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我这里有关于镀黑铬的一点介绍,希望对楼主有用。- I5 n$ c9 t& T2 R3 u
2 Y6 h* ?8 o0 o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:
8 S' E9 u9 [& t5 t ① 镀液均镀和深镀能力差。
9 m6 A: P" ^) [. o 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。
( Q" f+ t8 ~9 L& b+ r2 |3 {8 i 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。
. @/ j+ Q0 X( H ④ 电解液具有极强的腐蚀性。2 ]* p/ _8 E' O# f& _9 I
原理
3 z1 |! G$ u* A" ? 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。) t- M5 {8 |/ t, q* N
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,( Y& T2 {( O/ _, ^ o
2CrO3+H2OH2Cr2O7
3 U% K9 }8 g5 Y# n% VCrO3+H2OH2CrO4
( L% J+ y$ G/ H+ g% B" W 重铬酸和铬酸处于动平衡状态,
( |+ G1 |- w( I* f2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O% J5 b4 C2 Y1 @5 C4 N
CrO3的浓度降低或pH值降低时,平衡向生成Cr2O2-7的方向移动;2 ?0 T# T$ |2 V' }( w' Z2 i+ i
CrO3的浓度增加或pH值上升时,平衡向生成CrO2-4的方向移动。) T8 |2 a9 g& H' Y
镀黑铬时电极的反应如下: X- j/ m7 c/ s6 T/ |+ s9 C: n
阳极反应# O H2 ~- H( N# s& }
4OH-4e2H2O+O2↑ ①
# R" X2 ~9 S3 M; ]6 w阴极反应
* R* d0 P( u/ s, q+ A' Q2H++2eH2↑ ②
3 u$ B O) T$ gCr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③( j) r+ w% O- ~2 ^0 g
由于氢气的析出,阴极区内的pH值上升,则发生如下转化,
4 k5 K3 x! e, _# z& d- o4 r9 C) D# ^Cr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④
+ q2 a3 i2 Y) j/ E( M( H: U& s于是
% m/ O) R3 G P" sCrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤
, U$ c w; w8 V9 I9 j- {, L 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。
1 D+ I8 Y. j+ a- c% a1 f/ _镀黑铬工艺组成及其影响因素的分析
1 b+ u& y( s8 I2 A2 `$ R3.1 镀液组成及工艺条件
0 q% t7 i. U/ i3 h 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。
& F d+ v0 p6 f4 g 镀黑铬电解液新配方与工艺条件为:. V0 J- L5 }1 w, C# B9 `" A! F. C
铬酐 280~350 g/L( e, l9 n1 g+ E
硼酸 10~25 g/L @, t" i3 a$ X& M- w
硝酸钠 7~11 g/L- R' T, {4 k& j- I& s: N9 w/ |
添加剂 HCr-I适量' Y' E f3 E3 F
镀液温度 15~35 ℃+ L) ?. \* C g3 B8 m0 p; D9 H* A
3.2 镀液成分与工艺条件的影响
5 c! {/ f) j' [+ K3.2.1 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。
; X+ A! }4 A: V, z; B" ^5 {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。; }2 E! ~0 t' b7 d# S
3.2.3 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。
( X% I y% P9 j' @; i3.2.4 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。' J4 _, ~1 ~4 L3 I
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。
`$ K) e; Q A1 Z- `3.3 杂质离子的影响及除去方法
6 U! W5 z( S; u3.3.1 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。, r& m& A3 D0 s
氯离子可用适量的硝酸银来除去。8 [. t# `; }4 Z" a8 n+ _
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。: `0 E/ v2 a" n
硫酸根可用适量的碳酸钡来除去。
9 M, i1 D3 A4 T/ _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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