電鍍鍍鉻電源五、鍍鉻層的結(jié)構(gòu)與性能

1.鍍鉻層的組織和裂紋網(wǎng)的形成

鍍鉻層的結(jié)構(gòu)與其他鍍層不同，鍍層的結(jié)構(gòu)對其使用性能也有很大的影響，鍍層的結(jié)構(gòu)與性能可以通過適當?shù)卣{(diào)整電鍍參數(shù)及鍍后處理來獲得。

鉻沉積的最初階段，即鉻層很薄時(<0.5/μm)有很多的孔隙。隨著厚度的增加?？紫冻叽绮粫淖?，但鉻層會發(fā)生不規(guī)則的開裂，直至形成垂直于金屬表面的網(wǎng)狀裂紋。當裂紋鉻層上逐漸被更多的鉻所覆蓋，則每一層鉻又會開裂，最后形成鉻層的網(wǎng)狀裂紋組織。厚的鉻層用肉眼觀察時，一般也是平滑光亮，然而在顯微鏡下觀察，其表面就顯示出大量的裂紋狀圓頂形突出物，裂紋中央帶形成陰極薄膜的各種化學成分，并且被新沉積的鉻鍍層所覆蓋。

鉻層網(wǎng)狀裂紋結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生可解釋如下：在鉻在沉積過程中，總伴隨著氫的析出。所以，鉻沉積的初期，總是形成六方晶格的氫化鉻(Cr2H或CrH2)或者面心立方晶格CrH或CrH2。這種晶體組織是介穩(wěn)定的，只有當晶粒尺寸較小時才能存在，一旦晶體尺寸到達某一臨界尺寸時，它將自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楦臃€(wěn)定的體心立方晶格。從六方晶格到體心立方晶格的相變，體積縮小了大約15%。與此同時，不穩(wěn)定氫化鉻分解成金屬鉻和氫。、

只要基體金屬，特別是對氫敏感的鐵或鎳還未被鉻層覆蓋，那么氫就被基體金屬吸收，并滲入基體金屬內(nèi)部而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。在這種內(nèi)應(yīng)力和氫化鉻相變引起鉻層體積變化的共同作用下，使鉻層具有較大的內(nèi)應(yīng)力，并隨著鉻層厚度的增加而增加，有人測得2μm厚鉻層的拉應(yīng)力為13500MPa，壓應(yīng)力為2200MPa，一般鍍層拉應(yīng)力在0~240MPa。因此，當鉻層的內(nèi)應(yīng)力最后超過鉻層的強度極限時就引起鉻層開裂，出現(xiàn)所謂鉻層組織的多孔性和裂紋網(wǎng)。2100433B

與其它單金屬相比，鍍鉻液的成分雖然簡單，但鍍鉻過程相當復(fù)雜，并具有許多特點。

(1)在鍍鉻過程中，是由鉻的含氧酸即鉻酸來提供獲得鍍層所需的含鉻離子(其它單金屬電鍍都是由其自身鹽來提供金屬離子)，屬強酸性鍍液。在鉻酸鍍液中，陰極過程相當復(fù)雜，陰極電流大部分都消耗在析出氫氣及六價鉻還原為三價鉻兩個副反應(yīng)上，故鍍鉻過程陰極電流效率極低，一般?=8%～18%。

(2)在鍍鉻液中，必須添加一定量的局外陰離子，如SO42－、SiF62－、F－等和必需有一定量的Cr3 ，離子才能實現(xiàn)金屬鉻的電沉積過程。

(3)鍍鉻需采用較高的陰極電流密度，又由于陰極及陽極之間存在大量的氫氣及氧氣，盡管鉻酸的導(dǎo)電性較好，仍需要采用大于12V的電源，而其他鍍種使用8V以下的電源即可。

(4)陽極不能用金屬鉻而是采用不溶性的鉛或鉛合金(Pb－Sb、Pb－Sn)。鍍液內(nèi)由于沉積出鉻及其它消耗，故鉻的補充要依賴于添加鉻酸來解決。

(5)鍍鉻液的分散能力及覆蓋能力都極差。欲獲得均勻的鉻層，必須采用人工措施，根據(jù)零件的幾何形狀而設(shè)計不同的象形陽極、防護陰極及輔助陽極。

(6)鍍鉻的操作溫度和陰極電流密度有一定的依賴關(guān)系，改變二者的關(guān)系可獲得不同性能的鉻鍍層。

鍍鉻可按其工藝及溶液不同來分類，所得到的鉻層可應(yīng)用于不同的場合。

(1)防護裝飾性鍍鉻利用鉻鍍層的鈍化能力、良好的化學穩(wěn)定性和反射能力，鉻層與銅、鎳及銅錫合金等組成防護裝飾性體系，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，既保持產(chǎn)品表面的光亮和美觀，又達到防護目的。這類鉻層的厚度一般為0.25μm~1μm

(2)鍍硬鉻(耐磨鉻)鉻層具有高的硬度和低的摩擦系數(shù)，機械零部件鍍硬鉻后可以提高其抗磨損能力，延長使用壽命。硬鉻可用于切削及拉拔工具，各種材料的模具、軸承、軸、量規(guī)、齒輪等，還可用于修復(fù)磨損零件的尺寸。這類鉻層的厚度根據(jù)需要而變，從1μm到幾個mm。

(3)乳白鉻鍍層韌性好，孔隙率低、顏色乳白，光澤性差，硬度較硬鉻鍍層及光亮鍍層都低，但其耐蝕性較高，主要用于各種量具上。為了獲得既耐磨又耐蝕的表面，目前常采取雙層鉻鍍層，即在工件表面先鍍?nèi)榘足t，然后再鍍硬鉻，這種配合綜合了乳白鉻鍍層及硬鉻鍍層的優(yōu)點。

(4)松孔鍍鉻是在鍍硬鉻后進行松孔處理，使鉻層的網(wǎng)狀裂紋加深加寬。這種鍍層具有貯存潤滑油的能力，可以提高零部件表面抗摩擦和磨損的性能，常用于承受較高壓力的滑動摩擦，如內(nèi)燃發(fā)動機汽缸筒內(nèi)壁、活塞環(huán)等。

(5)黑鉻與其它上黑色鍍層(如黑鎳鍍層)相比，有較高的硬度，耐磨損及耐熱性能好，而且有極好的消光性能。常用于光學儀器、航空儀表等零件的鍍覆。此外，黑鉻鍍層也可用于裝飾。

鉻(Cr)是一種略帶藍的銀白色金屬，

相對原子質(zhì)量51.994，

密度6.98/cm3~7.219/cm3，

熔點1875℃~1920℃，

標準電極電位φ0Cr3 /Cr=－0.74V

φ0Cr3 /Cr2 =－0.41V

φ0Cr2O72-/Cr2 =1.33V

鉻是一種較活潑的金屬，但由于它在空氣中極易鈍化，其表面形成一層極薄的鈍化膜，從而顯示了貴金屬性質(zhì)

鍍鉻層具有很高的硬度，根據(jù)鍍鉻液成分及操作條件的不同，其硬度可在很大范圍(HV400~1200)內(nèi)調(diào)整。加熱溫度在500℃以下，對鍍鉻層的硬度沒有明顯影響。鉻鍍層的摩擦系數(shù)低，特別是干摩擦系數(shù)在所有金屬中是最低的，因此，鉻鍍層具有很好的耐磨性。

鉻鍍層在一般大氣條件下能長久地保持其原有的光澤而不變色，只有當溫度在400℃～500℃時，才開始在表面呈現(xiàn)氧化色。

鉻鍍層具有良好的化學穩(wěn)定性，堿、硫化物、硝酸和大多數(shù)有機酸對其均不發(fā)生作用，但能溶于氫鹵酸(如鹽酸)和熱的硫酸中。

在可見光范圍內(nèi)，鉻的反射能力約為65%介于銀(88%)和鎳(55%)之間，因鉻不易變色，使用時能長久地保持其反射能力而優(yōu)于銀和鎳。

鍍鉻在電鍍工業(yè)中占有及其重要的地位，并被列為三大鍍種之一。電鍍鉻屬于單金屬電鍍，與其它單金屬電鍍相比，有許多共同之處。但是，它又有一些其它單金屬電鍍所沒有的特點，故鍍鉻是電鍍單金屬中較為特殊的鍍層。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展及其對環(huán)境的保護的重視，在傳統(tǒng)鍍鉻的基礎(chǔ)上，相繼發(fā)展了微裂紋和微孔鉻、乳白鉻、松孔鍍鉻、鍍黑鉻、低濃度鍍鉻、稀土鍍鉻、高效率鍍鉻及三價鉻鍍鉻等工藝，使鍍鉻層的應(yīng)用范圍進一步擴大。

電鍍前處理卻是任何電鍍都不可缺少的，從統(tǒng)計資料分析，現(xiàn)代電鍍認為40%的不合格品都來自于不良的鍍前處理。因此，越來越多的電鍍工作者關(guān)注如何加強鍍前處理。

電鍍鉻簡介

電鍍鉻：dianduge

電鍍硬鉻一般應(yīng)用于模具的產(chǎn)品位的表面。

電鍍鉻優(yōu)點

經(jīng)電鍍鉻處理后，模具、工件有如下優(yōu)點：

一、表面平整、光潔、易于脫模，為保證產(chǎn)品之光潔、平整。

二、不會生銹，一點銹斑都不會有。

三、鍍的過程中原零件變形小，表層鍍鉻后可增強硬度（HR65以上），耐高溫達500℃、耐腐蝕、防酸、耐磨損。

四、如果零件尺寸不到位，可以通過加幾c鉻來達到尺寸。

五、根據(jù)產(chǎn)品之特點，達到視覺、立體的效果，確保產(chǎn)品的穩(wěn)定的表面質(zhì)量。

其他:除了可以鍍鉻,還可以鍍鈦,目前國內(nèi)模具最流行的是鍍鈦.

利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。電鍍時，鍍層金屬做陽極，被氧化成陽離子進入電鍍液；待鍍的金屬制品做陰極，鍍層金屬的陽離子在金屬表面被還原形成鍍層。為排除其它陽離子的干擾，且使鍍層均勻、牢固，需用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液，以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變。