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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。
2 Y2 @$ P) i( ^7 Y
2 W ^9 ?1 E2 @0 ~0 ]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：
. N- G1 k9 Y _3 _: M# H2 v: m ① 镀液均镀和深镀能力差。, S8 J- o; O! m( ^" j$ M! r
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。7 ?- u4 j) Z8 r$ }
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。
$ ^+ q6 d! }. E ④ 电解液具有极强的腐蚀性。+ |5 G: }2 k5 y7 B5 {" Q8 s; ~( G
原理: L5 W [- K$ e$ m" f0 t
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。
% P K1 D3 k5 e* M: {9 q U/ e1 N* z 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，6 U+ K/ f( V- S
2CrO3+H2OH2Cr2O7
" X, x: @) g. ^+ `& b9 G2 P; ] I" ?CrO3+H2OH2CrO45 ]# b5 M! @0 K' Z7 }- s' S4 z7 X* ^
重铬酸和铬酸处于动平衡状态，
1 A3 c! N# U9 w; c6 n1 N& P. b2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O( m0 V2 l1 ]$ C
CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；( H l) w4 h( d# t
CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。: D* S. ]6 p1 I4 ^5 e0 A2 T' K+ ~
镀黑铬时电极的反应如下：
# X4 k7 V! f5 u6 O5 p阳极反应
2 i/ g) ~& W. R/ }' |, O# ^* `! v4OH-4e2H2O+O2↑ ①- Z* Q7 @! d @7 b, }2 T
阴极反应' l1 | K' G1 D( t* ]
2H++2eH2↑ ②- s. a x u$ E, y6 K' I9 b3 c
Cr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③' d4 w" A' O) R0 [, {5 \: x
由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，
! s7 g" T' X0 [0 x* z9 `Cr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④2 ? v7 @# f5 s9 |
于是* h% B2 ]; t0 Q6 v; N; ?
CrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤
8 k- D/ H- }4 ]6 J% F$ @$ E) T4 H9 P! ~ 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。
; B& P3 `- ?; s6 D) L- _2 `镀黑铬工艺组成及其影响因素的分析" L. o5 W |/ O x# s" v9 V
3.1 镀液组成及工艺条件
/ n, F; j% v# D' W' L9 Y9 v 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% U; L4 t8 N8 L4 n
镀黑铬电解液新配方与工艺条件为：
! U9 X6 l: v: G9 {5 }' R5 [/ g 铬酐 280～350 g/L z$ k9 K' X- B5 T/ n* Z0 K7 X
硼酸 10～25 g/L9 m5 p% [, E/ C3 q$ q: {
硝酸钠 7～11 g/L1 A7 L$ H/ o' E/ O1 R
添加剂 HCr-I适量! e9 f" j. q& |& @ X0 M- a$ n
镀液温度 15～35 ℃
" u8 A1 H) u1 Y2 ~# ?) ]" u( J3.2 镀液成分与工艺条件的影响
: R5 h/ M- P4 n- L7 r2 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。+ n. g; R7 B1 b3 V# {8 Z
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。
- P A6 ` w2 }# o/ g3 t# ^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! F3 i9 X; J D0 [- v8 }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。2 D/ L) C' k6 H- k
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。& o. e, M, C7 O; t, q* @* H
3.3 杂质离子的影响及除去方法
5 s' Y6 U5 M/ i7 V) j+ B; O3.3.1 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。( i- e) u+ u3 H% O
氯离子可用适量的硝酸银来除去。- E4 ~0 V+ U. t/ M0 H
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。& R2 w: z$ [1 L
硫酸根可用适量的碳酸钡来除去。
; ]8 b. [' Y6 t8 H5 \7 i3.3.3 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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