关于镀黑Zn和镀黑cr的问题－请教

zhao_ariel

今有日本客户来我司，说日本有个技术，镀的锌和铬的颜色为黑色的，和发黑的效果差不多！我单位以前没有做过，不知道国内有没有这样的说话，两者之间的区别和优缺点各是什么，请指教！

大刀

镀锌后着黑色；有镀黑铬的工艺。

max311

我这里有关于镀黑铬的一点介绍，希望对楼主有用。

黑铬镀层具有许多优点，其化学稳定性好，可以经久保持其表面光泽的外观，装饰性好，耐磨，而且抗污染能力强，因而广泛用作防护装饰性镀层。但是与其它常用镀层相比，黑铬镀层是最难获得的，其工艺上存在许多难点，主要有：
　　① 镀液均镀和深镀能力差。
　　② 阴极电流效率极低，一般在13%～16%，绝大部分电能都消耗在析出氢气等副反应上。
　　③ 获得合格镀层使用的电流密度大，槽电压高，能耗大，需要价格昂贵的电源。
　　④ 电解液具有极强的腐蚀性。
1 u2 Q5 a" Q9 ~$ B原理
　　镀铬液的主要成分是铬酐，它的分子式是CrO3，铬酐中的铬是六价。铬酐易溶于水，溶液中的六价铬可以多种形式存在，如四铬酸(H2Cr4O13)、三铬酸(H2Cr3O10)、重铬酸 (H2Cr2O7)、铬酸(H2CrO4)和铬酸氢根(HCrO-4)等。
　　一般情况下，溶液中的Cr6+主要以铬酸和重铬酸两种形式存在，
2CrO3+H2OH2Cr2O7
CrO3+H2OH2CrO4
　　重铬酸和铬酸处于动平衡状态，
% v2 O, k+ \5 L! R2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O
+ W% |( h4 V3 k: A　　CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；
　　CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。
　　镀黑铬时电极的反应如下：
4 E+ q$ {# W7 e5 G' p& |! E阳极反应
1 R( C# e5 s& `; H* J% ]4OH-4e2H2O+O2↑　　　　①
/ {; G$ w+ C9 l1 p阴极反应
2H++2eH2↑　　　　　　　　　　　②
5 x* S& V( T! H+ P/ ~5 JCr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O　　　　③
　　由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，
Cr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+　　　　④
于是
. P# W# W0 G4 b* T/ \2 @7 T* S* BCrO2-4+8H++6eCr+4H2O　　　　⑤
/ P! l! Q- Y, {2 U3 S6 A  S* o; _　　因此，黑铬镀层主要是由铬和铬的氧化物组成。镀黑铬过程中，阴极上发生②、③式反应时，由于氢的析出，阴极区pH值上升，三价铬会在阴极上生成碱式铬酸铬薄膜，它是带正电性的分散胶体，会将阴极表面慢慢地包封住，这层膜很紧密，只能让氢离子透过发生②式反应，也即镀黑铬反应将会慢慢终止。当在镀液中加入阴离子添加剂HCr-I后，它能与镀液中的三价铬络合形成复杂的阳离子，这种复杂的阳离子又能破坏阴极表面所形成的碱式铬酸铬膜，使CrO2-4离子能在阴极上放电而析出金属铬，发生⑤式反应，因而添加剂具有使铬镀层表面活化的作用。
4 D& z5 }, F$ [( Z* c* i镀黑铬工艺组成及其影响因素的分析
3.1　镀液组成及工艺条件
6 U( w8 y  {% d2 W* }. r' F3 [　　通过大量的实验和小槽的多次试镀，我们决定在原槽液中大大增加硼酸含量，并加入阴离子添加剂HCr-I，镀液性能得到明显改善，阴极电流效率有所提高。
% _# ?( z( s% v  Z4 d! ^5 r　　镀黑铬电解液新配方与工艺条件为：
" q4 S' e' R, t1 k6 x+ c- c　　铬酐　　　　　　　280～350 g/L
　　硼酸　　　　　　　10～25 g/L
　　硝酸钠　　　　　　7～11 g/L
. s8 z3 w) o, f1 o4 g　　添加剂　　　　　　HCr-I适量
$ ?) k3 ^" N, ~0 O　　镀液温度　　　　　15～35 ℃
* n& e( M; o6 a7 b% {# T- l* d3.2　镀液成分与工艺条件的影响
+ |7 _" `/ H2 {4 h# f. d( T. N# Y: h3.2.1　铬酐：铬酐是镀液中的主要成分。当铬酐含量偏低时，镀液的深镀能力较差；含量偏高时，虽然深镀能力改善了，但镀层硬度降低，抗磨性能下降，一般控制在280～350 g/L之间。
3.2.2　硼酸：硼酸的加入，能使镀层细致，提高镀液的覆盖能力。含量太低，镀层粗糙疏松；含量太高，会使镀层出现脆性、脱壳现象。
+ S' t5 i! h. y% V$ W+ r3.2.3　硝酸钠：镀液中的硝酸钠是发黑剂，它的含量偏低时，镀层不黑，电解液的电导率低，槽电压高；含量偏高时，镀液的分散能力和覆盖能力较差。通常控制在7～11 g/L之间。
3 K0 G8 u3 j5 n1 W3.2.4　添加剂：镀液中使用阴离子添加剂HCr-I可以提高镀液的分散能力和镀层的黑度，并具有使黑铬镀层表面活化的作用。
" K  |+ J: P7 [, t7 @3.2.5　镀液温度：镀黑铬时，由于阴极电流效率很低，工作时的电流密度较高，槽液的温度极易上升。当温度超过35 ℃时，镀层就不黑了，因此在生产中要严格控制槽液的温度。
4 u( A2 `. I$ E: _9 D3.3　杂质离子的影响及除去方法
8 ]0 p: J' T. f" S3.3.1　氯离子：镀液中氯离子含量过高时，会使镀层发花，覆盖能力降低，甚至会使镀层粗糙和发灰。因此生产中必须防止将氯离子带入镀黑铬槽液中。自来水中氯离子含量较高，因此不可用自来水配制镀黑铬槽液，应用蒸馏水或去离子水配制，而且镀黑铬前的清洗也必须用纯水。
　　氯离子可用适量的硝酸银来除去。
. i6 i1 m1 y& f, [3.3.2　硫酸根： 硫酸根是特别有害的杂质。当镀液中含有硫酸根时，镀层呈浅黄色。
　　硫酸根可用适量的碳酸钡来除去。
3.3.3　铜离子：当镀液中含有铜离子达1g/L以上时，镀层会出现褐色条纹，因此阳极的铜挂钩不可侵入镀液内。若有落入镀槽内的铜零件，应及时取出。

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刘伟reed

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