镀铬
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4.4.4镀铬工艺
(1)防护一装饰性镀铬
防护一装饰性镀铬不仅要求镀层在大气中具有很好的耐蚀性,而且要有美丽的外观。
这类镀层也常用于非金属材料的电镀。
防护一装饰性镀铬可分为一般防护装饰镀铬与高耐蚀性防护装饰镀
铬。表4—28列出防护装饰性镀铬的工艺规范。
装饰性镀铬的工艺条件也取决于欲镀的基体金属材料。可根据基体材料的不同适当调整工作温度和阴极电流密度。
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。
表4-28 防护装饰性镀铬的工艺规范
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。
↓ ↑
高硫冲击镍 (1μm)
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。
2)高耐蚀装饰性镀铬
高耐蚀装饰性镀铬是采用特殊工艺改变镀铬层的结构,从而提高镀层的耐蚀性,该镀层适用于室外条件要求苛刻的场合。
在防护装饰性镀铬体系中,多层镍的应用显著提高了镀层的耐蚀性,研究发现,镍、铬层的耐蚀性不仅与镍层的性质及厚度有关,同时在很大程度上还取决于铬层的结构特征。从标准镀铬溶液中得到的普通防护装饰性镀铬层虽只有0.25~0.5μm,但镀层的内应力很大,.使镀层出现不均匀的粗裂纹。在腐蚀介质中铬镀层是阴极,裂纹处的底层是阳极,因此,遭受腐蚀的总是裂纹处的底层或基体金属。由于裂纹处暴露出的底层金属面积与镀铬层面积相比很小,因而腐蚀电流密度很大,腐蚀速度很快,而且腐蚀一直向纵深发展。由于裂
纹不可避免,如果改变微裂纹的结构,使腐蚀分散,那么就可减缓腐蚀。在此构思下,20世纪60年代中期开发出了高耐蚀性的微裂纹铬和微孔铬新工艺。这两种铬统称为“微不连续铬”由于形成的铬层具有众多的微孔和微裂纹,暴露出来的镀镍面积增大但又很分散,使镍层表}面上的腐蚀电流密度大大降低,腐蚀速度也大为减缓,从而提高了组合镀层的耐蚀性,并且使镍层的厚度减小5μm左右。
①微裂纹铬在光亮镀镍层上施镀一层0.5~3μm高应力镍,再镀0.25μm普通装饰铬,由于高应力镍层的内应力和铬层内应力相叠加,就能在每平方厘米上获得250~1500条{分布均匀的网状微裂纹铬。
研究发现,普通镀铬电解液中加入少量的seO42-,可得到内应力很大的镀铬层。在添加seO42-的镀液中得到的铬镀层带有蓝色。seO42-含量越高,镀层的蓝色越重。
采用双层镀铬法也可获得微裂纹铬镀层。工艺为先镀覆一层覆盖力好的铬镀层,然后在含氟化物的镀铬溶液中镀覆一层微裂纹铬层。双层法电镀微裂纹铬镀层的工艺见表4—28。,双层法的缺点是需要增加设备,电镀时间长,电能消耗多。故目前已用单层微裂纹铬代替,{但单层微裂纹铬也存在氟化物分析困难及微裂纹分布不均等缺点。
②微孔铬目前使用最多的电镀微孔铬的方法是在光亮镀镍上镀覆厚
度不超过0.5μm的镍基复合镀层(镍封闭),再镀光亮铬层,便得到微孔铬层。
镍基复合镀层中均匀弥散的不导电微粒粒径在0.5μm以下,在镀液中的悬浮量为50~lO0g/L,微粒在复合镀层中含量为2%~3%。常用的微粒有硫酸盐、硅酸盐、氧化物、氮化物和碳化物等。由于微粒不导电,在镀铬过程中微粒上没有电流通过,其上面也就没有金属铬沉积,结果就形成了无数微小的孔隙,密度可达每平方厘米一万个以上。
3)防护装饰性电镀注意事项
①较大零件人槽前要通过热水冲洗预热,切勿在镀液中预热,否则会腐蚀高亮度的底层表面。
②小零件需采用滚镀铬工艺,滚镀铬镀液中应加入氟硅酸,防止零件滚镀时瞬间不接触导电而致表面钝化。
③零件带电入槽,对于复杂零件采用冲击电流,或增大阴、阳极距离。
④每一电镀层都要抛光,提高光洁程度,减少孔隙,防蚀。
⑤在镍上镀铬时,如镍钝化,可用酸浸法活化,然后镀铬。活化方法为:在30%~50%(体积分数)的盐酸中浸30~60s;在20%(体积分数)的硫酸中浸蚀约5min;在5%(体积分数)的硫酸中阴极处理l5s左右,再镀铬,就可得到结合力良好的镀铬层。
⑥电源宜采用全波整流。
⑦采用高浓度铬酐镀液时,可安装回收槽以节约铬酐,降低成本,减少废水处理量。
(2)滚镀铬
需要镀铬的细小零件,如采用通常的挂镀,不仅效率低,而且镀件上常留下夹具的痕迹,不能保证镀层的质量。滚镀铬多用于体积小、数量多、又难以悬挂零件的装饰性多层电镀,如铜/光亮镍/铬或光亮低锡青铜/铬。此法可提高生产效率、降低成本。但它只适用于形状简单、具有一定自重的镀件;不适用于扁平片状、自重小以及外观要求较高的零件电镀。
滚镀铬时应注意的事项如下:
①滚镀铬溶液用蒸馏水或去离子水配制,注意清洁,严防杂质带入,特别注意不要带人Cl一;
②硫酸根应控制适宜,不易过高,以免零件表面发黄或镀不上铬,过量的硫酸可用碳酸钡除去;’
③氟硅酸对镀层有活化作用,并能扩大光亮范围,不可缺少,也不宜过量;
④带电入槽,开始使用冲击电流,约l~2min即可;
⑤零件装入滚桶前,必须将桶内的铬酸液清洗净,以防零件被铬酸腐蚀发花;
⑥滚桶使用一段时间后,用盐酸处理,以除去滚桶网上的铬层;
⑦零件小,温度可稍低些,为避免镀液温度升高最好用冷却装置。
(3)镀硬铬
硬铬又称耐磨铬,硬铬镀层不仅要有一定的光泽,而且要求底层的硬度高、耐磨性好并与基体结合牢固。
镀层厚度应根据使用场合不同而异。在机械载荷较轻和一般性防护时,厚度为l0~20μm;在滑动载荷且压力不太大时,厚度为20~25μm;在机械应力较大和抗强腐蚀作用时,厚度高达l50~300μm;修复零件尺寸厚度可达800~1000μm。
耐磨镀铬一般采用铬酐浓度较低(Cr03150~200g/L)的镀液,有的工厂也采用标准镀铬液。工艺条件上宜采用较低温度和较高的阴极电流密度,应视零件的使用条件和对铬层的要求而定。表4—29列出了获得最大硬度镀铬层的适宜温度和电流密度关系。生产上一般采用温度为50~60℃(常用55℃)和25~75A/dm2(多数为50A/dm2)的阴极电流密度。工艺条件一经确定,在整个电沉积过程中,尽可能保持工艺条件的恒定,特别是温度,变化不要超过±1℃。
表4-29获得最大硬度镀铬层温度和电流密度关系
镀硬铬应注意如下问题。
①欲镀零件无论材质如何,只要工件较大,均需预热处理,因为镀硬铬时间较长,镀层较厚,内应力大且硬度高,而基体金属与铬的热膨胀系