优良，应用于航空、光学仪器、太阳能吸收板及日用品之防护—装饰。/ y3 N7 ?- D3 b
三、镀铬液的种类和特性
- V q6 f; @0 |6 n （一）普通镀铬溶液1 }- B4 ?$ X' Q; W) {- ]1 c6 N
这是应用量大、面广的一种镀液，基本组分是铬酐和硫酸，按铬酐浓度可分为低、中、高浓度三种。
, s. H! b0 Z) f" Z( J 低浓度通常系指铬酐含量为120g/L以下的镀液。具有减少污染、降低成本、电流效率比较高（18%～20%）、镀层光亮度好、光亮电流密度范围宽等优点。缺点是需槽电压较高，镀液覆盖能力较差，适合于零件形状较简单的场合。镀铬的工艺过程实际就是电化学，化学反应的过程。严格按照工艺走，问题不是很大。, M5 j& f$ C0 R9 q
中浓度通常系指铬酐含量为180～250g/L的镀液。铬酐250g/L，硫酸根2.5g/L的镀液称为标准镀铬液，多用于镀硬铬。在这类镀液中加入镀铬添加剂，特别是混合稀土金属盐添加剂，镀液性能则有很大改善：①可将铬酐浓度降低到150～180g/L以内，镀液的覆盖能力明显提高，超过高浓度液；②可降低析铬的临界电流密度值，可采用较低电流密度（如8～10A/dm2），而电流效率却能达到20%以上，槽电压低于10V，故有明显的节电效果；③可实现常温电镀，在15～50℃之间均可施镀，有利于节约能源，提高工效。综合经济和环境效益好。这是现代电镀铬工艺的发展方向。
: T. J; E) m$ {1 a: Q 高浓度系指铬酐浓度为300～400g/L的镀液。具有较高分散能力和覆盖能力，主要用于装饰性镀铬。这种镀液带出损失多、对环境污染较严重。电流效率低（8%～13%）。随着稀土等镀铬添加剂的开发和应用，这类镀液已逐渐缩减。 9 ~& H1 c$ |0 } g7 k2 O8 ]* U
通过镀铬的简单介绍，耐海水侵蚀很难说，做试验应该不会有问题的，但长期在海水中工作，就很有可能不行。 |
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