镀铬液的组成及其作用

用于装璜性以及镀硬铬的镀铬液年夜多仍采纳先由Sargert提出的槽液，它是配制简略的电镀液，含两个要害成份：①水溶性铬盐，②大批但起要害作用的一种阴离子，也称催化剂。催化剂为硫酸或硫酸与其余酸根的夹杂物，也多是其余阴离子(一种或几种)，一般为氟化物或氟硼酸盐或它们的夹杂物。近几年来，一种以烯磺酸[如，甲基二磺酸，CH2(S03 H)2或它的某一碱金属盐]方式存正在的无机酸离子曾经胜利地由Atotec公司(USA)引入高能效配方(HEEF)[56]。

由于金属铬的阳极溶解效率靠近l00%，以是没有适宜作阳极，通常选用铅合金没有溶性阳极。三氧化铬(Cr03，铬酐)通常更喜爱称作铬酸。它是深白色到红褐色晶体，ll0℃时挥发。它正在水中具备高可溶性(165g/100g，0℃;206g/100g，100℃)，孕育发生H2Cr207与多铬酸的夹杂物。如今许多消费者认识到，即便催化剂的酸根的数目很少也会孕育发生影响，因而，他们提供一种特地适宜镀铬的电镀级纯铬酸。这类铬酸要求硫酸盐的含量不克不及超越一个很小的百分含量，.而且没有含其余催化剂，如氯化物。

通用的250g/L铬酸溶液中约含50%或l25g/L铬金属。正在电流失去齐全行使(这素来不成能)，镀液没有丧失时，200g铬会堆积正在约llOm2的外表上，堆积层厚度为0.156pm。

纯铬酸溶液中退出一种硫酸盐催化剂转化为镀铬液。正在给定前提(温度、电流密度、铬酸浓度)下，催化剂太少，开端阶段既无电畅通流畅过，又无镀层，或失去黑白至褐色的氧化物污点;催化剂含量太高会招致以下负面影响：或许孕育发生扩散才能较差的部分镀层，或许当含量超越肯定限制时无镀层。后者归因于去极化作用和阴极膜很容易构成三价铬。将电流密度以及温度进步到足够值时，能够正在铬酸与硫酸比十分低(10比1)的状况下进行电镀。从铬酸-硫酸溶液中电堆积铬的要害正在于铬酸硫酸的比例(品质分数)。该比例值应该管制正在50比1～250比1范畴以内，佳为l00比1。90比1也比例较常见，70比1～80比1的比例正在镀硬铬电解液中较常见，特地时正在较低温度下尤为如斯。

用硫酸根离子做催化剂的镀铬典型配方见表7—1。

表7-1根本镀铬槽

尽管铬酸浓度可从50g/L到饱以及状态(约为900g/L)，但年夜少数产业电解槽正在150～400g/L前提下操作，较高浓度下的电流效率很低。需求特地留意下面所提到的适当比例。

含200g/L铬酸的电解槽比其余浓度的电解槽的电流效率稍高，同时也具备较低的电导率，因而，正在给定电流密度下需求较高电压。浓度越稀的电解槽对催化酸根离子因为带出以及带进孕育发生的变动越敏感，从而需求更频仍、更仔细地进行调整来保护。通常较高浓度溶液适宜于装璜性电镀，较稀的溶液则用于镀硬铬。

自从Fink以及Moleese正在1932年初次提出氟硅酸盐用作铬酸镀槽中的催化剂后，它已失去宽泛使用，但该溶液正在剖析以及保护上较艰难。别的，与只含硫酸盐催化的镀槽相比，该镀槽具备某些显著的优点：电流效率较高，可正在较高堆积速度下操作，孕育发生更硬以及更亮的镀层。氟化物或稀土金属能提供更好的扩散才能以及笼罩才能，另外，也存正在一些首要缺点：对成份的变动和诸如，铁以及铝杂质的敏理性。因而，需求愈加留意槽液杂质，需求更频仍地剖析管制和治理。同时，剖析以及管制繁多氟化物或络合氟化物也较复杂，并且，正在低电流密度下，溶液将腐蚀基体金属及未屏蔽区(如盲孔)。假如有时掩蔽不成防止地存正在有余，则正在操作中必需留意可能孕育发生的腐蚀影响。溶液还对电镀设施，如，镀槽内衬以及加热/冷却管具备腐蚀性。

高效镀铬槽

1986年报导了一种专有电镀溶液，与含氟镀槽相比，它具备较高的阴极效率，且这类槽液可用于产业消费。该镀液以铬酸为根底，没有含任何氟化物或卤离子，铬酸含量正在250～300g/L之间。这类溶液的主催化剂是SO42-比例为100比1)，1%～3%的烯磺酸作为第二催化剂，这类专有溶液使电流效率进步到25%以上。催化剂的成份或被请求了专利或被窃密，堆积层功能及电镀工艺的优操作参数已有文献报导[60～61]。该溶液正在55～60℃之间操作，其典型的阴极电流密度为30～50A·dm-2，即便正在较高电流密度下，其堆积层散布也优于一般电解槽，且边缘凑集缩小，堆积层硬度较高(1000～1150HV)，而且加热时与一般铬层相比，更易放弃硬度没有变。铬镀层总呈微裂纹，每一厘米有200-400条裂纹。

无氟电镀溶液的一个年夜优点是没有腐蚀阴极，即便电流密度很低未能镀覆铬层的袒露钢铁基体局部也没有被腐蚀。形态复杂钢件正在含氟电解液中长期镀硬铬时，这类低电流密度腐蚀显患上特地无害。氟离子溶解掉暴露正在低电流密度下的钢基体中那局部防护性氧化膜，因此酸溶液能够接着溶解钢基体，并随同着铁离子的凑集。这类腐蚀性招致了该溶液正在镀硬铬使用上遭到限度，因而，不少装璜性镀铬以及镀硬铬工作者都喜爱运用传统的镀铬溶液或无氟疾速镀铬溶液(虽然它们具备较低的阴极效率)或HEEF镀液。HEEF工艺的首要特色是具备较高的电流效率，并正在低电流密度区没有会孕育发生无害腐蚀，因而该工艺正在镀硬铬方面表演着首要脚色。正在实际消费中，已应用含量较高的铬酸，如，从250～400g/L的Cr03(33～5302/gal)。溶液浓度上的添加使其电导率进步至年夜值，但升高了阴极电流效率。正在某些状况下这两个要素(浓度以及电导)可能正在较高电流密度(正在高浓度铬酸槽中给定电压下)下互相对消，没有会孕育发生较厚的铬镀层。

光洁电镀范畴。装璜性镀铬的宽泛使用很年夜水平上患上益于其正在肯定前提下能够正在较宽电流密度范畴内取得光洁、滑润圆滑的镀层。取得光洁镀层的前提通常界说为铬的光洁电镀范畴。要取得精良的外观必需使镀液正在镀铬进程中维持简直恒定的温度，例如，假如装璜镀铬槽液操作温度为45℃(1130F)，则需求放弃该温度，佳主动管制正在44～46℃之间(111～1150F)。

同时也有须要放弃电流密度靠近平均，关于平板、缸、棒或近乎对称的整机来讲，取得平均阴极电流密度其实不艰难。然而，关于没有规定形态的整机，年夜电流与小电流比值通常至多为2，有时可能为5或更年夜，铬镀层的光洁电流密度范畴很少超越3比1。因此，关于那些很没有规定整机不成能取得光洁镀层，或许有时低电流区域没有孕育发生任何镀层，而暴露较多区域取得烧焦的镀层。以下情况必需经过施行以下操作以使电流密度散布愈加平均：①象形阳极;②两头阳极或双极阳极③用以升高尖端或棱角局部电流的挡板;④用于升高外露区电流的防护罩。电镀铬的胜利来自于这些办法的巧妙运用。镀铬槽的酸性很强，不易管制以及丈量，应用玻璃电极所丈量的酸度值偏偏离失常pH值范畴，稍低于失常pH值[62]。