镀铬知识简介及镀铬分类、镀铬层厚度、硬度控制方法 - 下载本文

镀铬知识简介及镀铬分类、镀铬层厚度、硬度控制方法

一 镀铬简介

镀铬属于发展较晚的工艺,早在1854年就有人从三价格槽液中镀得金属铬,1856年又发明从三价格槽液中镀铬的工艺,但是直到本世纪20年代,镀铬工艺才在国外得到广泛应用。镀铬工艺传到我国比较晚,有关镀铬知识的介绍和应用的记载大都是在30年代初期。我国对金属铬元素的介绍和命名直到19世纪60年代才开始进行。 二 镀铬的一般特性 (一)镀铬特点

1.镀铬用含氧酸做主盐,铬和氧亲和力强,电析困难,电流效率低; 2.铬为变价金属,又有含氧酸根,故阴极还原过程很复杂; 3.镀铬虽然极化值很大,但极化度很小,故镀液的分散能力和覆盖能力很差,往往要采用辅助阳极和保护阴极;

4.镀铬需用大电流密度,而电流效率很低,大量析出氢气,导致镀液欧姆电压降大,故镀铬的电压要比较高;

5.镀铬不能用铬阳极,通常采用纯铅、铅锡合金、铅锑合金等不溶性阳极。

(二)镀铬过程的特异现象 镀铬与其它金属电沉积相比,有如下特异现象:

(1)随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降; (2)随电流密度升高而电流效率提高;

(3)随镀液温度提高而电流效率降低;

(4)随镀液搅拌加强而电流效率降低,甚至不能镀铬。 上述特异现象均与镀铬阴极还原的特殊性有关。 三 镀铬层的种类和标记

(一)防护—装饰性镀铬 防护—装饰性镀铬,俗称装饰铬。它具有防腐蚀和外观装饰的双重作用。为达此目的在锌基或钢铁基体上必须先镀足够厚度的中间层,然后在光亮的中间镀层上镀以0.25~0.5μm的薄层铬。例如钢基上镀铜、镍层再镀铬、低锡青铜上镀铬、多层镍上镀铬、镍铁合金镀层上镀铬等等。 在现代电镀中,在多层镍上镀取微孔或微裂纹铬是降低镀层总厚度,又可获得高耐蚀性的防护—装饰体系,是电镀工艺发展的方向。 在黄铜上喷砂处理或在缎面镍上镀铬,可获得无光的缎面铬,是用作消光的防护—装饰镀铬。 装饰性镀铬是镀铬工艺中应用最多的。 装饰镀铬的特点是: (1)要求镀层光亮;

(2)镀液的覆盖能力要好,零件的主要表面上应覆盖上铬; (3)镀层厚度薄,通常在0.25~0.5μm之间,国内多用0.3μm。为此装饰镀铬常用300~400g/L的高浓度,近些年来加入稀土等添加剂,浓度可降至150~200g/L,覆盖能力、电流效率明显提高,是研究开发和工业生产应用的发展方向。 防护—装饰镀铬广泛用于汽车、自行车、日用五金制品、家用电器、仪器仪表、机械、船舶舱内的外露零件等。经抛光的铬层有很高的反射系数,可作反光镜。

(二)乳白铬镀层 在较高温度(65~75℃)和较低电流密度下(20±5A/dm2)获得的乳白色的无光泽的铬称为乳白铬。镀层韧性好,硬度较低,孔隙少,裂纹少,色泽柔和,消光性能好,常用于量具、分度盘、仪器面板等镀铬。 在乳白铬上加镀光亮耐磨铬,称为双层镀铬。在飞机、船舶零件以及枪炮内腔上得到广泛应用。 (三)松孔镀铬 通常在镀硬铬之后,用化学或电化学方法将铬层的粗裂纹进一步扩宽加深,以便吸藏更多的润滑油脂,提高其耐磨性,这就叫松孔铬。松孔镀铬层应用于受重压的滑动摩擦件及耐热、抗蚀、耐磨零件,如内燃机汽缸内腔、活塞环等。

(四)黑铬 在不含硫酸根而含有催化剂的镀铬中,可镀取纯黑色的铬层,以氧化铬为主成分,故耐蚀性和消光性能优良,应用于航空、光学仪器、太阳能吸收板及日用品之防护—装饰。 四 镀铬液的种类和特性

(一)普通镀铬溶液 这是应用量大、面广的一种镀液,基本组分是铬酐和硫酸,按铬酐浓度可分为低、中、高浓度三种。 低浓度通常系指铬酐含量为120g/L以下的镀液。具有减少污染、降低成本、电流效率比较高(18%~20%)、镀层光亮度好、光亮电流密度范围宽等优点。缺点是需槽电压较高,镀液覆盖能力较差,适合于零件形状较简单的场合。 中浓度通常系指铬酐含量为180~250g/L的镀液。铬酐250g/L,硫酸根2.5g/L的镀液称为标准镀铬液,多用于镀硬铬。在这类镀液中加入镀铬添加剂,特别是混合稀土金属盐添加剂,镀液

性能则有很大改善:①可将铬酐浓度降低到150~180g/L以内,镀液的覆盖能力明显提高,超过高浓度液;②可降低析铬的临界电流密度值,可采用较低电流密度(如8~10A/dm2),而电流效率却能达到20%以上,槽电压低于10V,故有明显的节电效果;③可实现常温电镀,在15~50℃之间均可施镀,有利于节约能源,提高工效。综合经济和环境效益好。这是现代电镀铬工艺的发展方向。 高浓度系指铬酐浓度为300~400g/L的镀液。具有较高分散能力和覆盖能力,主要用于装饰性镀铬。这种镀液带出损失多、对环境污染较严重。电流效率低(8%~13%)。随着稀土等镀铬添加剂的开发和应用,这类镀液已逐渐缩减。 五 镀铬的优缺点

镀硬铬是比较好的一种增加表面硬度的方法,但是它的优缺点很多,所以好多情况下都没采用。 (一)镀铬的优点 优点一:表面光洁度好,

优点二:不会生锈,一点锈斑都不会有; 优点三:镀的过程中原零件变形小;

优点四;如果零件尺寸不到位,可以通过加几丝铬来达到尺寸(如12楼所说的修补,当然了,这是优点,也是个缺点,所以要镀铬的零件都要放余量了); 优点五;表面比较美观等。 (二)镀铬的缺点

缺点一:价格高,不光镀的费用高,而且镀后还要再加工; 缺点二:不适合表面比较复杂的零件;

缺点三:厚度太薄,一般只有0。05-0。15mm左右; 缺点四:对零件表面的光洁度要求比较高等。 六 影响镀铬硬度的因素 1. 铬酐浓度和硬度的关系

在其它工艺条件相同的时候,铬酐浓度低时硬度高。但浓度低,镀液变化快,不稳定。 2. 硫酸含量和硬度的关系

在正常的镀铬工艺规范中。铬酐与硫酸的比值应该保持在100:1。在其它浓度不变时,提高硫酸含量,铬层的硬度也相应增高。但在二者比值为100:1.4,再提高硫酸含量硬度值又会下降。 3. 电流密度和硬度的关系

在正常温度下,铬层硬度随着电流密度的增加而提高。当电流密度达到一定极限时硬度趋向稳定。 4. 镀铬液稳定和硬度的关系

在较高温度(65~75℃)下,由稀溶液镀出的铬层比由浓镀液镀出的铬层硬度高15~20%;在较低温度(35~45℃)下,由稀溶液镀出的铬层比由浓镀液镀出的铬层硬度没有多大差别。 5. 镀铬层厚度与硬度的关系

一般硬铬镀层硬度是随厚度提高而提高的,硬度的最高值在0.2㎜左右。以后,即使在提高厚度,硬度也不会再增加。