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镀铬:镀铬的基本原理

放大字体  缩小字体发布日期:2013-05-02  浏览次数:2256
核心提示:镀铬液中铬酸酐一般以重铬酸形式存在(H2Cr207),浓度很高的镀铬液可呈三铬酸(H2Cr3010)和四铬酸(H2Cr4013)形式存在。当镀液中只有铬酸而无硫酸等催化剂存在时,通入直流电,阴极上只有氢气析出,没有铬层沉积,相当于电解水。

镀铬液中铬酸酐一般以重铬酸形式存在(H2Cr207),浓度很高的镀铬液可呈三铬酸(H2Cr3010)和四铬酸(H2Cr4013)形式存在。当镀液中只有铬酸而无硫酸等催化剂存在时,通入直流电,阴极上只有氢气析出,没有铬层沉积,相当于电解水。

加入适当的硫酸催化剂后(Cr03/H2S04=100:1),在阴极上依次发生下列反应:





由以上反应可知,镀铬的阴极反应是很复杂的。现应用胶体膜理论和镀铬阴极极化曲线简述镀铬的机理。通电伊始,首先发生的是六价铬还原成三价铬的反应(反应式①),即图3—5—1极化曲线的口6段。随电位负移,电流剧增,反应①生成三价铬的速度很快,电位负移到b点达到最大值。b之后达到了氢离子的析出电位,于是反应式①、②同时进行。从极化曲线看bcd段随电位负移,电流逐渐下降,这表明电极表面状态发生了变化。因反应①、②消耗了大量的氢离子,在电极界面上pH值升高,生成了一层碱式铬酸铬胶体膜(Cr(OH)3·Cr(OH)Cr04),覆盖在电极表面上,电阻增加,故电流下降。当阴极表面附近pH值提高时,这就给Cr2O72-离子转化为Cr042-离子创造了条件,于是反应③向右方进行,Cr042-离子浓度迅速增加。电位负移到d点时,该点对应的电位妒。就是铬离子还原析出电位,反应④开始。如段是镀铬的真实极化曲线,反应①、②、③、④同时进行,随电位负移,反应④速度加快。

覆盖在电极表面上的胶体膜,在催化剂硫酸根离子的作用下发生溶解:

镀铬的阴极极化曲线

图3—5—1镀铬的阴极极化曲线

镀铬的阴极极化曲线

这种溶解首先发生在局部,逐渐蚕食展开,由此露出的基体面积小,真实电流密度很高,极化作用大,铬的还原才能以一定速度进行。在新生的铬层表面上又会生成胶体膜,胶膜的溶解和生成循环往复进行下去,起了重要的调节作用。

镀液中的S042-和阴极过程中生成的三价铬虽不直接参与电极反应,但它们的存在和含量对镀铬层质量至关重要。三价铬是胶膜的重要组分,若含量低,胶体膜难形成或者薄而多孔,硫酸易将其溶解,此时露出的基体面积大,电流密度较低的部位就达不到铬的析出电位,故三价铬少,覆盖能力差。三价铬浓度高的话,胶体膜厚而致密,硫酸难以溶解,铬层只能在原晶粒上长大,导致结晶粗糙,镀层暗而无光泽。硫酸含量高,溶解胶膜容易,低电流密度区无铬层,同三价铬低时的情况相同。硫酸不足,则同三价铬高的情况一样,铬层粗糙。所以镀铬中一定要严格控制它们的含量,特别是铬酐与硫酸的比值。

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