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铬是一种微带蓝色的银白色金属,金属铬在空气中极易钝化,表明产生一层极薄的钝化膜。
镀铬层具备极高的硬度,根据镀液成分和工艺条件不同,其硬度可在很大范围400~1200HV内变化。镀铬层有较好的耐热性,在500℃以下加热,其光泽性、硬度均无明显变化,温度大于500℃开始氧化变色,大于700℃硬度开始降低。镀铬层的摩擦系数小,特别是干摩擦系数,在所有的金属中是最低的。所以镀铬层具有非常好的耐磨性。
从常用的铬酸镀液镀铬,与其他单金属镀液相比,镀铬液虽成分简单,但镀铬过程却相当复杂,并具有如下特点。
① 镀铬液的主要成分不是金属铬盐,而是铬的含氧酸——铬酸,属于强酸性镀液。
② 在镀铬液中,必须添加一定量的阴离子,如SO42-、SiF62-、F-等,才能实现金属铬的正常沉积。
③ 镀铬液的分散能力很低,对于形状复杂的零件,需采用象形阳极或辅助阴极,以得到均匀的镀铬层。对挂具的要求也比较严格。
④ 镀铬需采用较高的阴极电流密度,通常在20A/dm2以上,比一般的镀种高10倍以上。
⑤ 镀铬的阳极不用金属铬,而采用不溶性阳极。通常使用铅、铅-锑合金及铅-锡合金。
⑥ 镀铬的操作温度和阴极电流密度有一定的依赖关系,改变二者关系可获得不同性能的铬镀层。
① 防护-装饰性镀铬:防护-装饰性镀铬俗称装饰铬,镀层较薄,光亮美丽,通常作为多层电镀的最外层,为达到防护目的,在锌基或钢铁基体上必须先镀足够厚的中间层,然后在光亮的中间层上镀以0.25~0.5μm的薄层铬。
②镀硬铬(耐磨铬) 镀层:具有极高的硬度和耐磨性,可延长工件常规使用的寿命,如切削及拉拔工具,很多材料的压制模及铸模、轴承、轴、量规、齿轮等,还可用来修复被磨损零件的尺寸公差。
③镀乳白铬镀铬层:呈乳白色,光泽度低、韧性好、孔隙低、色泽柔和,硬度比硬铬和装饰铬低,但耐蚀性高,所以常用于量具和仪器面板。
④镀松孔铬(多孔铬):是利用铬层本身就具有细致裂纹的特点,在镀硬铬后再进行机械、化学或电化学松孔处理,使裂纹网进一步加深、加宽。使铬层表面遍布着较宽的沟纹,不仅仅具备耐磨铬的特点,而且能有效地储存润滑介质,防止无润滑运转,提高工件表面抗摩擦和磨损能力。常用于受重压的滑动摩擦件表面的镀覆,如内燃机汽缸筒内腔、活塞环等。
⑤镀黑铬镀层:色黑,具有均匀的光泽,装饰性好,拥有非常良好消光性;硬度较高(130~350HV),在相同厚度下耐磨性比光亮镍高2~3倍;其抗蚀性与普通镀铬相同,主要根据中间层的厚度。耐热性好,在300℃以下不会变色。
装饰镀铬镀前镀后表面粗糙度值差别不大,镀硬铬镀前镀后表面粗糙度值差别大。
② 电流效率很低,一般为13~16%,最高只能达到23%左右,因而在镀铬过程中氢气大量析出,带出有毒液雾,需要有良好的吸风装置和采用铬雾抑制剂。
③ 溶液中必须添加少量外加的阴离子,如SO42-、F-、SiF62-等,还要在电解液中维持一定量的三价铬。
④ 分散能力低,对于形状很复杂的零件,一定要采用象形阳极、保护阴极等,才能得到良好的镀层。
⑤ 采用的电流密度很高,有时比一般镀种的电流密度高几十倍。镀铬过程的槽电压也较高,常常需要采用12伏以上的电源,而其它镀种用6伏的电源也就可以了。
⑥ 对温度和电流密度的控制要求严格,两者之间还要紧密配合。电流密度固定,温度只能变动1~2℃,温度固定,电流密度变动2~3A/dm2。
⑦ 镀铬所用阳极不是金属铬,而是采用铅、铅锡合金或铅锑合金等不溶性阳极。
铬镀层由于具有一系列优良的性能而得到普遍地应用,特别是随机械制造业的发展,铬镀层的用量慢慢的变大。但是传统的镀铬工艺使用的电解液都由剧毒的铬酐配制,大量的废水和废气对环境造成了严重污染。多年来,尽管加强了对含铬废水的回收和处理,但未得到根本解决,另外传统的镀铬工艺还存在不少缺陷。针对上述存在的问题,广大电镀工作者对镀铬工艺做了大量的研究工作。
低浓度铬酐镀铬工艺是指镀铬液中铬酐含量在30~60g/L的镀铬工艺,铬酐使用量只有普通标准镀铬工艺的l/5~1/8,既减轻了铬酐对环境的污染,又节约了大量的原材料。
采用低铬酐镀铬工艺能够得到装饰性铬镀层和硬铬镀层,其光泽性、硬度、结合力以及裂纹等方面,均能满足质量要求。
三价铬电镀作为最重要、最直接有效的代六价铬电镀工艺,人们对其研究已有一百多年的历史,但由于电镀液的稳定性、铬镀层的质量等方面始终没有办法与铬酸镀铬相比,因此一直未能得到大规模的应用。
20世纪80年代中期,开发了稀土镀铬添加剂,主要成分是稀土化合物,在中国已经获得了广泛的应用。在镀铬电解液中加入少量的稀土化合物,可使电解液中铬酐含量降低到150g/L,并且在较低温度(30~40℃)下就能够得到光泽度高的光亮镀铬层,阴极电流效率达到22%~26%,明显高于常规镀铬电解液。采用稀土镀铬添加剂能节约大量能源和原材料,同时还非常大程度上减轻了铬酐对环境的污染。
采用有机添加剂及卤素释放剂联合使用的镀铬液被称为“第三代镀铬溶液”,它们的共同特点是:阴极电流效率高达22%~27%,不含F,不腐蚀基体;覆盖能力强,HV亦高达1000以上,既可用于镀硬铬,也可用于镀微裂纹铬,配合双层或三层镍工艺,用于汽车或摩托车减振器的电镀,已开始在机械行业获得应用。返回搜狐,查看更加多