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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& L/ \* l5 z5 V* z
/ R6 F8 ^2 a! m, }# ?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：2 [! i }9 x1 K' {) g/ q' y; H! `
① 镀液均镀和深镀能力差。) q. X, {$ n) p' b$ q2 H
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。
' ? ]0 e; P7 I+ M# p% [/ I! Z 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。, V" Q2 F# M# E
④ 电解液具有极强的腐蚀性。
2 y$ ^4 g! q* v0 `) u% P0 h0 R原理
( T9 N6 J3 I$ x. G4 k T! ?: I5 H 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。
& n/ i' H% e6 W& z/ p( K 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，8 c' ~8 \. W. e d: Q
2CrO3+H2OH2Cr2O7! g3 D4 @& k# v" x( q9 t2 ?
CrO3+H2OH2CrO4! V4 y& w( P* K3 J+ B2 a4 x
重铬酸和铬酸处于动平衡状态，
; p* s% W6 I; G: W2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O; R1 |* |. \" k9 p+ s, K3 ^
CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；# k. z6 _8 f8 \3 r5 ]* f0 ^7 |
CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。
( ~) w$ k" ?# x/ K, P: M6 d 镀黑铬时电极的反应如下：
3 ?* l5 S1 R( e0 ^阳极反应
# S, _+ B/ U, e7 J. m4OH-4e2H2O+O2↑ ①1 Z" f# S9 s4 k! F6 a
阴极反应
* N! Z) X1 F" u2H++2eH2↑ ②
; f. n" s" z/ {) }) ^6 m% w3 Z9 zCr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③- O, B4 @( ^6 Z' [' w
由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，
9 M/ q0 w! X/ }6 j8 ~0 B, V1 s6 KCr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④
; Q! Y* j# N/ o2 ]6 p. M于是
u4 ]" `( M* h+ O, z& RCrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤
: o0 s8 a2 }% r$ _ 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。2 _* v8 A' i) } A' o
镀黑铬工艺组成及其影响因素的分析
/ U- s4 R4 d8 {2 X1 l' J6 I3.1 镀液组成及工艺条件
3 v k5 u d8 V- X+ ` 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。4 k7 @$ e' m- t0 {, b: [0 F
镀黑铬电解液新配方与工艺条件为：
/ C9 k% S2 L4 k' L: {' G; @ 铬酐 280～350 g/L
. p; r+ [) V6 y% K ~) C6 ^ 硼酸 10～25 g/L
& s& R# E; k* v3 Y `" i( Q 硝酸钠 7～11 g/L
+ q! k, Y$ y7 g- Y5 n8 n 添加剂 HCr-I适量7 L# `7 O; q; H5 e! R: B$ T z
镀液温度 15～35 ℃
) p' `# |& j, q6 R3.2 镀液成分与工艺条件的影响
& N: W$ L$ D( Q& ^# X1 `8 }! T3.2.1 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。+ G6 t; |3 q" z8 [% \
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。3 l' Y% t9 C; V% @3 z% X
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。2 u2 D6 W2 f' g0 ?. f
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。
; k# Q' h9 L& E) q2 L3.2.5 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。
; V" ?- g; `& R2 D( U3.3 杂质离子的影响及除去方法- E7 X$ I/ _' \
3.3.1 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。
; p: C# O; k' l; U6 T 氯离子可用适量的硝酸银来除去。
0 E, c. W8 w" G: r K4 O3.3.2 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* m$ M4 o5 v2 L& _ 硫酸根可用适量的碳酸钡来除去。
8 a T" x; c4 ~5 K7 R. P3.3.3 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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