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       镀铬层是一种高硬度、高耐磨性的镀层,又具有较好的耐热性及良好的化学稳定性。由于镀铬层的良好性能,在工业上获得了广泛应用。

       特别在航空制造业的军民机生产中,占有重要地位。镀铬层属于单金属电镀。与其他单金属镀层比较,镀铬过程比较复杂,而且有很多特点。

       早镀铬过程中,是有铬酸来提供获得镀层金属所需的铬离子,镀铬所使用的阴极电流密度很高,电流效率低(13%左右),温度与电流密度要严格配合,可以通过改变二者的关系在同一镀液中获得光亮镀层。

       镀铬不采用金属铬作为阳极,而是用纤锑合金不溶性阳极,镀铬点解液的分散能力极差。以上这些,给电镀铬层的质量带来了比较多的影响。

       1、镀前处理

       为了获得较为理想的镀层,合理的镀前处理是电镀极为重要的一个环节。金属零件从原材料到加工成型,不可避免的要与各种油类介质接触。

       生产实践证明,油脂清洗不干净是影响镀层质量的重要因素。同是,金属基体在空气中会生成一层比较致密的氧化膜,只有去除金属基体上的氧化膜,使其表面达到活化状态,才能够进行正常的电镀。

       因此,零件表面任何的微量污染,都会降低镀铬层在机体上的附着力。同时,抛光机体表面也是镀铬前出来及重要的一个工序,它可以是镀铬层更加均匀光亮。

       2、镀液各成分的影响

       铬酐浓度时影响镀铬层的一个重要因素,其含量对溶液的导电性及电流效率有较大影响。

       铬酐含量高,导电度增加。铬酐浓度高则电流效率随之下降,镀层裂纹数量相对减少,意味着防腐蚀能力的提高。

       硫酸的影响:硫酸在镀铬溶液中是一种不可缺少的成分。如果没有酸根的存在,阴极上就不会有铬沉积出来。但是,重要的并不是硫酸在镀铬液中的绝对喊啦,而是铬酐与硫酸的浓度比。即:控制在CrO3/H2SO4=100:1

       镀铬溶液中还应该严格控制三价铬的含量。三价铬的不足,难以获得你满意的镀层,过多的三价铬会缩小光亮范围,降低溶液的导电性。

       3、镀铬液杂质的影响

       镀铬液中常见的杂质主要有金属阳离子杂志,主要有铁、铜、铅等等。这些杂质以离子的形式存在于镀铬液中。

       它们常常通过下列途径被引入镀液:镀件上没有被覆盖部位金属的溶解、零件掉入镀槽中未及时打捞而溶解、阳极材料的腐蚀、零件在阳极活化处理时溶解的金属离子等。

       这些金属离子都会降低电解液的导电率,使镀液深镀能力下降,也会使获得光亮镀层的电流密度变窄。当铁离子含量超过了15g/L的时候,镀液就不能在继续使用。

       镀铬液中常见的阴离子杂质有:氯离子、硝酸根离子,它们通常由配制槽液的生产用水引入,以及镀件在镀前出来清洗不彻底而引入镀液中。

       氯离子含量过高,将恶化镀液的分散能力,深镀能力,使镀层粗糙、发灰,甚至出现花斑。还会使镀槽的铅衬里溶解和阳极溶解,增加镀液中的杂质。同样,含量很低的硝酸根离子就能使镀铬层发灰、无光泽,破坏镀槽的铅衬里和阳极溶解。

       4、槽液温度和电流密度的影响

       镀铬时的工艺条件:温度和电流密度对光亮区范围电流效率、分散能力和镀层性能都有显著影响,并相互制约。可以通过改变两者的关系而获得不同镀铬层外观以及不一样的性能。

       如低温高电流为:镀铬层灰暗色、烧焦具有网状裂纹、高硬度、脆性大;高温低电流:镀铬层呈乳白色、镀铬层组织细密、孔斜率小、无裂纹、防护性能好,但硬度低、耐磨性差。

       中温中电流为:两者配合较好,可以获得光亮铬层,这种铬层硬度较高,有细而密的网状裂纹。

       5、电镀操作细节的影响

       (1)零件预热:

       无论什么基体材料,特别是较大的零件,在镀铬前需要进行预热,使其温度接近或等于镀液温度。

       镀铬时电镀的时间比较长,镀层较厚,硬铬镀层的内应力大而且硬度高。而基体金属和铬的膨胀系数差别太大,如不进行预热而直接电镀容易造成基体金属受热膨胀,而产生镀铬层脱皮的现象。、

       (2)零件的装挂方法:

       镀铬液的分散能力差,为了获得俊宇的镀层,一方面需要抛光零件表面,使其表面电流分布更加均匀;另一方面,装挂时,挂具应该有足够的截面积。

       且与导电部位接触良好。对复杂零件必须采用辅助阳极,象形阳极和保护阴极。采用合理的装挂方法,会达到事半功倍的操作效果。在实际生产过程中,会大大提高零件的生产进度,节约成本。

       (3)阳极活化、阴极活化及阶梯式施加电流方式:

       对表面有较厚氧化膜的镀硬铬零件或者电镀时中途断电的零件,将零件在阳极电流下进行短时间的阳极活化处理,使氧化膜在电流作用下化学溶解,表面变得微观粗糙,再将零件迅速转为阴极,以阶梯式电流操作,正常施镀便可获得结合力良好的镀层。

       对于含镍、铬较高的合金及不锈钢电镀硬铬时,应采用比正常电流密度小很多倍的阴极小电流,进行阴极活化出来,然后,再逐步升高电流密度致正常值。

       对于铸铁件镀硬铬,由于铸铁中含有大量的碳,氢在碳上析出的过电位比较低,因此,铸铁件镀铬时,氢离子将优先在表面上还原而大量析出氢气泡,影响了金属铬的电沉积。

       因此,对于铸铁件镀硬铬,必须采用冲击电流。使其表面驯熟生成一层金属铬,然后再回复到正常的电流密度下操作。

       6、电源波形的影响

       镀铬工艺需要理想的电流输出波形来提高工艺的可靠性和完整性。输出波形平直及频率的提高,能够保证镀层的结晶细致、孔斜率小、结合力好,提高光亮度、平整度。

因此,镀铬工艺的电源,要求低纹波系数的整流电源,如直流发动机、三项全波整流电源。

       7、零件表面残余应力的影响

       零件表面残余应力对硬铬的结合力有较大的影响。由于零件在机械加工过程中同时也会增加内应力。

镀铬前没有进行消除应力的热处理工艺(200-230℃,1-2小时),就容易造成度册剥落,这一点已经在生产实践中得到证明。

       8、镀后处理及磨削加工的影响

       许多零件在镀铬后还要进行磨削加工,以达到精度和使用要求。磨削加工的不当面使局部发热,会导致铬层产生内应力而影响镀层的结合力。

       除氢的目的是要降低镀铬层的脆性和基体金属在电镀时产生的氢脆。除氢应该坐在电镀后尽可能短时间内,在油或者空气介质中进行。

       常见故障的防止与解决办法

       由于上述原因造成镀铬过程中的诸多产品缺陷以及质量隐患,如何防止和处理影响镀铬质量的因素,对常见故障的防止与解决,结合生产实际情况,列出以下一些主要方法:

       1.光亮度差:升高镀液的温度、调整三价铬的含量;

       2.边缘烧焦:降低电流密度、提高镀液温度、用碳酸钡去除过多的硫酸;

       3.覆盖能力差:用碳酸钡沉淀过高的硫酸、小阳极大阴极通电处理、降低镀液温度;

       4.表面有棕色斑点:补充硫酸、小阳极大阴极电解;

       5.镀层有裂纹:减少镀层厚度、提高镀液温度;

       6.镀层发花或者呈暗灰色:加强镀前处理、提高镀液温度、用碳酸钡去除沉淀;

       7.结合力差:用钢丝刷刷除或用碱液阴极电解去除、正确计算导电截面积;

       8.大面积零件中心无镀层:提高冲击电流、阶梯式送电、用碳酸钡处理槽液;

       9.镀层表面粗糙,沉积速度慢:提高零件表面光洁度、降低阴极电流密度;

       10.镀层黑暗无光泽,便面有麻点:大阳极小阴极处理槽液、分析补充硫酸、沉淀重金属。

       总 结     

       镀铬层由于具有一系列的性能而得到了广泛的应用,随着机械制造业的发展,镀铬层的用量越来越大。

       但是,传统的镀铬工艺使用的电解液都是由剧毒的铬酐配制。大量的废水和废气对人与环境都构成了很大伤害。

       近年来,广大电镀工作者对镀铬工艺做了大量研究,其中出现了比如:低浓度铬酐镀铬、三阶铬盐镀铬、稀土镀铬、有机添加剂镀铬以及代铬镀层等等新工艺。

       我们相信,随着科技的发展和研究的深入,更完善、更环保的新一代电镀铬工艺必将诞生。