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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。铬雾抑制剂在镀液中形成的泡沫层,严密覆盖在镀液表面,当带有铬酸的氢气和氧气析出时,与表面的泡沫层相碰撞,无数微小的铬酸雾结合成较大的雾滴,由于重力作用,当上升一定高度时将重回镀液,而氢气和氧气继续上升,直至离开液面,这样实现气体的排除和对铬雾的有效抑制防护一装饰性镀铬 防护一装饰性镀铬不仅要求镀层在大气中具有很好的耐蚀性,而且要有美丽的外观。 这类镀层也常用于非金属材料的电镀。 防护一装饰性镀铬可分为一般防护装饰镀铬与高耐蚀性防护装饰镀铬。表4—28列出防护装饰性镀铬的工艺规范。 装饰性镀铬的工艺条件也取决于欲镀的基体金属材料。可根据基体材料的不同适当调整工作温度和阴极电流密度。1一般防护装饰性镀铬 一般防护装饰性镀铬采用中、高浓度的普通镀铬液,适用于室内环境使用的产品。钢铁、锌合金和铝合金镀铬必须采用多层体系,主要工艺流程如下。 ①钢铁基体铜/镍/铬体系工艺流程为: 除油→水洗→浸蚀→水洗→闪镀氰铜或闪镀镍→水洗→酸铜→水洗→亮镍→水洗→镀铬→水洗干燥。 多层镍/铬体系工艺流程为: 除油→水洗→浸蚀→水洗→镀半光亮镍→水洗→光亮镍→水洗→镀铬→水洗→干燥。 ②锌合金基体弱碱化学除油→水洗→浸稀氢氟酸→水洗→电解除油→水洗→闪镀氰铜→水洗→光亮镀铜→光亮镍→水洗→镀铬→水洗→干燥。 ③铝及铝合金基体 弱碱除油→水洗→电解除油→水洗→次浸锌→溶解浸锌层→水洗一二次浸锌→水洗→闪镀氰铜(或预镀镍) →水洗→光亮镀铜→水洗→光亮镀镍→水洗→镀铬→水洗→干燥。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。镀铬液中Cr6+离子在阴极还原产生Cr3+,与此同时在阳极上重新被氧化,三价铬浓度很快达成平衡,平衡浓度取决于阴、阳极面积比。Cr3+离子是阴极形成胶体膜的主要成分,只有当镀液中含有一定量的Cr3+时,铬的沉积才能正常进行。因此,新配制的镀液必须采取适当的措施保证含有一定量的Cr3+。 ①采用大面积阴极进行电解处理。 ②添加还原剂将Cr6+还原为Cr3+,可以用作还原剂的有酒精、草酸、冰糖等,其中较为常用的是酒精(98%),用量为0.5/L。在加入酒精时,由于反应放热,应边搅拌边加入,否则会使铬酸溅出。加入酒精后,稍作电解,便可投入使用。 ③添加一些老槽液。 普通镀铬液中Cr3+的含量大约在2~5g/L,也有资料报道是铬酸含量的1%~2%,三价铬的允许含量与镀液的类型、工艺以及镀液中杂质的含量有关。当Cr3+浓度偏低时,相当于根离子的含量偏高时出现的现象。阴极膜不连续,分散能力差,而且只有在较高的电流密度下才发生铬的沉积;当Cr3+浓度偏高时,相当于根离子的含量不足,阴极膜增厚,不仅显著降低镀液的导电性,使槽电压升高,而且会缩小取得光亮镀铬的电流密度范围,严重时,只能产生粗糙、灰色的镀层。当Cr3+的含量偏高时,也用小面积的阴极和大面积阳极,保持阳极电流密度为1~1.5A/dm2电解处理,处理时间视Cr3+的含量而定,从数小时到数昼夜。镀液温度为50~60℃时,效果较好。