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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。 F6 b5 T3 F9 F; q: O4 d
' I, y$ X3 J( w: U1 Q) H6 p5 h q
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：4 }6 A' K8 [( {% S* L2 V" m
① 镀液均镀和深镀能力差。5 D. I2 `1 w: r- x; b
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。5 Z- x3 k1 x& V- Q: J9 j+ l4 e
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。
' i$ U% ^/ ]4 l/ H V' [: l; u ④ 电解液具有极强的腐蚀性。: W$ ^! P$ P, S9 i/ [( B
原理
: }0 P4 L9 H$ V- l 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。
& U5 t* C* _5 P% _ 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，
5 }& F( _& Q' y: t) G( V2CrO3+H2OH2Cr2O7% C {/ F- L$ u0 N1 ~2 ?6 P
CrO3+H2OH2CrO4# h( F) o( I; |6 d
重铬酸和铬酸处于动平衡状态，2 {* F# g' Y% H/ i% r& e$ n' R
2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O3 Q& e% m& Y4 ~
CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；' i: N$ f% `$ N0 q1 W- g
CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。
; w4 c: {- r7 x 镀黑铬时电极的反应如下：
# |& ]4 b# F2 g2 h ~阳极反应6 z# {7 [: A. r$ q3 e7 J& b
4OH-4e2H2O+O2↑ ①
+ K, V# r1 m% w6 h+ g" u4 k8 h/ z, ~: Y阴极反应
" ^8 ?& T6 K) h. J5 o2H++2eH2↑ ②; N9 W5 n$ j3 k) G7 s* H" Q j; k
Cr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O ③/ T( b3 [3 X0 l0 ~" G% L
由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，2 H# A2 ?1 o# ?7 f# P( B
Cr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ ④5 X3 f9 z1 K$ T8 [: S
于是
! A6 a: h% E9 X2 f! a' k2 cCrO2-4+8H++6eCr+4H2O ⑤& y, i! _9 o7 g0 p7 b4 o& V
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。! m) k! z, Z; X$ u; G$ [* R4 n
镀黑铬工艺组成及其影响因素的分析. k! v9 B( Z% M$ o% u" U
3.1 镀液组成及工艺条件
3 ~' e& Z) E C1 k 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。 r, A+ n2 H9 l3 `. u: }! W$ D
镀黑铬电解液新配方与工艺条件为：
! m. N. ` [4 S8 t3 G9 f 铬酐 280～350 g/L
0 c+ L O7 B& n 硼酸 10～25 g/L
& N# c* @" b8 Z# }6 B 硝酸钠 7～11 g/L
; _; K8 q6 R* S' G* Y9 k9 R: R 添加剂 HCr-I适量
$ g, P$ }8 I- k$ R) `' Y/ b! { 镀液温度 15～35 ℃7 l+ K! U, f2 T0 G" y7 K8 k1 O# r k) l
3.2 镀液成分与工艺条件的影响# ?* [; i) ]. c$ a+ s0 k8 h
3.2.1 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。7 W. U. x3 _$ T% w
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。
7 N8 F6 T8 P$ ~% ]! E3.2.3 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。- G8 R1 I/ K, @/ F. U
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。0 ^2 C: S' B, G5 f
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。
: C- z* u* O' O" n+ W, i3.3 杂质离子的影响及除去方法
1 @' P9 e0 {$ I, u3.3.1 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。
# r5 ^) y3 Q* o7 T- A6 Z O 氯离子可用适量的硝酸银来除去。
7 W: H" ^* M/ a( n- C, n3.3.2 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。( w; l0 S. R& t5 L- t) ]
硫酸根可用适量的碳酸钡来除去。
& C6 [1 \- N1 \7 v6 V3.3.3 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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