电镀技术

电镀技术

六价铬电镀工艺

 

一、概述

铬镀层具有良好的物理性能及化学性能,特别是应用于装饰性电镀的表层,能长久的保持光泽及颜色不变。对钢铁基体而言,铬镀层属于阴极性机械保持层,一般不能单独用于防护性电镀,通常作为防护—装饰性多层镀层结构的表层。例如,镀铜//铬、镀镍///铬,以及镀合金/铬等。只有单纯为提高表面硬度及耐磨性能时才直接采用铬镀层。

镀铬按用途和铬镀层的特点分为两类:一类为装饰性镀铬,另一类为功能性镀铬,如镀硬铬、镀黑铬及镀松孔铬等。功能性镀铬,则主要目的是增加某些零部件表面硬度、提高耐磨性能,或根据制品表面所需要的特殊功能,如防止光的反射及改善摩擦条件等,而采用的功能性镀铬。装饰性镀铬,多应用在机械零件、轻工制品、仪表、医疗器械以及光学仪表等,以提高装饰性能、抗腐蚀性能和使用寿命。   

                                



二、镀液成分

铬酐:是普通镀铬液的主要成分,铬酐中常含有硫酸根,一般硫酸根含量小于0.2%。通常镀铬液中,铬酐浓度在100-450g/L范围变动,当工艺条件一定时,铬酐浓度变化越小越好。铬酐浓度高,镀液导电率高,镀液分散能力较好,对铬酐浓度变化和杂质的敏感度小。铬酐浓度低,电流效率较高,所得镀层的硬度较高。

硫酸:硫酸根是镀铬的催化剂,它的作用是降低阴极表面铬酸盐的电阻,控制铬酸盐膜的生成,加速六价铬还原成金属铬的过程。硫酸根与铬酐浓度需保持一定比例,普通镀铬液中,一般铬酐:硫酸=100:1。硫酸含量太低,低电流区呈现褐色或彩虹色;硫酸含量太高,电流效率下降,阴极析氢严重,镀液分散能力下降,如果被镀表面有小孔,出现空边缘物镀层。多余的硫酸根可用碳酸钡除去,2g碳酸钡可沉淀1g硫酸根。

三价铬:镀液中的三价铬一般为总铬的质量分数0.5-2%,少量三价铬对改善镀液分散能力有利,三价铬含量高,超过7g/L,光亮镀层的电流密度范围变小,太高时将使镀层无光泽、粗糙,且槽电压显著增大。过多的三价铬多是由于阳极面积不够大所致。

抑雾剂:由于镀铬液电流效率底,阴极上析出大量的氢气,阳极上析出氧气,这些气体逸出时夹带镀液进入空气中,形成刺鼻的浓雾,造成对环境对人体的危害。正常镀铬所添加的铬酐仅1/6得到利用,而5/6都逸入空气和流入洗涤水中。

 

三、镀铬电解液中有害杂质的影响及净化

  铁杂质:大于8mg/L时,镀层光亮范围窄,深度能力降低,高电流区容易烧焦,更换部分电解液,或采用高强度阳离子交换树脂吸附

②铜杂质:大于6mg/L时,镀层光亮范围窄,深镀能力降低,高电流区有黑色物沉积,处理方法同铁杂质。

③镍杂质:大于3mg/L时,电解液深镀能力差,电阻增大,镀层光亮范围变窄,处理方法同铁杂质。

④锌杂质:大于5mg/L时,镀层光亮范围缩小,电流不稳定,镀层有褐色麻点,处理方法同铁杂质。

⑤氯根杂:大于0.3mg/L时,镀层发花,深镀能力下降在60~65℃条件下用电解法处理

⑥硝酸根:大于0.05mg/L时,镀层发黑,无光,电流效率下降除掉硫酸根后,在65~70℃条件下,用大电流长时间电解处理

 

四、六价铬常见故障及处理方法

故障现象

原因分析

 

硫酸根

电流

温度

三价铬

铬酐含量偏低

金属杂质偏高

前处理不良

氯离子过多

挂具接触不良

镀层粗糙,边角有颗粒、毛刺

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层边角烧焦

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层呈乳白色

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层不光亮,色泽暗

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层发花或呈暗色

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀件低电流区无镀层

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层沉积速度缓慢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

电解液呈暗黑色,深度能力差

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层有裂纹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层有彩虹色污点

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层表面色泽差,色泽暗,有斑点

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层产生黑色条纹,并有大量气泡析出

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀件局部无镀层沉积

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层结合力差

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

排除方法

加碳酸钡处理

补充硫酸

降低电流密度

提升电流密度

降低镀液温度

提高镀液温度

利用大阳极小阴极电解

利用小阳极大阴极电极电解

补充铬酸酐

稀释并更新部分电解液

加强前处理工序

利用碳酸银沉淀或升高温电解

检查挂具并更换