這類鍍液具有電流效率高(270A),允許電流密度范圍大(高達80~100A/dm2),鍍液的分散能力和覆蓋能力好,沉積速度快等優點,故又稱“高速自動調節鍍鉻”。但鍍液的腐蝕性強。
④快速鍍鉻液在普通鍍鉻液基礎上,加入硼酸和氧化鎂,允許使用較高的電流密度,從而提高了沉積速度,所得鍍層的內應力小,與基體的結合力好。
⑤四鉻酸鹽鍍鉻液這類鍍液的鉻酐濃度較高,鍍液中除含有鉻酐和硫酸外,還含有氫氧化鈉和氟化鈉,以提高陰極極化作用。添加檸檬酸鈉以掩蔽鐵離子。這類鍍液的主要優點是電流效率高(35%以上),沉積速度快、
鍍液的分散能力好,但鍍液只在室溫下穩定,操作溫度不宜超過24℃,采用高電流密度時需冷卻鍍液;鍍層的光亮性差,硬度較低,鍍后需經拋光才能滿足裝飾鉻的要求。
⑥常溫鍍鉻鍍液由鉻酐和氟化物(NH4F或NaF)組成,也可加入少量的硫酸。這種鍍液的工作溫度(15~25℃)和電流密度(8~12A/dm2)低,沉積速度慢,適用于薄層電鍍。其電流效率和分散能力較高,可用于掛鍍和滾鍍。
⑦低濃度鉻酸鍍鉻鍍液中鉻酐濃度較標準鍍鉻液低5倍,可大大降低對環境的污染。電流效率及鍍層的硬度介于標準鍍鉻液和復合鍍鉻液之間,其覆蓋能力和耐蝕性與高濃度鍍鉻相當。但鍍液的電阻大,槽電壓高,對整流設備要求嚴格,同時鍍液的覆蓋能力有待提高。
⑧三價鉻鍍鉻鍍液中以Cr3+化合物為主鹽,添加絡合劑、導電鹽及添加劑。該工藝消除或降低了環境污染,鍍液的分散能力和覆蓋能力較鉻酸鍍液高,陰極電流效率有所改善;可常溫施鍍;槽壓低;電鍍不受電流中斷的影響。但鍍液對雜質敏感,鍍層的光澤較暗,鍍層厚度為幾微米,并不能隨意增厚;鍍層的硬度低,鍍液成分復雜不利于維護。
⑨稀土鍍鉻液在傳統鍍鉻液的基礎上加入一定量的稀土元素及氟離子。采用稀土元素可降低鉻酐的濃度、拓寬施鍍溫度范圍(10~50℃)及陰極電流密度范圍(5~30A/dm2),降低槽壓,改善鍍層的光亮度及硬度。使鍍鉻生產實現低溫度、低能耗、低污染和高效率,即所謂的“三低一高”鍍鉻工藝。但對于鍍液的穩定性和可靠性,目前尚有不同的看法,尤其是對其機理的研究還有待深入。 [1]

當電流密度不變時,電流效率隨溫度升高而下降;若溫度固定,則電流效率隨電流密度的增大而增加。然而,當鉻酸酐與硫酸根離子比值減小時,變化相應變小。因此鍍硬鉻時,在滿足鍍層性能的前提下,通常采用較低的溫度和較高的陰極電流密度,以獲得較高的鍍層沉積速度。溫度一定時,隨電流密度增加,鍍液的分散能力稍有改善;與此相反,電流密度不變,鍍液的分散能力隨鍍液溫度升高而有一定程度的減小。生產上一般采用中等溫度(45~60℃)與中等電流密度(30~45A/dm2)以得到光亮和硬度較高的鉻鍍層。盡管鍍取光亮鍍層的工藝條件相當寬,考慮到鍍鉻液的分散能力特別差,在形狀復雜的零件鍍裝飾鉻或硬鉻時,欲在不同部位都鍍上厚度均勻的鉻層,必須嚴格控制溫度和電流密度。當鍍鉻工藝條件確定后,鍍液的溫度變化較好控制在土(1~2)℃之間。

鍍鉻工藝種類眾多,按其用途可作如下分類。
①防護一裝飾性鍍鉻 防護一裝飾性鍍鉻俗稱裝飾鉻,鍍層較薄,光亮美麗,通常作為多層電鍍的較外層,為達到防護目的,在鋅基或鋼鐵基體上必須先鍍足夠厚的中間層,然后在光亮的中間層上鍍以0.25~0.5μm的薄層鉻。常用的工藝有Cu/Ni/Cr、Ni/Cu/Ni/Cr、Cu-Sn/Cr等。經過拋光的制品表面鍍裝飾鉻后,可以獲得銀藍色的鏡面光澤。在大氣中經久不變色。這類鍍層廣泛用于汽車、自行車、縫紉機、鐘表、儀器儀表、日用五金等零部件的防護與裝飾。經過拋光的裝飾鉻層對光有很高的反射能力,可用作反光鏡。在多層鎳上鍍微孔或微裂紋鉻,是降低鍍層總厚度,獲得高耐蝕性防護一裝飾體系的重要途徑,也是現代電鍍工藝的發展方向。
②鍍硬鉻(耐磨鉻) 鍍層具有極高的硬度和耐磨性,可延長工件使用壽命,如切削及拉拔工具,各種材料的壓制模及鑄模、軸承、軸、量規、齒輪等,還可用來修復被磨損零件的尺寸公差。鍍硬鉻的厚度一般為5~50μm,也可根據需要而定,有的高達200~800μm。鋼鐵零件鍍硬鉻不需要中間鍍層,如對耐蝕性有特殊要求,也可采用不同的中間鍍層。
③鍍乳白鉻鍍鉻層呈乳白色,光澤度低、韌性好、孔隙低、色澤柔和,硬度比硬鉻和裝飾鉻低,但耐蝕性高,所以常用于量具和儀器面板。為提高其硬度,在乳白色鍍層表面可再鍍覆一層硬鉻,即所謂雙層鉻鍍層,兼有乳白鍍鉻層和硬鉻鍍層的特點,多用于鍍覆既要求耐磨又要求耐腐蝕的零件。
④鍍松孔鉻(多孔鉻) 是利用鉻層本身具有細致裂紋的特點,在鍍硬鉻后再進行機械、化學或電化學松孔處理,使裂紋網進一步加深、加寬。使鉻層表面遍布著較寬的溝紋,不僅具有耐磨鉻的特點,而且能有效地儲存潤滑介質,防止無潤滑運轉,提高工件表面抗摩擦和磨損能力。常用于受重壓的滑動摩擦件表面的鍍覆,如內燃機汽缸筒內腔、活塞環等。
⑤鍍黑鉻黑鉻鍍層色黑具有均勻的光澤,裝飾性好,具有良好消光性;硬度較高(130~350HV),在相同厚度下耐磨性比光亮鎳高2~3倍;其抗蝕性與普通鍍鉻相同,主要取決于中間層的厚度。耐熱性好,在300℃以下不會變色。黑鉻層可以直接鍍覆在鐵、銅、鎳及不銹鋼表面,為提高抗蝕性及裝飾作用,也可用銅、鎳或銅錫合金作底層,在其表面上鍍黑鉻鍍層。黑鉻鍍層常用于鍍覆航空儀表及光學儀器的零部件、太陽能吸收板及日用品的防護與裝飾。

2)鍍后除氫
由于鍍鉻的電流效率低,在陰極上大量析出氫氣,對于易析氫的鋼鐵部件,應在鍍后180~200℃的溫度,除氫3h,以避免發生氫脆。
3)鍍液中雜質影響及去除鍍鉻電解液中常見的有害雜質主要是Fe3+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Ni2+等金屬離子和Cl-、NO3-。
金屬離子主要來源于沒有被鉻層覆蓋部位金屬的溶解、落入鍍槽中的零件未及時打撈而溶解以及陽極浸蝕等。當金屬離子積累到一定含量時,將給鍍鉻工藝帶來很大的影響,如鍍層的光亮范圍縮小,電解液的分散能力降低,導電性變差等。鍍液對雜質的容忍量隨鉻酐濃度的增加而增加,所以低濃度鍍液對雜質極為敏感。當鍍液中Fe3+超過15~20g/L,Cu2+超過5g/L,Zn2+超過3g/L時,鍍液必須進行處理。采用低電流密度處理能收到一定的效果。
在鍍鉻過程中陰極電流密度與溫度之間存在著相互依賴的關系。在同一溶液中鍍鉻時,通過調整溫度和電流密度,并控制在適當的范圍內,可以獲得光亮鉻、硬鉻和乳白鉻三種不同性能的鍍鉻層,如圖4-20所示。在低溫高電流密度區,鉻鍍層呈灰暗色或燒焦,這種鍍層具有網狀裂紋、硬度大、脆性大;高溫低電流密度區,鉻層呈乳白色,這種組織細致、氣孔少,無裂紋,防護性能較好,但硬度低,耐磨性差;中溫中電流密度區或兩者配合較好時,可獲得光亮鍍鉻層,這種鉻層硬度較高,有細而稠密的網狀裂紋。

(1)防護一裝飾性鍍鉻
防護一裝飾性鍍鉻不僅要求鍍層在大氣中具有很好的耐蝕性,而且要有美麗的外觀。
這類鍍層也常用于非金屬材料的電鍍。
防護一裝飾性鍍鉻可分為一般防護裝飾鍍鉻與高耐蝕性防護裝飾鍍鉻。表4—28列出防護裝飾性鍍鉻的工藝規范。
裝飾性鍍鉻的工藝條件也取決于欲鍍的基體金屬材料??筛鶕w材料的不同適當調整工作溫度和陰極電流密度。

(1)鍍液中各成分的作用
1)鉻酐
鉻酐的水溶液是鉻酸,是鉻鍍層的惟一來源。實踐證明,鉻酐的濃度可以在很寬的范圍內變動。例如,當溫度在45~50℃,陰極電流密度10A/dm2時,鉻酐濃度在50~500g/L范圍內變動,甚至高達800g/L時,均可獲得光亮鍍鉻層。但這并不表示鉻酐濃度可以隨意改變,一般生產中采用的鉻酐濃度為150~400g/L之間。鉻酐的濃度對鍍液的電導率起決定作用,在每一個溫度下都有一個相應于較高電導率的鉻酐濃度;鍍液溫度升高,電導率較大值隨鉻酐濃度增加向稍高的方向移動。因此,單就電導率而言,宜采用鉻酐濃度較高的鍍鉻液。但采用高濃度鉻酸電解液時,由于隨工件帶出損失嚴重,一方面造成材料的無謂消耗,同時還對環境造成一定的污染。而低濃度鍍液對雜質金屬離子比較敏感,覆蓋能力較差。鉻酐濃度過高或過低都將使獲得光亮鍍層的溫度和電流密度的范圍變窄。含鉻酐濃度低的鍍液電流效率高,多用于鍍硬鉻。較濃的鍍液主要用于裝飾電鍍,鍍液的性能雖然與鉻酐含量有關,較主要的取決于鉻酐和硫酸的比值。
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