| 1 概述 直到19世紀20年代中期，鍍液中用硫酸作為催化劑，才有了實用的電鍍工藝，稱為第一代鍍鉻添加劑，又被稱為標準鍍鉻或普通鍍鉻。此工藝電流效率很低(12-15%)，分散能力差，覆蓋能力低，不過此工藝已很成熟，鍍液較穩定，應用廣泛。50年代開始用氟化物或氟化絡(配)合物作催化劑，全部或部分代替硫酸根，陰極電流效率提高到18-22%，分散能力和覆蓋能力都有所提高，稱為第二代鍍鉻添加劑。但是氟化物腐蝕性極強，特別對零件凹部腐蝕嚴重，損壞了零件，并將鐵離子作為雜質引入鍍液。氟對陽極，槽體及設備(包括玻璃及陶瓷材料)也有嚴重腐蝕作用。此鍍液對雜質(如鐵)更加敏感，氟的分析又比較麻煩，由于以上缺點，應用不普通。80年代國際上推出不含氟，無腐蝕的第三代鍍鉻添加劑，現已廣泛應用。它將陰極電流效率提高到25%左右，可使用較大電流。 2 工藝特點 最適宜鍍硬鉻，微裂紋鉻，松孔鉻及光亮鍍鉻，也可用于裝飾鉻和乳白鉻。 本工藝陰極電流效率22-27%，不含氟，無腐蝕;鍍層光亮細致;鍍層均勻，覆蓋能力強;鍍層硬度高，可達1000HV以上;微裂紋數達400-1000條/厘米;鍍液穩定，易操作和維護;沉積速度比普通鍍鉻快1倍左右，省工省時，節電;普通鍍鉻溶液及硼酸鍍鉻液可直接轉化。 3 工藝規范
鍍液的配制與普通鍍鉻相同，配好后加入STHC添加劑即可。若原來是普通鍍鉻或硼酸鍍鉻，在鍍液中加入STHC添加劑即可。原料不純往往使電鍍質量下降，甚至造成故障，可采用預先凈化處理過的濃縮鍍液配槽。添加劑消耗很少，主要是鍍件及鉻霧帶出，電鍍硬鉻時如陰極電流密度為40 A/dm2，添加量2-4ml/KAh;陰極電流密度為60 A/dm2，添加量1-3ml/Kah。 陽極可用鉛錫合金(錫7%)，鉛銻合金;建議鍍槽用鈦或鋼槽內襯塑。 4 鍍液 4.1 鍍液中鉻以Cr+6形式存在，它在陰極還原為金屬鉻， 同時也產生一部分Cr+3。鉻酐濃度控制在150-350 g/l之間為宜，濃度增高，配槽成本增加，電流效率有所下降，鍍層硬度較低。濃度低于200 g/l電導率急劇下降，槽電壓上升，能耗增加，此能量又轉化為熱能，使槽液溫度上升，冷卻水用量增加。低濃度對雜質的承受能力下降，從節能節水及鍍液穩定性考慮，不宜采用更低濃度鍍液。 4.2 硫酸是Cr+6還原為金屬鉻的催化劑，沒有硫酸，陰極上只產生氫氣，無金屬鉻沉積。鉻酐與硫酸的比例可在50-180之間，此范圍比普通鍍鉻液的比例寬。當鉻酐濃度為250時，硫酸可用2.5，這時電流效率較高，鍍層、鍍液性能較好。工業鉻酐中含有硫酸根，且因產地，批號不同含量也不同。在配制時應先分析再添加。 4.3 工業級鉻酐中總含有Cr+3，陰極電解時也會產生一部分Cr+3， Cr+3濃度增大時，鍍液顏色變深，電陰增大槽電壓升高，鍍層粗糙、灰暗、發脆，易長毛刺，光亮電流密度范圍變窄。鍍液對的容忍度比較大，但仍要盡量減少Cr+3，最好不超過10g/l，濃度過高時，可用大陽極小陰極電解，在陽極上Cr+3被氧化成 Cr+6。鐵是最易引入的雜質，由于鉻酸的氧化性，鐵以Fe+3的形式存在于鍍液中。Fe+3濃度在10g/l以內，對鍍層及鍍液性能影響很小，Fe+3增大會產生與Cr+3相似的不良影響。Cr+3和Fe+3的總濃度若超過25g/l時，將產生較嚴重的影響。Fe+3的來源主要是鍍件的反電解浸蝕，鍍件落入鍍槽以及清洗不凈而造成，鉻酐不純、水中鐵離子也是引入鐵雜質的原因。Cu+2、Ni+2、NO3-、PO4-3、Cl-、F-都有可能進入鍍液，成為雜質，產生不良影響。Cl-、F-還有較強的腐蝕性，要盡量避免這些雜質進入鍍液。 4.4 STHC添加劑屬第三代催化劑，不含氟，無稀土，在鉻酸溶液中有較大的溶解度。鍍液具有整平性，鍍層更光亮，并且具有微裂紋。STHC添加劑濃度可控制在6-10ml/l，低于6ml/l，效果較差;高于10 ml/l鍍液性能有所提高，但不明顯。鉻酐濃度高時，STHC添加劑也要相應多加，反之少加。 鍍液的溫度和電流密度與鍍液的性能，鍍層性質有關，這兩個參數互相關聯，當改變其中一個時，另一個也必須相應改變。 STHC鍍液的陰極電流效率隨陰極電流密度的升高而增大。在60℃，電流密度由30 A/dm2增加到80A/dm2時，電流效率由22%增加至27%。電流密度低于15A/dm2時，鍍層發灰;高于110A/dm2時，長毛刺甚至燒焦。高電流密度區可用陰極保護或屏蔽來改善。一般說來，溫度低時，電流密度也要相應減少，溫度高時，電流密度增大，用60℃較適宜。在文中所給條件下，獲得光亮鍍層溫度和電流密度的范圍見圖。 這是用直流電鍍的情況，若用周期換向電流，可使用更大的電流密度，鍍層更光亮。 4.5 電流效率和沉積速度 STHC鍍鉻與普通鍍鉻相比，電流效率高，可用較大的電流。所以沉積速度快得多。在時電流密度，電流效率與沉積速度的關系見表： 陰極電流密度;A/dm2 20 40 60 80 100 陰極電流效率;% 21.0 23.1 25.0 27.0 28.5 沉積速度;µm/h 19.0 41.7 68.0 97.8 129.0 4.6 分散能力與覆蓋能力 用50mm×100mm鋼片對折90○角，按直角陰極法測其覆蓋能力(深鍍能力)，試片內部全部鍍上鉻;試片折成30○的內角電鍍，內側表面也全部鍍上了鉻。 4.7 光亮度與整平性 STHC鍍鉻添加劑既是催化劑又是光亮劑;且有整平性能，在未拋光的基體上可得到高亮度的鉻鍍層，鍍層越厚越光亮。普通鍍鉻時光亮度差，鍍裝飾鉻時要在光亮的基體表面上鍍一層很薄的鉻(約為0.2-0.5µm)，瑞鍍厚則光亮度下降，而STHC鍍鉻卻越厚越亮。 4.8 鍍層硬度 用ISOMAM104-A顯微硬度度測得≥1000HV。 4.9 鍍層結合力 按GB5270-85做熱震試驗，鍍層厚30µm，加熱至300℃，保溫1小時，然后在室溫水中驟冷，不出現起泡、剝落。用0.75mm低碳鋼片做彎曲試驗，鍍層厚為20µm，反復彎曲至斷裂，無鍍層剝落。再用一試片先鍍上15µm鉻，取出清洗干凈，吹干，再活化，清洗后鍍上25µm鉻層，經反復彎曲，鉻層之間無剝離。當試片鍍上15µm鉻后，取出用水清洗干凈，不經活化，再鍍上20µm鉻層，作彎曲試驗也無剝落。 4.10 腐蝕性 STHC鍍鉻添加劑不含氟，腐蝕性小，用小電流電解試片，對基體的腐蝕與普通鍍鉻相當。對陽極而言，用鉛錫合金(含錫7%)做陽極，在普通鍍鉻液與STHC鍍鉻液中電解608A·h后，在普通鍍鉻液中的陽極損失為0.37g，合計0.609g/KAh，而在STHC鍍鉻液中陽極損失只有0.25g，合計0.41 g/KAh，所以STHC鍍鉻液對陽極腐蝕作用比普通鍍鉻液小。 4.11 微裂紋 微裂紋可大幅提高鍍層防蝕性，對于磨擦件，由于裂紋中可貯存潤滑油，從而大大提高其使用壽命。一般采用240-800條/cm裂紋，STHC鍍鉻一般情況下可產生400-800條/cm微裂紋。 選擇70℃, 15A/dm2電流密度，在STHC鍍鉻液中可得到硬度較低，無裂紋的乳白鉻。 |
