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电镀铬工艺学
电镀铬工艺学
1电镀铬
概述
镀铬在电镀工业中占有极端重要的位置,并被列为三大镀种之一。
电镀铬属于单金属电镀,与其它单金属电镀相比,有许多共同之处。
但是,它又有一些其它单金属电镀所没有的特点,故镀铬是电镀单金属中较为特殊的镀层。
随着迷信技术的开展及对环境维护的注重,在传统镀铬的基础上,相继开展了微裂纹和微孔铬、乳白铬、松孔镀铬、镀黑铬、低浓度镀铬、稀土镀铬、高效率镀硬铬及三价铬镀铬等新工艺,使镀铬层的运用范围进一步扩展。
1.镀铬层的性质
铬(Cr)是一种略带蓝的雪白色金属,
相对原子质量51.994,
密度6.98/cm3~7.219/cm3,
熔点1875℃~1920℃,
规范电极电位φ0Cr3+/Cr=-0.74V
φ0Cr3+/Cr2+=-0.41V
φ0Cr2O72-/Cr2+=1.33V
铬是一种较生动的金属,但由于它在空气中极易钝化,其外表构成一层极薄的钝化膜,从而显示了贵金属性质
镀铬层具有很高的硬度,依据镀铬液成分及操作条件的不同,其硬度可在很大范围(HV400~1200)内调整。
加热温度在500℃以下,对镀铬层的硬度没有清楚影响。
铬镀层的摩擦系数低,特别是干摩擦系数在一切金属中是最低的,因此,铬镀层具有很好的耐磨性。
铬镀层在普通大气条件下能持久地坚持其原有的光泽而不变色,只要当温度在400℃~500℃时,才末尾在外表出现氧化色。
铬镀层具有良好的化学动摇性,碱、硫化物、硝酸和大少数无机酸对其均不发作作用,但能溶于氢卤酸(如盐酸)和热的硫酸中。
在可见光范围内,铬的反射才干约为65%介于银(88%)和镍(55%)之间,因铬不易变色,运用时能持久地坚持其反射才干而优于银和镍。
2镀铬层的分类及运用
镀铬可按其工艺及溶液不同来分类,所失掉的铬层可运用于不同的场所。
(1)防护装饰性镀铬应用铬镀层的钝化才干、良好的化学动摇性和反射才干,铬层与铜、镍及铜锡合金等组成防护装饰性体系,普遍用于汽车、自行车、缝纫机、钟表、仪器仪表、日用五金等零部件,既坚持产品外表的光亮和美观,又到达防护目的。
这类铬层的厚度普通为0.25µm~1µm
(2)镀硬铬(耐磨铬)铬层具有高的硬度和低的摩擦系数,机械零部件镀硬铬后可以提高其抗磨损才干,延伸运用寿命。
硬铬可用于切削及拉拔工具,各种资料的模具、轴承、轴、量规、齿轮等,还可用于修复磨损零件的尺寸。
这类铬层的厚度依据需求而变,从1µm到几个mm。
(3)乳白铬镀层韧性好,孔隙率低、颜色乳白,光泽性差,硬度较硬铬镀层及光亮镀层都低,但其耐蚀性较高,主要用于各种量具上。
为了取得既耐磨又耐蚀的外表,目前常采取双层铬镀层,即在工件外表先镀乳白铬,然后再镀硬铬,这种配合综合了乳白铬镀层及硬铬镀层的优点。
(4)松孔镀铬是在镀硬铬后停止松孔处置,使铬层的网状裂纹加深加宽。
这种镀层具有贮存润滑油的才干,可以提高零部件外表抗摩擦和磨损的功用,常用于接受较高压力的滑动摩擦,如内燃发起机汽缸筒内壁、活塞环等。
(5)黑铬与其它上黑色镀层(如黑镍镀层)相比,有较高的硬度,耐磨损及耐热功用好,而且有极好的消光功用。
常用于光学仪器、航空仪表等零件的镀覆。
此外,黑铬镀层也可用于装饰。
依据镀铬溶液组成及功用不同,又可分为以下几类:
1)普通镀铬液以硫酸根作催化剂的镀铬溶液。
铬酐和硫酸的比例普通控制在CrO3/H2SO4:
100/1,铬酐浓度在150g/L~450g/L之间变化。
依据铬酐浓度的不同,可分红高浓度、中等浓度和低浓度镀铬液。
习气上把CrO3250g/L和H2SO42.5g/L的中等浓度镀液称之谓〝规范镀铬液〞。
低浓度镀液的电流效率较高,铬层的硬度也较高,但掩盖才干较差;高浓度镀液动摇,导电性好,电镀时槽电压较低,掩盖才干较稀溶液好,但电流效率较低;规范镀铬液的功用介于两者之间。
2)复合镀铬液以硫酸和氟硅酸作催化剂的镀铬溶液。
氟硅酸的作用与硫酸相似,起催化离子的作用。
氟硅酸的添加,使镀液在电流效率、掩盖才干和光亮范围等方面均比普通镀铬液有所改良,阴极电流效率可达20%以上。
但是,氟硅酸对阳极和阴极零件镀不上铬的部位及镀槽的铅衬均有较强的腐蚀性,必需采取一定的维护措施。
3)自动调理镀铬液以硫酸锶和氟硅酸钾为催化剂的镀铬液。
在温度和铬酐浓度一定的镀液中,硫酸锶和氟硅酸钾各自存在着沉淀溶解平衡,并区分有一溶度积常数Ksp。
当镀液中SO42-或SiF62-浓渡过大时,其相应的离子浓度乘积大于溶度积常数,过量的SO42-或SiF62-便生成SrSO4或K2SiF6沉淀而析出;当镀液中SO42-或SiF62-浓度缺乏时,槽内的SrSO4或K2SiF6沉淀溶解,补充槽内的SO42-或SiF62-离子,直至相应的离子浓度积等于其溶度积时为止。
所以,当镀液温度和铬酐浓度固定时,镀液内的SO42-和SiF62-离子浓度可经过溶解沉淀平衡而自动调理,并不随电解进程的持继续而变化。
这类镀铬液具有电流效率高(27%),许用电流密度大(100A/dm2),堆积速度快(50µm/h),分散才干和掩盖才干好等优点,但镀液的腐蚀性强。
4)快速镀铬液这类镀铬液是在普通镀铬液的基础上添加硼酸和氧化镁配制而成。
它允许运用较大的电流密度,从而提高了堆积速度。
5)四铬酸盐镀铬液这类镀液的铬酐浓度较高,除添加硫酸外,还加有氢氧化钠,以提高阴极极化作用;添加糖作恢复剂,以动摇Cr3+;添加柠檬酸钠,以掩蔽铁离子。
这类镀液的主要优点是电流效率高(30%~37%)、堆积速度快、分散才干好等,但镀液只在室温下动摇,操作温度不宜超越24℃,采用高电流密度时需求冷却镀液;镀层的光亮性差,镀后需经抛光才干到达装饰铬的要求。
6)低浓度铬酸镀铬是指镀液中的铬酐含量较目前运用的镀液的低。
这类镀液的电流效率及硬度,介于规范镀铬液和复合镀铬液之间,其掩盖才干和耐蚀性与高浓度镀铬不相上下。
主要优点是降低了铬酐用量,提高了铬酐的应用率,增加了环境污染。
效果是槽电压较高。
7)三价铬镀铬以低价铬(Cr3+)化合物为基础。
不只降低了镀铬废水处置的本钱,增加了环境污染,而且有较高的电流效率,较好的分散才干和掩盖才干。
但镀液对杂质较敏感,铬层颜色也不正,硬度也低。
3镀铬进程的特点
与其它单金属相比,镀铬液的成分虽然复杂,但镀铬进程相当复杂,并具有许多特点。
(1)在镀铬进程中,是由铬的含氧酸即铬酸来提供取得镀层所需的含铬离子(其它单金属电镀都是由其自身盐来提供金属离子),属强酸性镀液。
在铬酸镀液中,阴极进程相当复杂,阴极电流大局部都消耗在析出氢气及六价铬恢复为三价铬两个副反响上,故镀铬进程阴极电流效率极低,普通ŋ=8%~18%。
(2)在镀铬液中,必需添加一定量的局外阴离子,如SO42-、SiF62-、F-等和必需有一定量的Cr3+,离子才干完成金属铬的电堆积进程。
(3)镀铬需采用较高的阴极电流密度,又由于阴极及阳极之间存在少量的氢气及氧气,虽然铬酸的导电性较好,仍需求采用大于12V的电源,而其他镀种运用8V以下的电源即可。
(4)阳极不能用金属铬而是采用不溶性的铅或铅合金(Pb-Sb、Pb-Sn)。
镀液内由于堆积出铬及其它消耗,故铬的补充要依赖于添加铬酸来处置。
(5)镀铬液的分散才干及掩盖才干都极差。
欲取得平均的铬层,必需采用人工措施,依据零件的几何外形而设计不同的象形阳极、防护阴极及辅佐阳极。
(6)镀铬的操作温度和阴极电流密度有一定的依赖关系,改动二者的关系可取得不同功用的铬镀层。
镀铬进程还有三个特殊的现象:
阴极电流效率随铬酸浓度的降低而下降,
随温度降低而下降,
随阴极电流密度的提高而添加。
这些现象与镀铬的机理有关。
4镀铬的电极进程
镀铬液中Cr6+的存在方式依据铬酐浓度的不同而异,浓度高时,以三铬酸(H2Cr3O10)和四铬(H2Cr4O13)的方式存在;低浓度时以氢铬酸盐(HCrO4-)的方式存在,普通状况下(CrO3150g/L~400g/L),那么主要是以铬酸和重铬酸的方式存在:
2CrO3+H2O→H2Cr2O7(15-1)
CrO3+H2O→H2Cr2O4(15-2)
铬酸在水溶液中分二步电离:
H2CrO4=HCrO4-+H+K=4.1(15-3)
HCrO-=CrO42-+H+K=10-6(15-4)
当镀液的pH值<1,Cr2O72-为主要存在方式。
当pH值为2~6时,Cr2O72-与HCrO4-之间存在着以下平衡:
Cr2O72-+H2O=2HCrO4-=2H++2CrO42-(15-5)
2pH6
当pH值>6,CrO42-为主要方式,因此,镀铬时同时存在着CrO42-`HCrO4-`Cr2O72-`H+`Cr3+`SO42-等离子,其Cr2O72-与HCrO4-的含量取决于镀液的pH值和铬酐浓度。
由式(15-5)可知,当pH值减小或铬酐浓度添加时,平衡向左移动,即CrO42-含量添加;反之,平衡向HCrO4-添加的方向移动。
但是,欲了解镀铬的电极进程,必需查明上述离子是怎样参与反响的。
在论述镀铬的电极进程时,必需对以下效果作出合了解释。
(1)金属铬是从三价铬还是六价铬恢复的;假设是从六价铬恢复,那么终究是哪一种离于?
(2)六价铬如何在阴极上恢复成金属铬?
与此同时,阴极上又拌随着怎样的进程发作?
(3)镀铬液中,大批的局外阴离子和三价铬在铬的堆积进程中终究起什么作用?
(4)为什么同其它镀单金属的规律相反,即电流效率随CrO3浓度的添加、温度降低及阴极电流密度的降低而降低。
镀铬的阴极进程
虽然镀铬液较复杂,但铬的堆积机理甚为复杂。
关于金属铬是三价铬还是六价铬恢复的效果,依据文献已有定论。
Kasper经过用放射性铬(Cr51)作示踪原子的实验判定并被证明:
金属铬是从六价铬直接恢复的。
后来,Coughlin给出CrO3和1/2Cr2O3的生成自在能区分为-506.14KJ和-529.46KJ,说明六价铬要比三价铬稍易恢复。
至于六价铬的各种离子方式中,终究是哪一种放电构成金属铬,仍有不同的假定,迄今尚难定论。
综合有关资料,目前比拟分歧的看法是基于F.Muller提出并由R.Weiner等人开展的阴极胶体膜实际。
首先依据镀铬时的阴极极化曲线剖析各曲线段相应的电极反响。
用恒电势法测定的镀铬液(含硫酸或不含硫酸)阴极极化曲线示于图15-1。
当镀液中不含硫酸时(曲线1),阴极上仅析氢,不发作任何其它的恢复反响。
当镀液中含有大批硫酸时(曲线2),阴极极化曲线有几个曲线段组成,在不同的曲线段停止着不同的反响。
图15-1电流密度与阴极电势的关系
H2
有铬析出
Cr+3和H2少量氢气析出
Cr3+Cr3+发生
1一自250g/LCrO3镀铬液中取得;
2--自250g/LCrO3和5g/LH2SO4的镀铬液中取得。
在ab段,阴极上没有氢气析出和铬的恢复。
测定阴极区镀液的pH值小于1,存在的离子方式主要是Cr2O72-,此时的阴极反响为:
Cr2O72-+14H++6e→2Cr3++7H2O(15-6)
随着电极电势向负方向移动,反响速度不时添加,b点时抵达最大值。
电极电势到达b点以后,除了Cr2O72-恢复为CrO3+外,在阴极上氢气清楚地析出:
2H++2e→H2↑(15-7)
在bc曲线段,同时停止着Cr2O72-→Cr3+和H+→H2两个反响,但表征反响速度的电流密度却随着电极电势的变负而降低。
这与阴极胶体膜的构成有关。
因此,此时,析氢和Cr3+的存在,为阴极胶体膜的构成发明了条件,由于阴极外表构成了一层胶体膜,阻碍了电极反响的停止,使反响速度清楚降低;又由于镀液中的硫酸对阴极胶体膜有一定的溶解作用,胶体膜的构成和溶解不时停止,致使曲线出现异常。
由于氢的不时析出,使阴极外表左近镀液的pH值添加,使式(15-5)的平衡向右移动,Cr2O72-转变为HCrO4-,HCrO4-离子浓度添加。
当电极电势到达c点相对应的数值时,发作HCrO4-恢复为铬的反响:
,
HCrO4-+6e+3H+→Cr+4OH-(15-8)
在cd段,同时停止着(15-6)、(15-7)和(15-8)三个反响。
且随着电极电势向负方向移动,反响速度不时添加。
有人曾经测定过在cd曲线段某一点上消耗于三个反响中每一反响的电流量,说明六价铬恢复为金属铬的比例很小,在正常运用的电流密度范围内仅占总电流的13%-15%。
上述的讨论是基于HCrO4-直接放电而构成金属铬。
那么为什么在极化曲线上会出现反行程?
目前较能接受的是阴极胶体膜实际。
该实际以为镀铬的阴极反响,特别是图15-1中,当阴极
极化曲线抵达b点以后,由于阴极外表有氢气析出,使阴极外表左近镀液的pH值添加,一方面促使Cr2O72-转化为HCrO4-,另一方面随着氢气的析出当pH添加到3左右时,便发生了Cr(OH)3胶体堆积,它和六价铬一同组成了荷正电的碱式铬酸铬Cr(OH)3·Cr(OH)CrO4。
这是一种粘膜状物质,普通称为胶体膜,掩盖在阴极外表,所以,又称阴极膜或阴极胶体膜。
其结构大致为:
阴极胶体膜结构表示图
从图15-1可知,当曲线2抵达b点以后就有利于生成Cr3+反响,同时氢气的析出也增多,形成阴极外表pH值增大,这就为阴极胶体膜的构成发明了条件。
阴极外表构成的薄膜,阻化了电极进程,虽然阴极电势向负方向移动,但电极反响速度确在不时下降,故出现bc段的回行程,为阴极电势大致在1V时,此时已到达析铬的析出电势。
因此,胶体膜的存在是Cr6+恢复为Cr0的必要条件。
但这还不是充沛条件,假设胶体膜十分致密,那么只能由H+经过,而阻止了HCrO4-的经过,达不到析出铬的目的。
为此在溶液中必需参与SO42–,由于SO42–吸附在阴极胶体膜上,使胶体膜溶解,即生成了易溶于水的化合物。
胶体膜的溶解使阴极外表局部暴露。
而且,在这些局部区域的电流密度较大,其电极电势也较负,促使HCrO4-能在阴极上放电而恢复出金属铬。
所以只要当阴极外表一直存在着阴极胶体薄膜的生成和溶解的交替进程,才干完成铬的电堆积。
阴离于SO42–的存在不只促进了Cr3+的生成,为阴极胶体膜的构成发明了条件,而且会使胶体膜溶解。
这种矛盾性的影响肯定招致阴离子只要在一个适宜的浓度下才干发扬它的最大成效。
当SO42–浓度太低时,胶体膜不易溶解,反响(15–6)和(15–8)受阻,反响(15–7)的析氢进程占相对优势,故电流效率降低;当SO42–浓渡过高时,胶体膜随之变薄,与析氢的同时,有利于反响(15–6)的停止,也使电流效率降低。
阴极胶体膜的特性是随着镀液的组分、电流密度和温度的变化而变化,从而会惹起电流效率和堆积层特性的变化。
镀铬的阳极进程及阳极
镀铬时采用不溶性阳极。
不用铬阳极的缘由是:
①用铬做阳极时,阳极金属铬溶解的电流效率大大高于阴极金属铬堆积的电流效率,势必形成镀液中六价铬离子少量积聚,使其组成极不动摇、难以控制;②铬存在着几种价态,铬阳极溶解成不同价态,并以Cr3+为主的离子方式进入镀液,形成镀液内Cr3+浓度降低,使镀铬进程难以正常停止;③金属铬的脆性大,难以加工成各种外形。
可以作为镀铬用的不溶性阳极资料有铂、铅、铅锑合金(含锑6%-8%)、铅锡合金(含锡6%-8%)、镀铅的钢板及镀铅的钢丝等,金属铂价钱昂贵,不宜在工业消费中运用。
铅虽然能大批地溶解在铬酸中,但由于铬酸铅的溶解度很小,铅的外表迅速构成一层铬酸铅黄膜(PbCrO4),阻止了铅的继续溶解.
可以作为镀铬用的不溶性阳极资料有铂、铅、铅锑合金(含锑6%-8%)、铅锡合金(含锡6%-8%)、镀铅的钢板及镀铅的钢丝等,金属铂价钱昂贵,不宜在工业消费中运用。
铅虽然能大批地溶解在铬酸中,但由于铬酸铅的溶解度很小,铅的外表迅速构成一层铬酸铅黄膜(PbCrO4),阻止了铅的继续溶解,因此铅就构成动摇不溶性阳极。
构成的铬酸铅膜,会使槽电压降低,严重时形成阳极不导电、终止镀铬进程。
因此,不消费时,宜将阳极从镀槽中取出,浸在清水槽中。
还应经常洗刷,除去铬酸铅黄膜。
假定黄膜结实,可在碱液中浸几天,待膜硬化后,再刷洗除去。
此外,镀铬液的分散才干和掩盖才干较差,必需留意阳极的外形和排布。
在电镀复杂零件时,宜采用象形阳极或辅佐阳极。
镀铬进程中,阳极上发作的反响有:
2H2O–4e→O2+4H+(15–10)
2Cr3++7H2O–6e→Cr2O72-+14H+(15–11)
Pb+7H2O–4e→PbO2+4H+(15–12)
当镀液中三价铬含量过高时,可采用大面积阳极和小面积阴极的方法停止电解处置,以此来降低镀液中的三价铬的含量。
在日常消费中,控制一定的阳极面积和阴极面积之比,使在阴极上发生的过量的Cr3+离子基本上都在阳极被氧化掉,从而使镀液中的三价铬含量维持在一定的范围内。
实际阅历证明,阳极面积与阴极面积之比维持在2:
1或3:
2较为适宜。
还需指出,由于反响(15–12)的发作,阳极外表掩盖一层暗褐色的二氧化铅,这是一种正常的现象。
这层膜不同于黄色铬酸铅膜,它可导电并维护阳极外表免遭铬酸浸蚀而构成难以导电的铬酸铅黄膜。
5镀铬层的结构与功用
镀铬层的组织和裂纹网的构成
镀铬层的结构与其他镀层不同,镀层的结构对其运用功用也有很大的影响,镀层的结构与功用可以经过适外地调整电镀参数及镀后处置来取得。
铬堆积的最后阶段,即铬层很薄时(<0.5/µm)有很多的孔隙。
随着厚度的添加。
孔隙尺寸不会改动,但铬层会发作不规那么的开裂,直至构成垂直于金属外表的网状裂纹。
当裂纹铬层上逐渐被更多的铬所掩盖,那么每一层铬又会开裂,最后构成铬层的网状裂纹组织。
厚的铬层用肉眼观察时,普通也是平滑光亮,但是在显微镜下观察,其外表就显示出少量的裂纹状圆顶形突出物,裂纹中央带构成阴极薄膜的各种化学成分,并且被新堆积的铬镀层所掩盖。
铬层网状裂纹结构的发生可解释如下:
在铬在堆积进程中,总随同着氢的析出。
所以,铬堆积的初期,总是构成六方晶格的氢化铬(Cr2H或CrH2)或许面心立方晶格CrH或CrH2。
这种晶体组织是介动摇的,只要当晶粒尺寸较小时才干存在,一旦晶体尺寸抵达某一临界尺寸时,它将自发地转变为愈加动摇的体心立方晶格。
从六方晶格到体心立方晶格的相变,体积增加了大约15%。
与此同时,不动摇氢化铬分解成金属铬和氢。
只需基体金属,特别是对氢敏感的铁或镍还未被铬层掩盖,那么氢就被基体金属吸收,并渗入基体金属外部而发生内应力。
在这种内应力和氢化铬相变惹起铬层体积变化的共同作用下,使铬层具有较大的内应力,并随着铬层厚度的添加而添加,
有人测得2µm厚铬层的拉应力为13500MPa,压应力为2200MPa,普通镀层拉应力在0~240MPa。
因此,当铬层的内应力最后超越铬层的强度极限时就惹起铬层开裂,出现所谓铬层组织的多孔性和裂纹网。
镀铬液组成、温度及电流密度对铬镀层的裂纹组织带来较大的影响,当CrO3/SO42-的比值增大时,裂纹网的密度变小,这种影响特别是在温度为50~60℃的范围时最为清楚。
由此可知,在硫酸含量不变时添加铬酐浓度,或许铬酐浓度不变时增加硫酸浓度,都会使裂纹网变疏。
温度对铬层裂纹组织的影响最大。
普通规律是温度降低,铬层的裂纹网变疏。
电流密度只是在CrO3/SO42-比值较小和温度较高时,才显示它对裂纹网组织的影响。
硬度和耐磨性
铬镀层的特殊结构赋予它十分高的硬度。
普通光亮镀铬的硬度大致为HV900–1000,最硬的镀铬层能到达刚玉的硬度,是其他金属-镍、钴硬度的两倍,超越氮化钢和渗氢钢的硬度。
显微硬度的数值在某种水平上取决于所采用的载荷大小,以及镀层必需有足够的厚度以便经受住载荷。
在软基上的薄铬镀层上,所测量的仅显示了基体金属的硬度,在淬火钢上运用50g~100g载荷时,要求铬层厚度大于30µm较为适宜。
将铬镀层加热温度在500℃以下时,其硬度降低不大。
只要当加热到超越此温度时,硬度才清楚降低。
理想上,金属的硬度同其耐磨性并不存在着正比关系。
由于不只仅是硬度的大小影响耐磨性的好坏,金属延展性和塑性也影响耐磨性。
依据Wahl等人的研讨结果,硬度和耐磨性的关系示于图15–2。
从图中可以看出,磨掉40单位的体积刚好相应于HV400~900,此外,硬度HV900那么相应于20~40单位体积的磨损。
Eilender的研讨说明,硬心为HV750~800的铬层具有较大的耐磨性,因此,在此硬度范围内,磨损量最低(图15–3)。
图15-2电堆积铬层硬度与耐磨性之间的关系[Wahl]图15-3电堆积铬层硬度与耐磨性之间的关系[Eilender]
镀铬层对其他金属的摩擦系数比拟低,这是镀铬层被用于轴、活塞环、内燃机汽缸套以及其他相似运用的重要缘由,表15–1列出了与不同金属相配的摩擦系数
表15–1不同金属相配的摩擦系数
金属
静摩擦系数
滑动摩擦系数
金属
静摩擦系数
滑动摩擦系数
镀过铬的钢与镀过铬的钢
镀过铬的钢与巴比特合金
镀过铬的钢与钢
钢与巴比特合金
巴比特合金与巴比特合金
钢与钢
0.14
0.15
0.17
0.25
0.54
0.30
0.12
0.13
0.16
0.20
0.19
0.20
亮铬镀层与铸铁
亮铬镀层与青铜
亮铬镀层与巴比特合金
淬火钢与铸铁
淬火钢与青铜
淬火钢与巴比特合金
0.06
0.05
0.08
0.22
0.11
0.19
镀铬层中的气体含量
电堆积铬层经常有清楚含量的氢和氧。
气体含量的多少取决于堆积条件,特别是温度。
随着温度的提高,氢气量降低。
在电流密度为50A/dm2,温度区分为35℃、55℃和80℃的条件下,获取铬层的氢含量区分为0.07%、0.05%和0.03%。
铬层中的氢对铬层的硬度没有清楚影响,但对金属的脆性却影响很大。
铬层中绝大局部的氢不是以间隙相的固溶体方式,而是以吸收在晶界的裂纹网内的方式存在。
假定把铬层加热到200℃时,铬层内的氢可被除去70%,加热温度更高时可以除去98%。
因此,为消弭脆性,常在200℃左右的油浴中将铬层热处置2h~3h,有时还可以在加热炉中以高达300℃的温度停止热处置3h~5h。
氧含量也取决于温度。
在规范镀铬液中,20℃、50℃和85℃下取得铬层的氧含量区分为1%、0.4%和0.1%。
氧主要以氧化物夹杂于镀层中。
腐蚀防护功用
金属铬在空气中很易被钝化,外表钝化的铬层其电极电势向正的方向移动,与基体金属相比拟,显示贵金属功用,又由于薄的镀铬层外表孔隙率高及布满裂纹。
在组成腐蚀电池时铬层成为阴极性镀层,如独自采用镀铬层作为防护镀层是不可取的。
由此可知。
抑制孔隙和增加裂纹构成的一切条件均有利于提高镀铬层的耐蚀性。
镀铬层的孔隙率随着厚度的添加而增加,但裂纹依然存在,为提高镀铬层耐蚀性,不希望裂纹垂直到基体金属。
普通状况下,单一的镀铬层厚度在30µm以上,就能防止大气腐蚀,在较恶劣的环境下,必需有底镀层(如镀铜、镀镍等)或采用双层铬工艺才较为牢靠。
6镀铬溶液组成和操作条件
1)镀铬溶液的组成
镀铬溶液的组成很复杂,通常仅有两种成分,即铬酐及硫酸(也可以是F–离子、SiF62–或其他的阴离于)。
各种镀铬溶液的组成及操作条件列于表15-2。
表中所列出的普通镀铬溶液亦称〝Sargent〞镀铬溶液。
镀液成分最复杂,目前运用最
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