电刷镀铬工艺及其研究进展

薛伯生

(南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏常州213011)

电刷镀铬工艺及其研究进展

薛伯生

(南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏常州213011)

0 前言

镀铬层具有很高的硬度,其硬度可在很大范围内(4 000～12 000 M Pa)调整。镀铬层摩擦因数低,特别是干摩擦因数是所有金属中最低的,因此,其具有很好的耐磨性。镀铬层具有很好的化学稳定性,在一般大气条件下能长久地保持原有光泽而不变色,在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐及有机酸中非常稳定,但能溶于盐酸及热的硫酸(高于30℃)[1]。

1 高质量浓度的六价铬刷镀铬[2]

(1)镀液组成

CrO3600～800 g/L,HCl 20～30 g/L,三价铬<20 g/L,添加剂少量。

(2)工艺条件

溶液温度30～50℃(溶液要连续供给,流量大,温差 ≤±5 ℃),阴阳极相对运动速率 5～10 m/min,电压8～12 V,电流密度50～500 A/dm2,电流效率75%,沉积速率9～12μm/min,阳极材料铅及铅合金,阳极包套全涤纶或丙纶,在良好通风条件下进行。

(3)用途

主要用于一些易损工件,一些无法进行槽镀的特大或特长工件,以及一些复杂的塑料模具。

(4)优缺点

电流效率高,沉积速率快。溶液中铬酐的质量浓度高,严重污染环境,并危及人体健康;操作温度高,施工难度大;色泽灰暗,光亮性差,不能直接用于装饰表面。

2 中质量浓度的六价铬刷镀铬[2]

(1)镀液组成

CrO3200～300 g/L,HF 10～15 g/L,三价铬<10 g/L,添加剂少量。

(2)工艺条件

溶液温度30～70℃(溶液要连续供给,流量大,温差≤±5℃),阴阳极相对运动速率8～20 m/min,电压8～12 V,电流密度100～250 A/dm2,电流效率35%,沉积速率3～5μm/min,阳极材料石墨、铅合金,阳极包套全涤纶或丙纶,在良好通风条件下进行。

(3)用途

主要用于一些易损工件(如用铜或镍修复后的表面工作层)。

(4)优缺点

色泽光亮,可直接用于装饰表面;操作温度范围宽,施工难度小。电流效率稍低,沉积速率慢;溶液中铬酐的质量浓度稍高,污染环境,并危及人体健康。

3 三价铬刷镀铬[2]

(1)镀液组成

三价铬32～35 g/L,草酸铵124 g/L,添加剂少量。

(2)工艺条件

溶液温度室温,阴阳极相对运动速率2.4～3.8 m/m in,电压9～15 V,电流密度30～50 A/dm2,电流效率25%,沉积速率0.3～1.0μm/m in,p H值7.0～7.5,阳极材料 石墨,阳极包套 全涤纶或丙纶,在良好通风条件下进行。

(3)用途

主要用于一些易损工件(如用铜或镍修复后的表面工作层)。

(4)优缺点[3]

溶液中不含六价铬,废水稍加处理即可排放;在室温下即可刷镀,减少铬雾的形成,对环境及人体健康危害小。色泽灰暗,光亮性差,不能直接用于装饰表面;电流效率稍低,沉积速率较低,不能镀厚铬;镀液对杂质容忍度低。

4 仿耐磨铬刷镀层

电刷镀快速镍、可溶快速镍、钴、镍-钨合金、镍-钴合金、镍-磷合金等,镀层硬度可达 4 500～6 000 M Pa,有些镀层硬度经过热处理后还会提高,但很难达到镀硬铬镀层的硬度(8 000～12 000 M Pa)。

5 仿光亮铬刷镀层

电刷镀锌-镍合金虽然硬度不高,但防护能力好,刷镀层外观与光亮铬的相似。在对硬度无要求的情况下,可以替代光亮镀铬。

6 结论

(1)六价铬电刷镀铬硬度高,工艺成熟,既可作耐磨镀层又可作装饰镀层,但对环境及人体健康危害极大。

(2)对硬度要求不高的,可采用各种仿铬镀层,镀液中不含铬,对环境及人体健康危害小。

(3)三价铬电刷镀铬虽较环保,但工艺不成熟,溶液及镀层的性能都有待进一步研究开发。

[1] 林春华,葛祥荣.电刷镀技术便览[M].北京:机械工业出版社,1991:79-80.

[2] 宾胜武.刷镀技术[M].北京:化学工业出版社,2003:169-181.

[3] 梁奇峰.镀铬工艺及其研究进展[J].广东化工,2007,34(11): 67-68.

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1000-4742(2010)06-0027-02

2010-02-25