镀铬知识介绍

镀铬知识介绍铬的性质(1) 色泽 : 银白色，略带蓝色(2) 原子量 : 52(3) 比重 : 7.14(4) 熔点：18001900C(5) 硬度 : 80012OOHV(6) 线膨胀系数6.78.4X10=6(7) 电化当量:0.324g/AH(8) 标准电位：为-0.71V(9) 在潮湿大气中很安定，能长久保持颜色(10) 在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐及有机酸和大多数气体中很稳定(11) 易溶于盐酸及热浓硫酸(13) 苛性钠溶液中铬阳极易溶解(14) 铬镀层耐热性佳(15) 铬镀层优点为硬度高、耐磨性好、光反射性强(16) 铬镀层缺点为太硬易脆、易脱落(17) 铬的电位比铁负,钢铁镀铬是属于阳极性保护镀层，而铬本身于大气中易形 成极薄的钝态膜，所以耐腐蚀(18) 铬镀层具多孔性，所以对钢铁腐蚀性不很理想，所以一般先镀铜，再镀镍最 后再镀一层铬才能达到防腐蚀及装饰的目的(19) 铬镀层广泛应用在提高零件的耐腐蚀性、耐磨性、尺寸修补、反射光，及装 饰等用途. 铬电镀的种类1. 防腐装饰性镀铬a) 普通镀铬b) 复合镀铬c) 快速自动调节镀铬d) 微裂纹铬和微孔铬2. 镀硬铬3. 镀乳白铬4. 松孔镀铬5. 镀黑铬6. 滚桶镀铬7. 无裂铬电镀 镀铬的特性(1) 须严格控制液温、电流密度、极距等操作条件(2) 均一性差，对复杂形状镀件需适当处理(3) 电流效率很低，须较大电流密度(4) 阳极采用不溶解性阳极，铬酸须通过铬酐补充(5) 电镀过程中不许中断(6) 形状不同镀件不宜同槽处理，须用不同的挂具(7) 镀件预热与液温一致，附着性才会好(8) 镀件要彻底活化，有时要带电入槽，附着性才良好(9) 需用冲击电流(大于正常50-100% ) 在开始电镀较复杂形状镀件，约2-3分 钟而后慢慢降至正常电流密度范围内。镀銘的影响因素(1) CrO3浓度与导电性关系:在銘酹小于450g/l的情况下，銘酹浓度越高，导 电性越好(2) 温度与导电性的关系:温度高，导电性好(3) CrO3浓度与电流效率的关系:銘酹浓度高，则电流效率下降(4) 硫酸浓度的影响:浓度低时，低电流密度下电流效率高，反的电流效率低(5) 三价铬的影响1. 三价铬很少时，沉积速率减慢2. 三价铬很高时，镀层变暗3. 三价铬增加，则导电度降低，需较大电压4. 三价铬愈多，光泽范围愈小(6) 电流密度及温度的影响1. 镀液温度升高，电流效率降低2. 电流密度愈高，电流效率愈高3. 高电流密度，低温则镀层灰暗，硬度高脆性大，结晶粗大4. 高温而低电流密度，镀层硬度小，呈乳白色，延性好，无网状裂纹，结晶细 致，适合装饰性的镀件5. 中等温度及中等电流密度，镀层硬度高，有密集的网状裂纹，光亮硬质铬镀 层。(7) 杂质的影响1. 铁杂质，电解液不稳定，光泽镀层范围缩小，导电性变差,电压须增高，去除 铁杂质比三价銘还困难，要尽量防止铁污染，不要超过10g/12. 铜、锌杂质，含量低时，对镀层影向不大，铜最好不要大于3g/13. 硝酸，是镀铬最有害的杂质，镀液须严禁带入硝酸污染(8) 阳极及电流分布的影响1. 阳极较大，电流分布较不均匀使镀层厚度不均勺2. 阳极面积大，三价铬形成较多。3. 复杂镀件，阳极宜用象形电极或辅助电极，使电流分布均匀。4. 阳极的铅易氧化，形成黑色的氧化铅及黄色的铬酸铅。黄色的铬酸铅导电性不 良5. 电流因尖端及边缘效应，造成镀层厚度不均，可采用绝缘物遮盖尖端或边缘。镀銘的挂具(Rack) 镀铬其镀液均一性极差，电流效率很低，须使用较高电流密度，所以挂具的设计 要求对镀铬品质影响很大。其设计要点如下(l) 不溶解(2) 导电好，不发熟，需足够截面积(3) 与镀件接触良好(4) 结构以焊接方式，导电钩要弯成直角(5) 非电镀部份要用绝缘物覆盖，以减少电流消耗(6) 结构要简单、易制造、轻便(7) 镀件放置位置要使气体自由逸出容易(8) 应用辅助电极、双极电极(9) 依镀件的形状、尺寸、数量及镀层用途等因素决定挂架的设计镀铬常见缺陷及其原因(1) 镀层粗糙有颗粒1. 电流太大2. 阴极保护不当或末装3. 阴阳极太近4. 表面前处理不好5. 镀液有浮悬杂质6. 硫酸太少(2) 镀层脱落1. 前处理不良2. 中途断电3. 中途加冷水4. 预热不够(3) 局部无镀层1. 电流太小2. 镀件互相遮盖3. 装挂不当，气体停滞(4) 镀层不均匀1. 挂具接触不良2. 气体不易逸出3. 阳极型状不当(5) 沉积速度慢1. 电流太小2. 三价铬太小3. 二极间距太大4. 镀件过大5. 槽内镀件过多(6) 镀层暗色1. 温度太低2. 硫酸此例太少3. 三价铬太多(7) 镀层针孔1. 前处理不佳2. 气体停滞镀件表面上3. 镀件被磁化4. 浮悬杂质5. 表面活性剂6. 镀液有磁性粒子镀铬的氢脆性镀铬的电流效率非常低，所以产生大量的氢气，会引起氢脆,尤其是硬化钢、高 强度钢更需注意。去除氢脆方法有 :（1）镀前先做应力消除（stress relieving）:镀铬表面必须没有应力存在，一 般镀件经机械加工、研磨，或硬化热处理都有残留应力（ r e s i dua l s t r e s s ） ，可 加热150至230C消除残留应力。（2）镀后烘箱去氢 : 根据工件大小和镀层厚度确定温度和时间，通常选择的温 度为 150250C，时间 0.55h。铬是一种微带天蓝色的银白色金属。电极电位虽然很负，但它有很强的钝化 性能，在大气中很快钝化，显示出具有贵金属的性质，所以钢铁零件镀铬层是阴 极镀层。铬层在大气中很稳定，能长期保持其光泽，在碱、硝酸、硫化物、碳酸 盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定，但可溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中。铬层硬度高（HV800110kg/mm2）,耐磨性好，反光能力强，有较好的 耐热性。在500C以下光泽和硬度均无明显变化；温度大于500C开始氧化变色； 大于700C时才开始变软。由于镀铬层的优良性能，广泛用作防护装饰性镀层体系的外表层和机 能镀层。传统的镀铬工艺，其电镀液以铬酸为基础，以硫酸作催化剂，两者的比 例为100：1。工艺的优点为：镀液稳定，易于操作；无论镀光亮铬还是镀硬铬， 镀层质量都比较高，具有光亮、耐磨、稳定等优点，所以一直得到广泛的应用。 其缺点为：（1）阴极电流效率非常低，一般只有8%16%，这样，镀速相当慢， 消耗的能量也相当大；（2）铬酸浓度高，含铬废水和废气污染大，材料浪费严重；（3）镀液温度较高，能量浪费大；（4）镀液的分散和覆盖能力差，形状复杂的 零件必须采用象形阳极、防护阴极和辅助阳极才能得到厚度均匀的镀层。因此， 国内外电镀界一直致力于改革高铬传统镀铬工艺，为降低铬酸浓度，减少其危害， 提高镀铬效率进行着广泛的研究和探索。现已获得一定的成果。改善传统镀铬工艺一般都采用在铬酸镀液中加添加剂的办法。这些添加剂可分为四类：（1）无机阴离子添加剂（如口、F-、汎、沁一、心、Q4、 斑。3、I等）；（2）有机阴离子添加剂（如羧酸、磺酸等）；（3）稀土阳离子添 加剂（如La3+、Ce3+、Nd3+、Pr3+、Sm3+等）；（4）非稀土阳离子添加剂（如Sr2+、 Mg2+等）。在改善传统镀铬工艺的过程中出现了三种较为突出的工艺：（1）以氟化 物为催化剂的镀铬工艺；（2）以氯、溴、碘及稳定的羧酸作催化剂的镀铬工艺； （3）以稀土作添加剂的镀铬工艺。一、镀铬的一般特性（一）镀铬特点1. 镀铬用含氧酸做主盐，铬和氧亲和力强，电析困难，电流效率低；2. 铬为变价金属，又有含氧酸根，故阴极还原过程很复杂；3. 镀铬虽然极化值很大,但极化度很小,故镀液的分散能力和覆盖能力 很差,往往要采用辅助阳极和保护阴极；4. 镀铬需用大电流密度，而电流效率很低，大量析出氢气，导致镀液欧 姆电压降大，故镀铬的电压要比较高；5. 镀铬不能用铬阳极，通常采用纯铅、铅锡合金、铅锑合金等不溶性阳 极。（二）镀铬过程的特异现象 镀铬与其它金属电沉积相比，有如下特异现象：（1）随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降；（2）随电流密度升高而电流效率提高；（3）随镀液温度提高而电流效率降低；（4）随镀液搅拌加强而电流效率降低，甚至不能镀铬。 上述特异现象均与镀铬阴极还原的特殊性有关。二、镀铬层的种类和标记（一）防护装饰性镀铬 防护装饰性镀铬，俗称装饰铬。它具有防腐蚀和外观装饰的双重作用。 为达此目的在锌基或钢铁基体上必须先镀足够厚度的中间层，然后在光亮的中间 镀层上镀以0.250.5 口m的薄层铬。例如钢基上镀铜、镍层再镀铬、低锡青铜 上镀铬、多层镍上镀铬、镍铁合金镀层上镀铬等等。在现代电镀中，在多层镍上镀取微孔或微裂纹铬是降低镀层总厚度，又 可获得高耐蚀性的防护装饰体系，是电镀工艺发展的方向。在黄铜上喷砂处理或在缎面镍上镀铬，可获得无光的缎面铬，是用作消 光的防护装饰镀铬。装饰性镀铬是镀铬工艺中应用最多的。装饰镀铬的特点是：（1）要求镀 层光亮；（2）镀液的覆盖能力要好，零件的主要表面上应覆盖上铬；（3）镀层厚 度薄，通常在0.250.5 口 m之间，国内多用0.3 口 m。为此装饰镀铬常用300 400g/L的高浓度，近些年来加入稀土等添加剂，浓度可降至150200g/L,覆盖 能力、电流效率明显提高，是研究开发和工业生产应用的发展方向。防护装饰镀铬广泛用于汽车、自行车、日用五金制品、家用电器、仪 器仪表、机械、船舶舱内的外露零件等。经抛光的铬层有很高的反射系数，可作 反光镜。按照国际 ISO 标准，防护装饰性镀铬标记方法如下： 分类标记构成：Fe基体金属钢铁的化学符号。Cu铜的化学符号，数字表示铜镀层最低厚度（um）； Ni镍的化学符号，数字表示镍镀层最低厚度（um）。 表示镍镀层类型的符号： b 光亮镍镀层；p暗镍或半光亮镍镀层，欲得到全光亮镀层需抛光；d双层或三层镍镀层；Cr铬的化学符号。表示铬镀层类型及其最低厚度的字符：r普通（标准）铬；f无裂纹铬；me微裂纹铬；mp微孑L铬。分类标记示例：钢铁上由20um（最低）铜、25um（最低）光亮镍和0.3 口 m （最低）微裂纹铬构成的镀层的分类标记可写成：Fe/Cu20/Ni25b Cr mc0.3 几个术语的解释：最低厚度零件主要表面上能被直径20mm的球接触到的任何一处镀 层厚度必须达到的最小值。主要表面指零件上的某些表面，该表面上的镀层对于零件的外观和使用性能起主要作用。无裂纹铬（Cr f）按ISO规定的试验方法检查时不出现裂纹。微裂纹铬（Cr me）按ISO规定的试验方法检查时，有效面所有方向上每1cm长度可有250条以上的裂纹，裂纹呈网孔状结构。微孔铬（Cr mp）按ISO规定的试验方法检查时，微孔密度至少为10000 孔/cm2 以上。（二）硬铬（耐磨铬、工业镀铬）在一定条件下沉积的铬镀层具有很高硬度和耐磨损性能，硬铬的维氏硬 度达到9001200kg/mm2,铬是常用镀层中硬度最高的镀层，可提高零件的耐磨 性，延长使用寿命。如工、模、量、卡具；机床、挖掘机、汽车、拖拉机主轴； 切削刀具等镀硬铬。镀硬铬可用于修复被磨损零件的尺寸公差。严格控制镀铬工 艺，准确地按规定尺寸镀铬，镀后不需再进行机械加工的则称为尺寸镀铬法。（三）乳白铬镀层在较高温度（6575C ）和较低电流密度下（205A/dmO获得的乳白 色的无光泽的铬称为乳白铬。镀层韧性好，硬度较低，孔隙少，裂纹少，色泽柔 和，消光性能好，常用于量具、分度盘、仪器面板等镀铬。在乳白铬上加镀光亮耐磨铬，称为双层镀铬。在飞机、船舶零件以及枪 炮内腔上得到广泛应用。（四）松孔镀铬 通常在镀硬铬之后，用化学或电化学方法将铬层的粗裂纹进一步扩宽加深，以便吸藏更多的润滑油脂，提高其耐磨性，这就叫松孔铬。松孔镀铬层应用 于受重压的滑动摩擦件及耐热、抗蚀、耐磨零件，如内燃机汽缸内腔、活塞环等。（五）黑铬 在不含硫酸根而含有催化剂的镀铬中，可镀取纯黑色的铬层，以氧化铬为主成分，故耐蚀性和消光性能优良，应用于航空、光学仪器、太阳能吸收板及 日用品之防护装饰。三、镀铬液的种类和特性（一）普通镀铬溶液这是应用量大、面广的一种镀液，基本组分是铬酐和硫酸，按铬酐浓度 可分为低、中、高浓度三种。低浓度通常系指銘酹含量为120g/L以下的镀液。具有减少污染、降低 成本、电流效率比较高（18%20%）、镀层光亮度好、光亮电流密度范围宽等优 点。缺点是需槽电压较高，镀液覆盖能力较差，适合于零件形状较简单的场合。中浓度通常系指銘酹含量为180250g/L的镀液。銘酹250g/L，硫酸 根2.5g/L的镀液称为标准镀銘液，多用于镀硬銘。在这类镀液中加入镀銘添加 剂，特别是混合稀土金属盐添加剂，镀液性能则有很大改善：可将銘酹浓度降 低到150180g/L以内，镀液的覆盖能力明显提高，超过高浓度液；可降低析 銘的临界电流密度值，可采用较低电流密度（如810A/dM2）,而电流效率却能 达到20%以上，槽电压低于10V,故有明显的节电效果；可实现常温电镀，在 1550C之间均可施镀，有利于节约能源，提高工效。综合经济和环境效益好。 这是现代电镀铬工艺的发展方向。高浓度系指銘酹浓度为300400g/L的镀液。具有较高分散能力和覆盖 能力，主要用于装饰性镀铬。这种镀液带出损失多、对环境污染较严重。电流效 率低（8%13%）。随着稀土等镀铬添加剂的开发和应用，这类镀液已逐渐缩减。Re:什么是装饰锯？一请教镀铬层的分类及应用（一）防护-装饰性镀辂层俗称装饰辂或光亮辂，是在光亮的中间层表面上镀覆的薄层辂0.250.5Mn），与 防护性底层一起构成防护-装饰性镀辂层。广泛用可汽车、自行车、家用电器、日用五金制 品、仪器仪表等行业。经过抛光的镀铬层具有很高的反射系数，可用来制作反光镜。（二）硬铬镀层亦称耐磨铬镀层，具有极高的硬度和耐磨性，镀覆在工件表面可提高其耐磨性，延长 使用寿命，如工、模、量、卡具和一些轴类、切削刀具等常镀硬铬。硬铬镀层还常用来修复 被磨损零件的公差尺寸。（三）乳白铬镀层 镀铬层呈乳白色无光泽，镀层韧性好，孔隙少，裂纹少，色泽柔和，消光性能好，但硬度较低，常用于量具和仪器面板等镀铬。在乳白铬镀层表面再镀覆硬铬镀层称为双层铬镀层。它兼有乳白镀铬层和硬铬镀层的特点， 多用于镀覆既要求耐磨又要求耐磨蚀的零部件。（四）松孔铬镀层在硬铬镀层的基础上，用化学或电化学方法将镀铬层的裂纹进一步加宽加深，以便贮 存润滑油脂，提高工件表面抗摩擦和磨损的能力。常用于承受重压的滑动摩擦表面的镀覆， 如内燃机汽缸筒内腔、活塞环等。（五）黑铬镀层 黑铬镀层具有良好的耐蚀性和消光性，而且硬度较高，耐磨性好，常用于镀覆航空仪表及光学仪器的零部件，太阳能吸收板及日用品的防护及装饰。