精密配件镀铬

4）铬雾的抑制
镀铬过程中，由于使用不溶性阳极，阴极电流效率又很低，致使大量氢气和氧气析出，当气体逸出液面时，带有大量的铬酸，形成铬雾造成严重的污染。目前抑制铬雾的方法有两种。
①浮体法将泡沫塑料碎块或碎片放入镀液的液面上，这些浮体可阻滞铬雾的逸出，
但零件出槽时，操作不方便。另外铬酸氧化能力很强，对加入的碎块有浸蚀作用，使分解产物在镀液中积累，也会影响镀层质量。
②加入泡沫抑制剂 泡沫抑制剂是一种表面活性剂，能降低镀液的表面张力，产生稳定的泡沫层，覆盖在镀液表面。一般的表面活性剂在较高温度和有强氧化剂存在下不稳定，但氟碳型表面活性剂在上述介质中能稳定存在。据报道，已用作铬雾抑制剂的有多种，其中较好的是含有极性基团的脂肪长链**化合物，如全氟辛烷基磺酸钠盐[CF3(CF2)6CF2SO3Na]是较典型的一种，每升镀液中加入量为0.2～0.5g/L时，即可达到良好的效果。中国已试制出全氟烷基醚磺酸钾，简称F-53铬雾抑制剂，在镀铬液中的添加量为0.04～0.06g/L。使用时，先将F-53用水调成糊状，加水稀释，煮沸溶解静止片刻，转入加热至50～60℃的镀铬槽中，不能把不溶的F-53直接倒入镀槽。
铬雾抑制剂在镀液中形成的泡沫层，严密覆盖在镀液表面，当带有铬酸的氢气和氧气析出时，与表面的泡沫层相碰撞，无数微小的铬酸雾结合成较大的雾滴，由于重力作用，当上升一定高度时将重回镀液，而氢气和氧气继续上升，直至离开液面，这样实现气体的排除和对铬雾的有效抑制
1）提高镀层结合力由于镀铬电解液的分散能力和深度能力较差，对某些形状复杂的零件会出现漏镀现象。
在镀硬铬时，也常因结合力不好而产生镀层起皮现象，在生产操作中，可采用以下几种措施。
①冲击电流对一些形状复杂的零件，除了使用象形阳极、保护阴极和辅助阳极外，还可以在零件入槽时，以比正常电流密度高数倍的电流对零件进行短时间冲击，使阴极较化增大，零件表面迅速沉积一层铬，然后再恢复到正常电流密度施镀。
冲击电流也可用于铸铁件镀硬铬，由于铸铁件中含有大量的碳，氢在碳上析出的过电位较低。另外铸铁件表面有很多气孔，使得真实表面积比表观面积大很多，若以正常电流密度施镀，则因真实电流密度太小，没有金属铬的沉积。所以在铸铁件镀硬铬时，必须采用冲击电流，增大阴极较化。
在镀铬过程中阴极电流密度与温度之间存在着相互依赖的关系。在同一溶液中镀铬时，通过调整温度和电流密度，并控制在适当的范围内，可以获得光亮铬、硬铬和乳白铬三种不同性能的镀铬层，如图4-20所示。在低温高电流密度区，铬镀层呈灰暗色或烧焦，这种镀层具有网状裂纹、硬度大、脆性大；高温低电流密度区，铬层呈乳白色，这种组织细致、气孔少，无裂纹，防护性能较好，但硬度低，耐磨性差；中温中电流密度区或两者配合较好时，可获得光亮镀铬层，这种铬层硬度较高，有细而稠密的网状裂纹。
镀铬液中Cr6+离子在阴极还原产生Cr3+，与此同时在阳极上重新被氧化，三价铬浓度很快达成平衡，平衡浓度取决于阴、阳极面积比。Cr3+离子是阴极形成胶体膜的主要成分，只有当镀液中含有一定量的Cr3+时，铬的沉积才能正常进行。因此，新配制的镀液必须采取适当的措施保证含有一定量的Cr3+。
①采用大面积阴极进行电解处理。
②添加还原剂将Cr6+还原为Cr3+，可以用作还原剂的有酒精、草酸、冰糖等，其中较为常用的是酒精（98%），用量为0.5mL/L。在加入酒精时，由于反应放热，应边搅拌边加入，否则会使铬酸溅出。加入酒精后，稍作电解，便可投入使用。
③添加一些老槽液。
普通镀铬液中Cr3+的含量大约在2～5g/L，也有资料报道是铬酸含量的1%～2%，三价铬的允许含量与镀液的类型、工艺以及镀液中杂质的含量有关。当Cr3+浓度偏低时，相当于硫酸根离子的含量偏高时出现的现象。阴极膜不连续，分散能力差，而且只有在较高的电流密度下才发生铬的沉积；当Cr3+浓度偏高时，相当于硫酸根离子的含量不足，阴极膜增厚，不仅显着降低镀液的导电性，使槽电压升高，而且会缩小**光亮镀铬的电流密度范围，严重时，只能产生粗糙、灰色的镀层。当Cr3+的含量偏高时，也用小面积的阴极和大面积阳极，保持阳极电流密度为1～1.5A/dm2电解处理，处理时间视Cr3+的含量而定，从数小时到数昼夜。镀液温度为50～60℃时，效果较好。

金属杂质可用强酸性阳离子交换树脂处理而除去。为减小镀铬溶液对离子交换树脂的氧化破坏，应先将镀液稀释至80g/L以下后再处理。由于强酸性阳离子交换树脂价格较贵，因此有时也将废了的镀液转为他用，如钝化液等而降低生产成本。
新配制的镀铬液，电压一般在3～5V，如浓度高时，电压要低些。如果发现电压大于前述值时，镀液中可能含有杂质。Cl-来源于槽液补充水、零件清洗水等的带入，或是盐酸浸蚀后清洗不干净带入。Cl-过多会使镀液分散能力与深度能力下降，镀层发灰、粗糙、甚至出现花斑，还可引起基体及铅阳极的腐蚀。消除过多的Cl-，可将镀液加热到70℃，大电流密度电解处理，使其在阳极上氧化为氯气析出。但此法能耗大，效果也不十分理想；也可加入适量的碳酸银，生成氯化银沉淀，虽然此方法效果较好，但加入的碳酸银还能与铬酸反应生成铬酸银沉淀，不仅银盐消耗太多，又损失了铬酐，增加了生产成本。较好的办法是尽量减少Cl-带入，因此补充槽液较好使用去离子水，镀前的弱浸蚀采用稀硫酸溶液。必须采用盐酸时，则加强清洗。NO3-是较有害的杂质，即使含量很低也会使镀层发灰、失去光泽，并腐蚀镀槽的铅衬里和铅阳极。除去NO3-的方法是：以每升电解液1A电流电解处理。若镀液中NO3-含量较多时，先用BaCO3将镀槽中的硫酸缓解去，然后在65～80℃大电流电解处理，使硝酸根离子在阴极上还原为NH3而除去。

2）镀后除氢
由于镀铬的电流效率低，在阴极上大量析出氢气，对于易析氢的钢铁部件，应在镀后180～200℃的温度，除氢3h，以避免发生氢脆。
3）镀液中杂质影响及去除镀铬电解液中常见的有害杂质主要是Fe3+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Ni2+等金属离子和Cl-、NO3-。
金属离子主要来源于没有被铬层覆盖部位金属的溶解、落入镀槽中的零件未及时打捞而溶解以及阳极浸蚀等。当金属离子积累到一定含量时，将给镀铬工艺带来很大的影响，如镀层的光亮范围缩小，电解液的分散能力降低，导电性变差等。镀液对杂质的容忍量随铬酐浓度的增加而增加，所以低浓度镀液对杂质较为敏感。当镀液中Fe3+**过15～20g/L，Cu2+**过5g/L，Zn2+**过3g/L时，镀液必须进行处理。采用低电流密度处理能收到一定的效果。
1一般防护装饰性镀铬
一般防护装饰性镀铬采用中、高浓度的普通镀铬液，适用于室内环境使用的产品。钢铁、锌合金和铝合金镀铬必须采用多层体系，主要工艺流程如下。
①钢铁基体铜/镍/铬体系工艺流程为：
除油→水洗→浸蚀→水洗→闪镀氰铜或闪镀镍→水洗→酸铜→水洗→亮镍→水洗→镀铬→水洗干燥。
多层镍/铬体系工艺流程为：
除油→水洗→浸蚀→水洗→镀半光亮镍→水洗→光亮镍→水洗→镀铬→水洗→干燥。
②锌合金基体弱碱化学除油→水洗→浸稀氢氟酸→水洗→电解除油→水洗→闪镀氰铜→水洗→光亮镀铜→光亮镍→水洗→镀铬→水洗→干燥。
③铝及铝合金基体 弱碱除油→水洗→电解除油→水洗→次浸锌→溶解浸锌层→水洗一二次浸锌→水洗→闪镀氰铜（或预镀镍） →水洗→光亮镀铜→水洗→光亮镀镍→水洗→镀铬→水洗→干燥。
当电流密度不变时，电流效率随温度升高而下降；若温度固定，则电流效率随电流密度的增大而增加。然而，当铬酸酐与硫酸根离子比值减小时，变化相应变小。因此镀硬铬时，在满足镀层性能的前提下，通常采用较低的温度和较高的阴极电流密度，以获得较高的镀层沉积速度。温度一定时，随电流密度增加，镀液的分散能力稍有改善；与此相反，电流密度不变，镀液的分散能力随镀液温度升高而有一定程度的减小。生产上一般采用中等温度（45～60℃）与中等电流密度（30～45A/dm2）以得到光亮和硬度较高的铬镀层。尽管镀取光亮镀层的工艺条件相当宽，考虑到镀铬液的分散能力特别差，在形状复杂的零件镀装饰铬或硬铬时，欲在不同部位都镀上厚度均匀的铬层，必须严格控制温度和电流密度。当镀铬工艺条件确定后，镀液的温度变化较好控制在土（1～2）℃之间。

（1）镀液中各成分的作用
1）铬酐
铬酐的水溶液是铬酸，是铬镀层的惟一来源。实践证明，铬酐的浓度可以在很宽的范围内变动。例如，当温度在45～50℃，阴极电流密度10A/dm2时，铬酐浓度在50～500g/L范围内变动，甚**达800g/L时，均可获得光亮镀铬层。但这并不表示铬酐浓度可以随意改变，一般生产中采用的铬酐浓度为150～400g/L之间。铬酐的浓度对镀液的电导率起决定作用，在每一个温度下都有一个相应于较高电导率的铬酐浓度；镀液温度升高，电导率较大值随铬酐浓度增加向稍高的方向移动。因此，单就电导率而言，宜采用铬酐浓度较高的镀铬液。但采用高浓度铬酸电解液时，由于随工件带出损失严重，一方面造成材料的无谓消耗，同时还对环境造成一定的污染。而低浓度镀液对杂质金属离子比较敏感，覆盖能力较差。铬酐浓度过高或过低都将使获得光亮镀层的温度和电流密度的范围变窄。含铬酐浓度低的镀液电流效率高，多用于镀硬铬。较浓的镀液主要用于装饰电镀，镀液的性能虽然与铬酐含量有关，较主要的取决于铬酐和硫酸的比值。

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