电镀硬铬理论知识
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镀硬铬原理好嘞,那咱们就开始聊聊镀硬铬的原理吧。
你看啊,镀硬铬就像是给东西穿上一层超级硬的铠甲。
这层铠甲是铬这种金属呢。
那它是怎么穿上的呢?这就涉及到一些挺有趣的小知识啦。
首先呢,我们得有个东西要被镀,这个东西就像是一个小舞台,它要在一个特殊的环境里才行。
这个环境就是电解液,电解液就像是一个魔法池,里面充满了各种能让镀硬铬这个魔法生效的成分。
比如说,这里面有铬酸酐,它就像是魔法池里的主要魔法药水,一般来说,这个铬酸酐在电解液里的含量还挺关键的,大概每升电解液里会有250克左右的铬酸酐呢。
然后啊,我们得给这个小舞台通上电。
这个电就像是一股神秘的力量,推动着整个镀硬铬的过程。
在这个通电的过程中,铬酸酐就开始发生神奇的变化啦。
它会分解出铬离子,你可以把铬离子想象成一群小小的铬士兵,它们在电解液这个大池子里游来游去,等着被召唤到那个要镀的东西表面上去。
当通上电以后呢,这个被镀的东西就像是一块有着强大吸引力的磁石。
那些在电解液里游来游去的铬离子就会被吸引过去,一个一个地在这个东西的表面排列起来。
这就像是小士兵们听到了集合的号角,迅速在指定地点整齐地排好队一样。
这个过程呢,其实是一个很复杂的化学反应。
在阴极,也就是被镀的那个东西所在的地方,铬离子得到电子,就从离子状态变成了铬原子。
这个过程就像是小士兵们从一种状态变成了另一种状态,然后就稳稳地站在了被镀物的表面。
而且哦,这个镀硬铬的过程还挺挑剔的。
比如说温度就很重要。
就像我们人感觉舒服的时候温度得刚刚好一样,镀硬铬的时候电解液的温度一般要保持在50 - 60摄氏度之间。
如果温度太高或者太低,就像我们人在太热或者太冷的环境里会不舒服一样,那些铬离子就不能很好地在被镀物表面排列,镀出来的铬层可能就不那么硬,或者不那么均匀了。
再比如说,电流密度也很关键呢。
电流密度就像是推动铬离子往被镀物上跑的一股力量的大小。
如果这个力量太大,就像你用很大的力气推东西,可能会把东西推坏一样,铬层可能会变得很粗糙;如果这个力量太小呢,铬离子就慢悠悠地过去,可能就不能很好地形成一层厚厚的、坚硬的铬层。
经典电镀铬技术硬铬是属于微裂纹铬,它本身有很多微小的裂纹,直达基体,时间长了,如果不做防护的话,它就会生锈。
解决的办法是,在布轮上打上抛光皂抛光封闭,就可以了。
镀铬层生锈铬在电化序中虽比铁负,但有很强的钝化性能,在大气中铬层表面容易形成钝化膜,钝化后钝化膜的表面电位立即变正,电极行为相当于银,故铁上镀铬层属阴极性镀层。
与其他阴极性镀层一样,只有当镀层致密无孔隙时才能对基体有保护作用。
而铬镀层的致命弱点便是存在孔隙和裂纹,且铬层的脆性又较大,当局部处受到压缩或冲击时,镀层极容易发生裂纹。
在这种情况下,钢铁基体遇到潮湿天气中的水分即会通过铬层孔隙,渗到基体金属表面,使铬、铁电偶形成一个微电池,这时铬、铁电偶中的铁实际电位比铬负,从而作为阳极腐蚀,腐蚀产物即是铁锈,并通过铬的孔隙溢出表面,形成泛点,随着时间的延续,泛点不断扩大、增多,结果遍及整个工件表面。
这一现象更多见于钣金件、冲压件的边缘,因这些部位经过剪切,组织疏松,无氧化皮,酸液浸蚀时易引起过度腐蚀,且飞边的遮盖、铬层相对较薄,孔隙相对较多,因而更易出现红棕色锈迹。
为减少上述现象的发生可采取下列措施:(1)改善基体表面的粗糙度;(2)加强镀前处理工艺;(3)在可能条件下增加镀铬层厚度;(4)除必要之外不采用单层铬;(5)在工艺条件允许下适当提高溶液浓度;(6)镀成后用热水烫洗并迅速干燥;(7)采取油封防腐。
铸铁件镀铬的困难铸铁导电性差,大面积件若按常规只有一、二点接触,则很难满足要求,故工件与挂具的导电接触点宜多设几处。
其次,铸铁件含有大量的碳和较多的缩孔、气孔和砂眼,这些都是铸铁件镀铬的困难因素,但若能采取相应的措施,也能获得理想的铬层质量。
(1)用盐酸清洗铅板引起。
甲厂用的阳极由纯铅板代替,纯铅板在镀铬过程中容易产生氧化铅,氧化铅在镀铬溶液中又极易转化为铬酸铅,由于这一弊端的存在,影响了镀铬时电流的正常通过,使阳极面积相对减小,进而又促使溶液中三价铬积累。
硬铬电镀工艺:
1.镀液的组成。
(1)含Cr2O3≥40mg/L的镀液,其中铬以50~70mg/L为宜。
(2)含Cr2O3为1~5mg/L的镀液。
2.镀液温度:
电镀硬铬对温度要求不严格,一般在20~40℃范围内均可操作,但应避免温度过高而导致镀层发脆。
在室温下电镀时,一般应控制在10~40℃范围内。
若需在较高温度下电镀时,则必须采
取降温措施,以免镀层发脆。
为提高镀层的抗蚀性,通常采用低温电镀。
镀液中的铬浓度也可在较低值范围内适当提高,但不宜超过30%。
3.镀液维护。
(1)镀液应定期过滤和除渣,使镀液保持清洁。
(2)镀液中不能有悬浮物存在。
(3)使用过程中,如发现镀层有异常情况时,应及时处理:(1)如发现镀层光亮度降低或不均匀时,应及时调整镀液
的pH值或温度。
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模具硬铬电镀一、硬铬概述镀硬铬是一种传统的表面电镀技术,已应用长达百年。
镀铬层硬度高、耐磨、耐腐蚀并能长期保持表面光亮且工艺相对比较简单、成本较低。
长期以来,铬镀层除了作为装饰涂层外,还广泛作为各类模具耐腐蚀涂层和作为机械零部件的耐磨涂层。
随着科学技术的进步,硬铬在技术及成本上仍然占据塑胶模具涂层技术宝座。
二、硬铬特点1. 镀层硬度达到洛氏60-70度,抛光面镀层光亮如镜2. 镀层耐磨性、耐腐蚀性极强,防锈很好3. 镀层厚度可控4. 镀层均匀致密5. 镀层与金属基体结合强度高,不起皮、不脱落三、电镀硬铬加工项目:适合硅胶模,橡胶模,塑胶PVC模,塑胶透明模具,塑胶黑色高光模具,电木模,五金模,机械零件、台面板,超声波焊接铝模等各种类型模具。
硅橡胶模具电镀硬铬1.镀层硬度达到HV1100(洛氏HRC75度),抛光面镀层光亮如镜。
2.耐磨性好。
不易损伤模具,延长模具使用寿命。
3.自滑性好,易脱模,提高生产效率,减少次品的产生。
4.抗酸性强,模具不生锈,不腐蚀,保护纹路长期使用不褪色。
5.易清洗,并减少生产过程中清洗次数。
6.保护模具砂纹,生产中不掉砂。
生产普遍存在粘模、脏污、不好品多、产能低等问题。
模具经过电镀后都能解决以上问题,节省了一笔可观的费用,节省的部分远远超出模具电镀费用,对产品质量要求高和需长期生产的,电镀是一个明智的选择。
塑胶模具电镀硬铬1.光洁度达到镜面要求,比人工抛光光洁度高达一倍以上。
2.表面硬度增加,镀层硬度达到HV1100(洛氏HRC75度),耐磨性好,不易损伤模具,延长模具使用寿命。
3.抗酸性强,能抵抗含酸性物质PVC材料腐蚀,模具不生锈,不腐蚀。
4.自滑性好,易脱模,提高生产效率,减少次品的产生。
冲花,拖花是透明、黑色高光、镜面模具的生产难点。
经常短时间内停机重新抛光模具,严重影响生产,浪费不必要开支,电镀后能解决以上问题。
五金模电镀硬铬1.表面硬度增加,镀层硬度达到HV1100(洛氏HRC75度),耐磨防拉伤作用,不易损伤模具。
深圳电镀之硬铬工艺的特点
关键词:深圳电镀
电镀工艺中的硬铬是镀铬的一种。
镀铬有两种的,一种是装饰铬工艺的装饰铬,一种是硬铬工艺。
硬铬是比较好的一种增加表面硬度的方法,但是它的优缺点很多,所以好多情况下都没采用。
硬铬优点一,表面光洁度好,
硬铬优点二,不会生锈,一点锈斑都不会有;
硬铬优三,镀的过程中原零件变形小。
硬铬优四,如果零件尺寸不到位,可以通过加几丝铬来达到尺寸。
硬铬优点五,表面比较美观。
等等
硬铬缺点一,价格高,不光镀的费用高,而且镀后还要再加工。
硬铬缺点二,不适合表面比较复杂的零件,
硬铬缺点三,厚度太薄,一般只有0。
05-0。
15mm左右,缺点四,对一些的零件表面的光洁度要求比较高。
硬铬一般采用比较多的是常在高温条件下使用的机械,如:模具等
镀装饰铬顾名思义,主要目的就是为了表面光亮、外形美观、防锈等等。
硬铬电镀的要素:
1.阴极:被镀物,指各种接插件端子。
2.阳极:若是可溶性阳极,则为欲镀金属。
若是不可溶性阳极,大部分为贵金属(白金,氧化铱).
3.电镀药水:含有欲镀金属离子的电镀药水。
4.电镀槽:可承受,储存电镀药水的槽体,一般考虑强度,耐蚀,耐温等因素。
5.整流器:提供直流电源的设备。
镀铬的根本知识镀CR有哪些作用?防锈和增加外表硬度可以增加耐磨性能1、性能和用途因为铬外表易于钝化,有很强的耐蚀性,所以用于装饰电镀的最外层,其厚度一般只有0.5-1微米,通常称之为装饰铬。
铬的另一个特点是具有极高的硬度,H=750-1000,因而又经常用于有耐磨要求的场合,通常称之为硬铬。
2. 镀铬根本原理2.1 镀铬的阴极过程图1是镀铬的阴极极化曲线,描述了镀铬的阴极过程。
镀铬的阴极过程分3个阶段。
第一阶段,随着电极电位上升,电流密度上升。
电极反响为2H+ ---> H2第二阶段,随着电极电位继续上升,电流密度转为下降。
这是一个形成阴极膜的过程。
第三阶段,随着电极电位继续上升,电流密度又转为上升。
电极反响为Cr6+ ---> Cr2H+ ---> H2Cr6+ ---> Cr3+ (H2的复原作用)2.2 阴极膜的形成在镀铬层沉积之前,阴极上先生成一层薄膜。
观察薄膜的试验如图2所示。
阴极为针状。
停电后1秒可以观察到阴极膜(厚度约0.1微米),停电3-4秒后阴极膜就消逝了,如图3所示。
2.3 硫酸的作用和影响镀液中硫酸含量的增加,阴极膜的厚度也随之增加。
电极周围的成分与其它局部的成分差异较大,为Cr6+ 65-67%Cr3+ 22-23%SO42- 10-12%假设镀液中没有硫酸,则不能形成阴极膜,只析出氢气,见图1的曲线1。
CrO3与H2SO4形成[(CrOn2-)m•(SO42-)n]复杂的络合物。
从图4可以看出,随镀液中硫酸浓度增加,电流效率形成有峰值的情况。
图4中线段1,电流效率随硫酸含量上升而上升,是因为络合物含量上升的原因;继续增加硫酸的含量,则阴极膜厚度增加,阻碍铬层的沉积,故图4线段2,电流效率随硫酸含量上升而下降。
2.4 Cr3+的影响当镀液中Cr3+的含量上升时,图4中的曲线向右上方向移动。
当H2SO4=10-12g/l,Cr3+=20g/l,电流密度60-100A/dm2时,电流效率高于25%。
电镀硬铬工艺流程、要求及电源特点电镀硬铬工艺流程、要求及电源特点现代电镀网10月26日讯:(一)硬铬工艺流程及要求(一)、硬铬工艺流程:机械预处理?预除油?上挂具?安装屏蔽物?除油?水洗?除锈?水洗?阳极腐蚀?镀硬铬?水洗?卸屏蔽物和挂具1、机械预处理:机械精加工:最后一道磨痕要细,是它很容易抛光掉(不然磨痕会在镀铬时引起麻点和气痕)。
2、预除油:三氯乙烯或过氯乙烯除油。
3、上挂具:选择或制造适合的挂具安装。
4、安装屏蔽物:安装辅助阴极和辅助阳极、在不要镀铬的部位涂漆和蜡或包裹塑料薄膜。
5、除油:用专用除蜡水除油。
6、水洗:水洗需彻底:零件润湿需均匀。
7、除锈:用15%-20%的稀硫酸溶液除锈。
8、阳极腐蚀:阳极腐蚀工艺:铬酐120-350 g/l,硫酸:10 g/l,阴极:与镀铬阳极同,温度:与镀铬温度相同,电流:30-50A//dm2,时间:视基体而定。
9、镀铬:给电前预热:使零件温度接近或等于镀液温度。
给电方式:铸铁件镀铬先用冲击电流电镀,然后再恢复到正常电流密度;合金钢件镀铬采用阶梯式给电;铬上镀铬先进行阳极浸蚀然后阶梯式给电。
二)、槽液的要求及控制:1、槽液的成份及工艺条件:CrO3:240-260g/lH2SO4:2.4-3.0g/lCr3+:2.2-2.8g/l温度:50-55?阴极电流密度:25-35A/dm2S阴极面积:S阳极面积1:2.5-32、每周对槽液进行两次分析,控制槽液在工艺范围内。
3、根据化验结果补加材料,要求溶解好后加入镀槽中,并做好记录。
三)、设备的要求:1、电源:对直流电源应发挥其应有效率,一般的利用率不低于65%、不高于85%。
波纹系数不高于5%。
2、铜排、阴阳极杆应根据电源的要求配制,以免在生产过程中发热,损失电能,使电流不能有效输出。
3、阳极:阳极面积应是阴极的2.5-3倍,在实际生产中以挂满为标准。
4、挂具:挂具应根据产品的不同而设计,总的原则是导电好。
表面处理镀铬电镀的效果:电镀的质量以其耐腐蚀能力为主要衡量标准,其次是外观。
耐腐蚀能力即是模仿产品工作环境,设置为试验条件,对其加以腐蚀试验。
电镀产品的质量从以下方面加以控制:外观:制品表面不允许有局部无镀层、烧焦、粗糙、灰暗、起皮、结皮状况和明显条纹,不允许有针孔麻点、黑色镀渣、钝化膜疏松、龟裂、脱落和严重的钝化痕迹。
镀层特点:装饰性:在经过抛光处理的制品表面镀铬,可以得到略带兰色的银白色,且具有镜面光泽的镀层,非常悦目。
只要温度不超过500℃,铬镀层能长期保持其光泽的外观。
防护性:铬是负电性金属,具有强烈的钝化能力,在很多环境中表面能生成稳定而致密的钝化膜。
对潮湿大气,以及许多化学介质有良好的耐蚀性。
由于铬易钝化,电位强烈正移,钢铁上的铬镀层为阴极性镀层。
另外,铬镀层较薄时易形成微孔和微裂纹,需要厚度超过20微米才能对基体钢起到机械保护作用。
为了提高防护性能,铬镀层常用作防护——装饰镀层体系的面层。
耐磨性:铬镀层硬度高,调整工艺可以得到硬度很高的硬铬镀层,其硬度超过淬火钢。
同时铬镀层摩擦系数低,因此铬镀层常用于提高工件的耐磨性能。
耐热性:温度超过500℃,铬镀层才开始氧化变色,超过700℃才开始变软。
由于铬镀层的线膨胀系数(6.7~8.4×10-6)比碳钢、铜、镍的线膨胀系数(分别为1~2.5×10-5,1.67×10-5,1.33×10-5)小,故铬镀层受温度影响时易产生裂纹。
常用镀铬:装饰铬(光亮铬):防护——装饰镀层体系的面层,铬层的厚度一般在0.5微米左右。
硬铬:用于提高工件(如磨具、轴、量规等)表面硬度和耐磨性,以延长使用寿命。
也可用于修复工件尺寸。
松孔铬:使硬铬层含有一定宽度和深度的沟纹,具有保持润滑油的特性,耐磨镀层,用于承受较高压力的滑动摩擦工件,如活塞、汽缸套等。
乳白铬:光泽性差,镀层较软;韧性好,孔隙率低,硬度较大,防护性能好,用于要求耐蚀性和耐磨性的部件,如量具、枪炮内膛。
一、引言硬铬电镀是一种广泛应用于金属表面处理的工艺,具有耐磨、耐腐蚀、耐高温、润滑性好等优点。
硬铬电镀广泛应用于汽车、机械、电子、航空航天等领域。
本文将对硬铬电镀工艺流程进行详细讲解。
二、硬铬电镀原理硬铬电镀是利用电化学原理,将金属铬离子还原沉积在工件表面形成一层致密的铬层。
在电镀过程中,工件作为阴极,金属铬作为阳极,电解质为含有金属铬离子的溶液。
通过控制电流密度、温度、时间等工艺参数,使金属铬离子在工件表面沉积形成硬铬层。
三、硬铬电镀工艺流程1. 工件预处理(1)表面清洁:工件表面应无油污、锈蚀、氧化等杂质。
可使用溶剂、酸洗、喷砂等方法进行表面清洁。
(2)除油:工件表面油污可用碱液或溶剂进行除油处理。
(3)酸洗:酸洗可去除工件表面的氧化层,提高电镀层的附着力。
常用的酸洗液有硫酸、盐酸、硝酸等。
(4)中和:酸洗后的工件应进行中和处理,以去除残留的酸液。
(5)水洗:工件经中和处理后,需进行彻底的水洗,以去除残留的碱液和酸液。
2. 预镀层处理(1)镀铜:预镀铜层可以提高硬铬层的附着力,同时作为电流的导体。
常用的铜镀层厚度为10-20μm。
(2)镀镍:镀镍层可提高硬铬层的耐腐蚀性,并作为电流的导体。
常用的镍镀层厚度为10-20μm。
3. 硬铬电镀(1)电镀液:硬铬电镀液主要由金属铬离子、导电盐、稳定剂、缓冲剂、光亮剂等组成。
常用的金属铬离子有硫酸铬、氯化铬、醋酸铬等。
(2)电流密度:硬铬电镀的电流密度一般在5-20A/dm²。
(3)温度:硬铬电镀的温度一般在35-50℃。
(4)时间:硬铬电镀的时间一般在20-60分钟。
4. 后处理(1)水洗:硬铬电镀后的工件需进行彻底的水洗,以去除残留的电解液。
(2)干燥:工件水洗后,需进行干燥处理,以去除残留的水分。
(3)钝化:钝化处理可提高硬铬层的耐腐蚀性。
常用的钝化液有铬酸钝化液、硫酸钝化液等。
四、硬铬电镀注意事项1. 电镀液管理:电镀液应定期检测,确保其成分稳定。
电镀硬铬理论知识一、铬镀层的特性1、铬镀层的物理性能及化学性能铬镀层的颜色为略带浅蓝色的银白色。
铬镀层有良好的特性,例如,硬度高、耐热、耐酸、耐碱、耐硫化物、耐有机酸、顺磁、不变色;铬镀层的摩擦系数低,特别是干摩擦系数在所有金属中是最低的,因此,铬镀层具有很好的耐磨性;铬镀层与橡胶、胶木、塑料等非金属材料黏附力差。
因此,这类材料的模具采用电镀铬后容易脱模,且模具表面粗糙值越小,压制产品的亮度越高、越美观,模具使用寿命也可提高。
2、铬镀层的硬度和应力在正常镀铬工艺条件下,铬镀层硬度为HRC55~HRC65和HV750~HV1200。
电镀铬比由高温冶金法得到的金属铬硬度高得多,最硬的铬镀层可达到刚玉的硬度,比其他的现有电镀层硬度都高。
例如,它是铁、钴和镍硬度的2倍左右。
它的硬度比经过渗碳、渗氮、碳氮共渗、硬化处理的钢以及经过热处理的合金结构钢的硬度都高。
电镀时的氢、外来离子的性质、内应力增加是铬镀层具有高硬度的主要因素。
材料抵抗硬物压入表面的能力叫做硬度。
在测定镀层硬度时,常使用维氏硬度计,可根据镀层厚度只要5~200gf的小压荷使压痕深度达到镀层厚度的1/7~1/10,在镀层断面上测定硬度时,可以针对镀层厚度选择适当的压荷,测度方法相同,测出的硬度误差较小。
加厚铬镀层如果大于100μm时可采用洛氏硬度计,在非工作面上进行测定铬镀层硬度。
这种方法测定时可以直接看出铬镀层的硬度,使用较方便。
在电镀过程中,由于种种原因引起镀层晶体结构的变化,常会使镀层有伸长或缩短的趋势,但因镀层已被固定在基体上,促使镀层处于受力状态,这种作用于镀层单位面积的力称为内应力。
在镀铬过程中应力的产生,主要是电析应力。
铬镀层结合力很好,而在初期电析应力非常大,可以观察到2940Mpa以上的张应力,同时随着镀层的增厚并不会转变成压应力,但这些都不影响铬镀层的结合力。
所以铬镀层结合力差,主要是由于基体表面清洁工作没有做好,而电析应力不是导致结合力差的原因。
3、铬镀层的耐磨性铬镀层由于有其特殊的结构而形成很高的硬度,由于硬度高,使耐磨性也提高。
但铬镀层的耐磨性好坏,不仅仅是硬度,还有金属的延展性和弹性等也是耐磨性的决定因素。
通过试验认为铬镀层的维氏硬度为HV750~HV800时具有较大的耐磨性。
镀铬层厚度与耐磨性有一定关系,同时对使用寿命也有直接的影响。
使用寿命与厚度虽然不完全成比例关系,但是厚度减小,使用寿命就会大大缩短。
如果考虑表面耐磨性,则要示铬镀层厚度大于7.5μm。
受冲击的零件,铬镀层厚度不应小于15μm。
对于铝合金的热冲模,镀铬后能降低黏附性,以上压模铬镀层厚度通常为10~20μm。
橡胶模具和塑料模具铬镀层厚度只要求3~5μm即可,橡胶模具和塑料模具经镀铬后,使用寿命将延长5~10倍。
铬镀层具有较低的摩擦系数,尢其铬的干性摩擦系数与所有电镀金属层相比是最低的。
铬镀层与钢铁材料的摩擦系数为0.15。
二、镀铬溶液的组成1、铬酐(CrO3)(分子量:76)铬酐的水溶液是铬酸,它是电解液的主要成分。
因镀铬工艺采用不溶性阳极,所以它是铬层的唯一来源。
镀硬铬所用的电解液含铬酐量一般在200g/L~300g/L之间,在标准镀铬电解液中含铬酐为250g/L,其中大约含铬125g/L。
2、硫酸(H2SO4)(分子量:66)当有SO42-存在时,它与溶液内的三价铬生成复杂的含有硫酸和三价铬的阳离子团[Cr4O(SO4)4·(H2O)4]2+,这种阳离子团跑向阴极,促使碱性铬酸铬[Cr(OH)3·Cr(OH)CrO4]的薄膜溶解,使CrO42-离子能在阴极上放电析出金属铬。
当镀铬溶液的酸度为pH值为3时,能有碱式铬酸铬[Cr(OH)3·Cr(OH)CrO4]的薄膜存在,没有硫酸盐时,该碱式铬酸铬的薄膜转向阴极,并给它包上能透过氢离子的胶体薄膜。
硫酸盐的作用就是利用它的吸附作用,减低胶体的电流密度,避免在阴极上形成牢固附着的胶体层。
因此,在阴极表面上,其他离子就有了还原的可能。
如果单纯考虑到负电荷的SO42-与阴极表面相互作用,则难以相信SO42-离子能到达阴极表面。
由于硫酸根(SO42-)离子的尺寸不而电荷高,所以容易被正电荷的胶体所吸收,并立刻与三价铬生成绿色的而无反应能力的阳离子团[Cr4O(SO4)4·(H2O)4]2+,这种离子团能通过薄膜而不发生显著变化,到达阴极表面之后,离子放电,而硫酸根离子变成游离状态。
生产实践证明,为了获得高质量的铬镀层应十分注意镀液中的铬酐与催化剂的浓度比,而对于催化剂绝对含量相对而言并不那么重要。
当[CrO3]/[SO42-]为100∶1时,电流效率最大。
当[CrO3]/[SO42-]小于100∶1时,镀层的光亮性和致密性有所提高。
但镀液的电流效率和分散能力下降。
当[CrO3]/[SO42-]小于或等于50∶1时,由于催化剂含量偏高,使阴极胶体膜的溶解速度大于生成速度,阴极电势达不到铬的析出电势,导致局部乃至全部没有铬的沉积,镀液的电流效率降低,分散能力明显恶化,并且镀液颜色变暗,阴极附近产生细小的氢气泡;当[CrO3]/[SO42-]大于100∶1时,SO42-含量不足,镀层的光亮性镀液的电流效率降低;若比值超过200∶1,SO42-含量严重不足,在镀层上会产生黑色条纹,铬镀层表面会出现粗糙的小颗粒,光泽性差,镀液颜色也会变淡,阴极附近将产生大量氢气泡,并会产生剥落现象。
因为SO42-含量太低,阴极表面上只有很少部位的膜被溶解,即成膜的速度大于溶解的速度,铬的析出受阻或在局部地区放电长大,所以得到的镀层粗糙。
3、氟硅酸钠(Na2SiF6)(分子量:188)氟硅酸根离子在电镀过程中起着与硫酸根离子相似的作用,但氟硅酸根离子还有其独特优点。
例如,铬镀层容易钝化,往往在镀铬过程中电流中断或进行二次镀铬时,所获得的镀层为乳白色而无光泽;而有氟硅酸根离子存在时,所获得的铬镀是光亮的,因为它具有使铬镀层表面活化的作用。
采用含氟硅酸根离子的镀液比标准镀铬溶液优越,当镀液温度在±5℃时,同样能获得光泽细致的铬镀层,并且比标准镀铬溶液所获得铬镀层光泽美观,为带有浅蓝银白色的光亮铬镀层。
三、镀铬工艺过程与原理(一)镀铬工艺的主要特点从常用的铬酸电解液中电镀铬,其工艺特点如下:1、镀铬电解液的主要成分不是金属铬盐,而是铬酸。
2、镀铬电解液中必须加入少量具有催化作用的阴离子,如硫酸根、氟硅酸根离子等,才能使电镀过程正常进行。
3、电解液的分散能力很低,不易得到均匀的镀层。
要想等到厚度均匀的镀层,必须采用适当的夹具、象形阳极、辅助阴极或绝缘屏蔽等措施。
4、镀铬使用的电流密度很高,电流密度常在20A/dm2以上;镀铬槽电压较高,通常6~12V。
5、镀铬电解液的电流效率较低,,普通镀铬电解液的电流效率在20%左右。
6、阳极采用铅、铅-锑合金或铅-锡合金等做不溶性阳极,不能用金属铬作阳极。
7、工艺参数对镀铬层性质有影响,采用不同的电流密度和温度,可得到不同性质的镀铬层。
镀铬过程还有三个特殊现象:阴极电流效率随铬酸浓度的升高而下降,降温度升高而下降,随阴极电流密度的升高而升高。
镀铬工艺尚存在的问题:1、铬酸有较高的毒性,对人的身体危害甚大,废气和废液必须经过处理,因而耗资较多。
2、由于电流效率很低,而槽电压又高,因此电能消耗较大。
3、由于使用高电流密度,所以电源设备投资增加。
4、由于采用不溶性阳极,消耗的金属铬需经常补充铬酐,才能保持电解液中各成分的相对稳定。
5、由于阴极大量析氢,镀层和基体金属产生氢脆。
6、镀层孔隙率高,镀层裂纹通底层。
(二)镀铬的电极过程铬酸酐中的铬是以六价形式存在,铬酸酐易溶于水成为铬酸,该水溶液是一种强酸。
随着铬酸酐浓度的不同,溶液中的六价铬可以以多种形式存在。
一般情况下(CrO3200~400g/L),溶液中的六价铬主要是以铬酸(H2CrO4)和重铬酸(H2Cr2O7)的形式存在:2CrO3+H2O → H2Cr2O7CrO 3+H 2O → H 2CrO 4铬酸在水溶液中分二步电离:H 2CrO 4 HCrO 4-+H + K=4.1HCrO 4- CrO 42-+H + K=10-6当镀液的pH 值<1,Cr 2O 72-为主要存在形式;当pH 值为2~6时,Cr 2O 72-与HCrO 4-之间存在着下列平衡:Cr 2O 72-+H 2O 2HCrO 4- 2CrO 42-+2H +当pH 值>6时,CrO 42-为主要存在形式。
1、镀铬过程的阴极反应镀铬过程的阴极极化曲线如图1所示。
曲线的途径存在着三个以上以上的折点,即极化曲线出现回行程,这是由于镀液中不同离子放电的结果。
图1中曲线1:第一段曲线(ab 段),当阴极电位比较正时,阴极上没有金属铬析出,也看不到氢气泡的产生,此时阴极表面附近的pH 值<1,因此阴极区中的离子以Cr 2O 72-为主。
所进行的电极反应是Cr 2O 72-中的Cr(Ⅵ)还原为。
其反应式为Cr 2O 72-+14H ++6e → 2Cr 3++7H 2O由于上述反应,因此在阴极表面附近及镀液中存在着Cr 3+,随着阴极电位向负方向移动,该反应的速度加快,达到b 点便到了最大值。
图1镀铬过程的阴极极化曲线图1中曲线2:第二段曲线(bc 段),当达到b 点以后,随着阴极电位继续变负,除六价铬还原为三价铬外,在阴极上发现还有氢气析出,其反应式为2H ++2e → H 2↑由于析氢的产生,阴极镀液pH 值增至2~2.6,这符合重铬酸转变为铬酸的反应条件,使更多的Cr 2O 72-向CrO 42-转变,从曲线上可以明显地观察到,随着阴极电位变负,表征反应电极反应速度的电流密度却随着电极电位的变负而降低,显然有物质阻滞了电化学反应速度,这是由于阴极胶体膜的形成阻碍电极反应速度。
阴极胶体膜理论:在阴极极化曲线b 点以后,由于H 2的析出,导致近阴极区pH 值增高,当pH 值达到3左右时,近阴极区的Cr 3+生成了Cr(OH)3胶体沉淀,并与Cr(Ⅵ)组成了碱式铬酸铬增加CrO 3或降低pH 值 加水稀释或升高pH 值Cr(OH)3·Cr(OH)CrO4,这是一种橘黄色的碱式黏膜物质,称为胶体膜或阴极膜。
这种胶体膜致密而均匀地吸附在阴极表面,它只允许半径较小的H+通过胶体膜放电,而的HCrO4-放电受到阻碍,使阴极极化显著增加,电流密度明显降低。
如果电解液中没有硫酸存在,pH值较高,没有Cr(Ⅵ)还原为Cr3+的过程,H2的析出阻碍了的Cr析出。
当镀液中有硫酸存在时,硫酸对阴极胶体有一定的溶解作用。
因此,近阴极区胶体膜处于不断形成与不断溶解的动态过程。
图1中曲线3:第三段曲线(cd段),随着阴极电极电位进一步提高,pH值继续升高,而且Cr2O72-向CrO42-方向转移更多。