精冲镀铬 工艺精湛

镀液中各成分的作用
铬酐 铬酐的水溶液是铬酸，是铬镀层的惟一来源。实践，铬酐的浓度可以在很宽的范围内变动。例如，当温度在45～50℃，阴极电流密度10A/dm2时，铬酐浓度在50～500g/L范围内变动，甚**达800g/L时，均可获得光亮镀铬层。但这并不表示铬酐浓度可以随意改变，一般生产中采用的铬酐浓度为150～400g/L之间。铬酐的浓度对镀液的电导率起决定作用，在每一个温度下都有一个相应于高电导率的铬酐浓度；镀液温度升高，电导率大值随铬酐浓度增加向稍高的方向移动。因此，单就电导率而言，宜采用铬酐浓度较高的镀铬液。但采用高浓度铬酸电解液时，由于随工件带出损失严重，一方面造成材料的无谓消耗，同时还对环境造成一定的污染。而低浓度镀液对杂质金属离子比较敏感，覆盖能力较差。铬酐浓度过高或过低都将使获得光亮镀层的温度和电流密度的范围变窄。含铬酐浓度低的镀液电流效率高，多用于镀硬铬。较浓的镀液主要用于装饰电镀，镀液的性能虽然与铬酐含量有关，主要的取决于铬酐和的比值。

在镀铬过程中阴极电流密度与温度之间存在着相互依赖的关系。在同一溶液中镀铬时，通过调整温度和电流密度，并控制在适当的范围内，可以获得光亮铬、硬铬和乳白铬三种不同性能的镀铬层，如图4-20所示。在低温高电流密度区，铬镀层呈灰暗色或烧焦，这种镀层具有网状裂纹、硬度大、脆性大；高温低电流密度区，铬层呈乳白色，这种组织细致、气孔少，无裂纹，防护性能较好，但硬度低，耐磨性差；中温中电流密度区或两者配合较好时，可获得光亮镀铬层，这种铬层硬度较高，有细而稠密的网状裂纹。
当电流密度不变时，电流效率随温度升高而下降；若温度固定，则电流效率随电流密度的而增加。然而，当铬酸酐与根离子比值减小时，变化相应变小。因此镀硬铬时，在满足镀层性能的前提下，通常采用较低的温度和较高的阴极电流密度，以获得较高的镀层沉积速度。温度一定时，随电流密度增加，镀液的分散能力稍有改善；与此相反，电流密度不变，镀液的分散能力随镀液温度升高而有一定程度的减小。生产上一般采用中等温度（45～60℃）与中等电流密度（30～45A/dm2）以得到光亮和硬度较高的铬镀层。尽管镀取光亮镀层的工艺条件相当宽，考虑到镀铬液的分散能力特别差，在形状复杂的零件镀装饰铬或硬铬时，欲在不同部位都镀上厚度均匀的铬层，必须严格控制温度和电流密度。当镀铬工艺条件确定后，镀液的温度变化好控制在土（1～2）℃之间。

镀铬
1）提高镀层结合力由于镀铬电解液的分散能力和深度能力较差，对某些形状复杂的零件会出现漏镀现象。 在镀硬铬时，也常因结合力不好而产生镀层起皮现象，在生产操作中，可采用以下几种措施。 ①冲击电流对一些形状复杂的零件，除了使用象形阳极、保护阴极和阳极外，还可以在零件入槽时，以比正常电流密度高数倍的电流对零件进行短时间冲击，使阴极较化，零件表面迅速沉积一层铬，然后再恢复到正常电流密度施镀。 冲击电流也可用于铸铁件镀硬铬，由于铸铁件中含有大量的碳，氢在碳上析出的过电位较低。另外铸铁件表面有很多气孔，使得真实表面积比表观面积大很多，若以正常电流密度施镀，则因真实电流密度太小，没有金属铬的沉积。所以在铸铁件镀硬铬时，必须采用冲击电流，阴极较化。
2）镀后除氢 由于镀铬的电流效率低，在阴极上大量析出氢气，对于易析氢的钢铁部件，应在镀后180～200℃的温度，除氢3h，以避免发生氢脆。
3）镀液中杂质影响及去除镀铬电解液中常见的有害杂质主要是Fe3+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Ni2+等金属离子和Cl-、NO3-。 金属离子主要来源于没有被铬层覆盖部位金属的溶解、落入镀槽中的零件未及时打捞而溶解以及阳极浸蚀等。当金属离子积累到一定含量时，将给镀铬工艺带来很大的影响，如镀层的光亮范围缩小，电解液的分散能力降低，导电性变差等。镀液对杂质的容忍量随铬酐浓度的增加而增加，所以低浓度镀液对杂质较为敏感。当镀液中Fe3+**过15～20g/L，Cu2+**过5g/L，Zn2+**过3g/L时，镀液必须进行处理。采用低电流密度处理能收到一定的效果。

从常用的铬酸镀液镀铬，与其他单金属镀液相比，镀铬液虽成分简单，但镀铬过程却相当复杂，并具有如下特点。 ①镀铬液的主要成分不是金属铬盐，而是铬的含氧酸——铬酸，属于强酸性镀液。电镀过程中，阴极过程复杂，阴极电流大部分消耗在析氢及六价铬还原为三价铬两个副反应上，故镀铬的阴极电流效率很低（10%～18%）。而且有三个异常现象：电流效率随铬酐浓度的升高而下降l随温度的升高而下降；随电流密度的增加而升高。 ②在镀铬液中，必须添加一定量的阴离子，如SO42-、SiF62-、F-等，才能实现金属铬的正常沉积。 ③镀铬液的分散能力很低，对于形状复杂的零件，需采用象形阳极或阴极，以得到均匀的镀铬层。对挂具的要求也比较严格。 ④镀铬需采用较高的阴极电流密度，通常在20A/dm2以上，比一般的镀种高10倍以上。由于阴极和阳极大量析体，使镀液的电阻较大，槽压升高，对电镀电源要求高，需采用大于12V的电源，而其他镀种使用8V以下的电源即可。 ⑤镀铬的阳极不用金属铬，而采用不溶性阳极。通常使用铅、铅一锑合金及铅一锡合金。镀液内由于沉积或其他原因而消耗的铬需靠添加铬酐来补充。 ⑥镀铬的操作温度和阴极电流密度有一定的依赖关系，改变二者关系可获得不同性能的铬镀层这类镀液具有电流效率高（270A），允许电流密度范围大（高达80～100A/dm2），镀液的分散能力和覆盖能力好，沉积速度快等优点，故又称“高速自动调节镀铬”。但镀液的腐蚀性强。 ④快速镀铬液在普通镀铬液基础上，加入硼酸和氧化镁，允许使用较高的电流密度，从而提高了沉积速度，所得镀层的内应力小，与基体的结合力好。 ⑤四铬酸盐镀铬液这类镀液的铬酐浓度较高，镀液中除含有铬酐和外，还含有氢氧化钠和氟化钠，以提高阴极较化作用。添加柠檬酸钠以掩蔽铁离子。这类镀液的主要优点是电流效率高（35%以上），沉积速度快、 镀液的分散能力好，但镀液只在室温下稳定，操作温度不宜**过24℃，采用高电流密度时需冷却镀液；镀层的光亮性差，硬度较低，镀后需经抛光才能满足装饰铬的要求。 ⑥常温镀铬镀液由铬酐和氟化物（NH4F或NaF）组成，也可加入少量的。这种镀液的工作温度（15～25℃）和电流密度（8～12A/dm2）低，沉积速度慢，适用于薄层电镀。其电流效率和分散能力较高，可用于挂镀和滚镀。 ⑦低浓度铬酸镀铬镀液中铬酐浓度较标准镀铬液低5倍，可大大降低对环境的污染。电流效率及镀层的硬度介于标准镀铬液和复合镀铬液之间，其覆盖能力和耐蚀性与高浓度镀铬相当。但镀液的电阻大，槽电压高，对整流设备要求严格，同时镀液的覆盖能力有待提高。 ⑧三价铬镀铬镀液中以Cr3+化合物为主盐，添加络合剂、导电盐及添加剂。该工艺消除或降低了环境污染，镀液的分散能力和覆盖能力较铬酸镀液高，阴极电流效率有所改善；可常温施镀；槽压低；电镀不受电流中断的影响。但镀液对杂质敏感，镀层的光泽较暗，镀层厚度为几微米，并不能随意增厚；镀层的硬度低，镀液成分复杂不利于维护。 ⑨稀土镀铬液在传统镀铬液的基础上加入一定量的稀土元素及氟离子。采用稀土元素可降低铬酐的浓度、拓宽施镀温度范围（10～50℃）及阴极电流密度范围（5～30A/dm2），降低槽压，改善镀层的光亮度及硬度。使镀铬生产实现低温度、低能耗、低污染和高效率，即所谓的“三低一高”镀铬工艺。但对于镀液的稳定性和可靠性，目前尚有不同的看法，尤其是对其机理的研究还有待深入。