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发表于 2007-12-4 13:03:50
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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。' u* m0 L' S4 P# n) s* R& E
: P8 e/ u* J: n( X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：
/ p/ N+ G" \! \: J& g* h ① 镀液均镀和深镀能力差。
5 t2 \& @' K* |, r& w4 S! X# |. j+ s 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。
/ Q8 R$ x5 b8 V, q: x 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。. g# T2 L; E4 z0 P4 x. E2 b# i
④ 电解液具有极强的腐蚀性。1 j: S# \# L" f
原理/ ?, m* }0 T1 J& Q( |
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。* `2 |+ `& [$ R0 D( h- |9 f
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，
" n- Z+ N2 b! {, M8 a- D2CrO3+H2OH2Cr2O7& G, s2 e5 v+ Q8 Y
CrO3+H2OH2CrO4
4 S* o* d: ` ~; G/ h7 u# k 重铬酸和铬酸处于动平衡状态，
* @$ J( \3 `6 z# [5 Z3 i( _ _2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O
( `, i% g3 O* V4 |1 I1 Q CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；1 T2 N+ E7 \9 y; b3 n$ a
CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。0 ]3 X5 N7 T3 u
镀黑铬时电极的反应如下：
' _. H2 O7 i$ e) E; F& n: z阳极反应. m8 O* q) _ R0 `: n
4OH-4e2H2O+O2↑ ①
- j. @% z+ m5 t阴极反应4 A7 q( h9 d2 u
2H++2eH2↑ ②7 j7 g, v5 w3 ]5 p
Cr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③
. B) m+ M0 L! U# x 由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，6 z* \* q3 m6 U
Cr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④7 j# U) F' \) ^
于是
, g* u- Y. @+ [' _" ]' gCrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤; b" n, a$ A8 a- t: s2 O( k
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。. h l! {- I4 t' C' X' p
镀黑铬工艺组成及其影响因素的分析( W' i4 P& t* e1 }# q) E1 r0 V
3.1 镀液组成及工艺条件
8 p( D# t+ P( l" S. T/ r6 p 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。
, d6 I" ^' b0 A. w) p" C! c' u 镀黑铬电解液新配方与工艺条件为：+ T9 D. P+ N: }; Z. j0 M! B/ y* x# r
铬酐 280～350 g/L3 H( V5 B' }0 h% [: Q) M( D; l
硼酸 10～25 g/L V; D8 k' n9 Y: L7 }
硝酸钠 7～11 g/L
( J* X r% {- k+ m/ {0 N 添加剂 HCr-I适量% O/ J+ i3 b; g$ M5 u( s* B
镀液温度 15～35 ℃# A3 H9 U% R2 b3 |
3.2 镀液成分与工艺条件的影响
- g& Q4 ]7 G( G5 v8 U! M: s3.2.1 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。. [& G+ A- d# ^3 N" x
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。, ?. x- F6 f: A0 u1 i) k N/ n5 ]
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。
: C# D+ S4 \) G* m( r) {3.2.4 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。
1 x4 U6 h" z/ X0 u& p' I3.2.5 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。! Y& R. I1 R0 Q; |1 ~
3.3 杂质离子的影响及除去方法
4 e6 p* Y" F3 Q7 Z) l5 {" C3.3.1 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。; D3 V! T! t0 Q- ~, I0 ^" F- t
氯离子可用适量的硝酸银来除去。
3 @. x9 P5 l$ r$ \2 p3.3.2 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。
/ m; Y; f4 D6 @. N2 T. w9 B# U 硫酸根可用适量的碳酸钡来除去。
" [- o9 Y+ A0 [ C* ~' y6 O3.3.3 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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