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镀铬:镀铬的一般特性

放大字体  缩小字体发布日期:2013-04-26  浏览次数:786
核心提示: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,在阳极电流作用下易溶于碱溶液。

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,在阳极电流作用下易溶于碱溶液。

铬层硬度高(HV6512MPa~10170MPa),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。

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功能性镀层(也称工程镀铬)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%~l6%,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。

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S042、F-、SiF6-、Se032-、BO32-、Cl04-、Br03-、10-等);②有机阴离子添加剂(如有机磺酸:甲基磺酸CH3-S03H、乙基磺酸C2H5-S03H、丙基磺酸C3H7-S03H、苯磺酸;有机羧酸:甲酸HCOOH、乙酸CH3COOH;及各种氨基酸、吡啶衍生物等);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)。

在改善传统镀铬工艺的过程中出现了四种较为突出的工艺:①以氟化物为催化剂的镀铬工艺;②以氯、溴、碘及稳定的有机磺酸、羧酸作催化剂的镀铬工艺;③以稀土作添加剂的镀铬工艺;④三价铬镀铬工艺。

1.镀铬的特点

(1)镀铬用含氧酸作主盐,铬和氧亲和力强,电析困难,电流效率低;

(2)铬为变价金属,又有含氧酸根,故阴极还原过程很复杂;

(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;

(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;

(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。

2.镀铬过程的特异现象

镀铬与其他金属电沉积相比,有如下特异现象:

(1)随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降;

(2)随电流密度升高而电流效率提高;

(3)随镀液温度提高而电流效率降低;

(4)随镀液搅拌加强而电流效率降低,甚至镀不出铬。上述特异现象均与镀铬阴极还原的特殊性有关。

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