关于镀黑Zn和镀黑cr的问题－请教

zhao_ariel

今有日本客户来我司，说日本有个技术，镀的锌和铬的颜色为黑色的，和发黑的效果差不多！我单位以前没有做过，不知道国内有没有这样的说话，两者之间的区别和优缺点各是什么，请指教！

大刀

镀锌后着黑色；有镀黑铬的工艺。

max311

我这里有关于镀黑铬的一点介绍，希望对楼主有用。

6 x% L; Z) D! H( L% ~2 Y. P6 V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：
　　① 镀液均镀和深镀能力差。
# ]+ p8 O( X! i0 F. i　　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。
3 K9 H" K- w9 t6 R5 g; e. A# X/ G4 H　　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。
　　④ 电解液具有极强的腐蚀性。
原理
　　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/ P" o/ m　　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 ^9 D/ }" y5 M; X- F8 F2CrO3+H2OH2Cr2O7
1 n5 E4 j" o7 ^- aCrO3+H2OH2CrO4
) l2 J2 m$ v' u0 U7 `/ f　　重铬酸和铬酸处于动平衡状态，
; o: y7 z8 a% m& E4 [  x$ b2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O
! \# ?5 Y0 ^" `( @: |/ R　　CrO3的浓度降低或pH值降低时，平衡向生成Cr2O2-7的方向移动；
　　CrO3的浓度增加或pH值上升时，平衡向生成CrO2-4的方向移动。
　　镀黑铬时电极的反应如下：
( d7 G- z$ X4 Q- m9 k. t+ F/ ]阳极反应
8 s7 v- Z9 o7 O3 k3 O1 H0 n4OH-4e2H2O+O2↑　　　　①
阴极反应
( D, d  _6 X1 a; {+ w4 `) d2H++2eH2↑　　　　　　　　　　　②
Cr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O　　　　③
: R3 A  r% ~3 S3 u) @0 \　　由于氢气的析出，阴极区内的pH值上升，则发生如下转化，
Cr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+　　　　④
于是
5 f7 l6 t! o- W' [CrO2-4+8H++6eCr+4H2O　　　　⑤
( y# W$ j' N  G* I' T! }1 d. U　　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。
镀黑铬工艺组成及其影响因素的分析
3.1　镀液组成及工艺条件
　　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。
0 `5 ?' \0 G9 w' J  J) B0 x  K8 y　　镀黑铬电解液新配方与工艺条件为：
　　铬酐　　　　　　　280～350 g/L
  b( D3 G; `9 m& }8 K　　硼酸　　　　　　　10～25 g/L
' G% M) e- Y- y3 L  r- n　　硝酸钠　　　　　　7～11 g/L
- g. v  u9 u4 p5 I! y" b4 }# |　　添加剂　　　　　　HCr-I适量
7 `$ [& H$ s* x+ m　　镀液温度　　　　　15～35 ℃
  w- c% R+ ~# A3.2　镀液成分与工艺条件的影响
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。
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。
3.2.3　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。
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。
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。
3.3　杂质离子的影响及除去方法
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。
8 X9 }% O* @" ~/ V　　氯离子可用适量的硝酸银来除去。
" I# ?; Q, n3 }, `/ R8 x5 @( J3.3.2　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。
　　硫酸根可用适量的碳酸钡来除去。
* d- @$ ^- a) 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。

ljdx2008

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刘伟reed

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