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镀铬:价铬镀铬

放大字体  缩小字体发布日期:2013-05-03  浏览次数:1777
核心提示:为了取代严重污染的六价铬电镀,电镀工作者进行了大量的研究。目前对三价铬镀铬方面已取得明显的进展,已在装饰电镀方面获得工业应用。追溯历史镀铬的研究最先是从三价铬盐开始,但由于工艺中的困难,而使铬酸酐镀铬工艺最先获得工业应用。

(一)三价铬镀铬的特点

为了取代严重污染的六价铬电镀,电镀工作者进行了大量的研究。目前对三价铬镀铬方面已取得明显的进展,已在装饰电镀方面获得工业应用。

追溯历史镀铬的研究最先是从三价铬盐开始,但由于工艺中的困难,而使铬酸酐镀铬工艺最先获得工业应用。

研究三价铬镀铬的困难在于:

(1)三价铬镀液中Cr3+是中间状态,因有Cr2+、Cr6+,都是变价元素,较不稳定。

(2)在电镀过程中,阴极可能还原Cr0、Cr2+,但阳极易使Cr3+氧化成Cr6+,难以控制。

(3)三价铬镀铬也不能用金属铬作阳极,理由是与铬酸酐镀液相同。用不溶性阳极时,在阳极区容易有Cr6+生成(Cr3+→Cr6++3e)。六价铬的存在,对三价铬镀液是极其有害的。

(4)三价铬所获得的铬镀层很难加厚。并且难以达到Cr6+镀液中获取带浅蓝色的银白色铬镀层,镀层近似不锈钢的色泽。

三价铬镀铬工艺,由于能减少对环境的污染,故又称“环保铬”(Envimchrome)。此外它与六价铬镀液比较,具有许多特点:

(1)三价铬镀铬溶液中三价铬离子的含量只有六价铬镀铬中铬离子的l/7甚至更少;其毒性仅是六价铬的1/100;污水处理也比较容易,只需将pH值提高至8以上便可产生Cr(OH)3,沉淀;由于浓度低,酸铬雾也大为降低;操作时带出的镀液损失减少。

(2)镀液有较好的分散能力和覆盖能力。可以电镀形状较复杂的零件,电镀简单形状的工件,也可以装挂得更紧密排,从而就提高了每槽、每小时的产量。

(3)使用电流密度范围很宽。可以从0.54A/dm2~100A/dm2,并在高电流下,铬镀层不致“烧焦”。其电流效率最高可达50%~60%。

(4)镀液温度范围宽。一般可控制在15℃~45℃范围内,在20℃~35℃中较佳,而Cr6+镀铬液要加温到50℃以上,因此可节约能源。

(5)电镀过程中可以将工件从镀液中取出检查,然后放回镀液中,仍可继续电镀,不影响镀层结合力。

(6)三价铬镀铬层的耐蚀性比铬酸酐镀液中铬镀层耐蚀性高,因镀层为微不连续铬层,呈微孔,当厚度1μm时,就出现微裂纹结构,因此,耐蚀性高。

(7)容易在钢、铜及铜合金、锌铸件或镍上直接电镀,结合力良好,镀层色泽已可同六价铬镀铬相近。

(8)三价铬镀铬层的退除方法与六价铬镀铬层相同,而且退除过程中的废品降低。

(9)三价铬镀铬的沉积机理没有六价铬镀铬复杂。因为三价铬镀铬是采用铬盐、导电盐及添加剂等,这就与一般电镀过程相似。

(二).三价铬镀液的组成及操作条件

三价铬镀液的组成中包括主盐(铬的硫酸盐或卤化物等)、络合剂(羧酸或其盐类)、导电盐(碱金属或铵的硫酸盐、卤化物等)以及缓冲剂硼酸和润湿剂等。同样可以加入一些无机或有机的光亮剂。

目前在工业生产上获得应用的,较著名的三价铬工艺为安美特化学有限公司(AtotechAsiaPacificLtd)、美坚化工(MetfinChemical)及Albright&Wilson公司等,并成为专利商品推销,其具体配方由于商业原因不予公开,见表3—5—33。国内对三价铬镀铬也做了大量的研究,其研究的镀液组成及操作条件列于表3—5—34。

表3—5—33国外三价铬镀铬溶液组成和操作条件

国外三价铬镀铬溶液组成和操作条件

表3—5—34国内研究的三价铬镀铬溶液组成及操作条件

国内研究的三价铬镀铬溶液组成及操作条件

近年来国内一些单位研制成功的三价铬镀铬工艺也已投入工业应用,例如广#1--轻研究所的BH-88三价铬镀铬工艺可作为其典型。BH-88三价铬镀铬溶液组成及操作条件列于表3—5—35,其详细技术资料可参阅该产品说明书。

表3—5—35BH-88三价铬镀铬溶液组成及操作条件

BH-88三价铬镀铬溶液组成及操作条件

根据表3—5—33~表3—5—35中所列,三价铬镀铬溶液的组成大致可分为下列几种:

(1)主盐。采用铬盐,可用氯化铬、硫酸铬、碱式硫酸铬、甲酸铬及氟化铬等,其效果大同小异。在镀液中金属铬含量大致在20g/L~40g/L左右。

(2)络合剂。多数采用有机酸盐,原则上小于l0个C的羧酸或羧酸盐都可被采用,如甲酸盐、乙酸盐、草酸盐、丁二酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐和乙醇酸盐等。

(3)导电盐。导电盐是由碱金属和盐酸及硫酸之类的强酸盐构成,常用的有Na+、K+、NH4+;的氯化物和硫酸盐。

(4)抑制剂。其作用是抑制镀液中Cr6+的产生。

(5)缓冲剂。是为保持镀液的pH值稳定,硼酸是优良的缓冲剂。其他缓冲剂还有磷酸盐、柠檬酸盐等。

(6)光亮剂。可提高镀层的光泽性,例如丙三醇等。

(7)表面活性剂。可降低镀液的表面能,更好地润湿镀件表面,从而避免麻孔状的镀层,促使镀层光泽均匀一致。

对于三价铬镀铬中的阳极要特别予以关注,要获得满意的铬镀层,除镀液组成及工艺条件外,如何在阳极氧化过程抑制Cr6+的生成极其重要。目前在三价铬镀铬中所采用的阳极大致有下列几种方式:

(1)石墨不溶性阳极。这是一种特别的高纯度、高密度的特制阳极。

(2)铁氧体阳极。

(3)在不溶性阳极表面涂以专门的涂料。

(4)特制的阳极篮。此方法能有效地控制Cr3+的产生,但使用价格昂贵,操作复杂。

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