目錄化學鍍鎳和化學鍍銅 電鍍硬鉻工藝流程 化學鍍鉻和電鍍區別 化學鍍鉻方法 金屬表面鍍鉻的目的
鍍鉻指的是：利用電鍍的方法在其他金屬表面形成一層鉻層，主要用于保護底材，提高底材的抗腐蝕能力，也可用讓粗盯于裝飾。
電鍍這個是屬于電化學的范疇，鍍鉻又是最基礎的電鍍種類，應用十分廣泛：比如舊式的自行車鋼圈，表面銀亮的就是鍍鉻處理了。再比如一些軍工產品的表面電鍍也是做鍍鉻處理，只是軍用鍍鉻與民用鍍鉻略微不同，這個隨后再說。
鍍鉻的反應是電化學反應，簡單講就是溶液中的鉻離子（通常是六價鉻），在電場的作用下，在金屬（必須要導電良好的金屬）的表面與硫酸進行化學反應，并且得到三個電坦和子，形成三價鉻的硫化物，從而在金屬的表面成膜。
他的化學方程式是：2Cr+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3H2↑
因為這層鉻的硫化物十分致密，能有效的隔絕底材金屬與空氣/水等腐蝕介質的接觸，從而達到防腐的效果。并且涂膜呈金屬亮銀色，因此具有裝飾性。
軍用的鍍鉻和民用的鍍鉻最大的不同是：軍用的鍍鉻使用的催化劑為劇毒的氰化物，這樣產生的鍍層更加致密均勻，性能更好。民用的一般使用硫酸亞鐵之類的。
因為鉻化物和鉻離子屬于致癌物質，具有長期毒性并且自然降解消毒，對環境污染較大，特別是對地下水源的污染影響很深遠，因此目前世界上對于民用鍍鉻這塊一直在取締關停，現在的電鍍工業在防腐方面主要采用更廉價的鍍鋅或較昂貴的鍍鎳，鍍鉻處特殊用途現在越凳碼來越少了。
就神梁是往物體上鍍一層鉻。
六價鉻的毒性大，對環境污染嚴重。鍍鉻溶液大量使用鉻酐，是電鍍行業含鉻廢水的主要污染源。這一問題已經引起人們普遍的關注，各國政府也加強了立法管理，如美國對六價鉻的排放標準已從0．05mg／L降到0．01mg／L，并從1997年起開始執行。六價鉻鍍鉻液的電流效率低和覆蓋能力差也是一個問題。為了從根本上減輕污染和提高電流效率及覆蓋能力，三價鉻鍍鉻工藝越來越受到人們的青睞。
三價鉻鍍鉻自1854年Bunsen發表第一篇論文以來，迄今已有100余年歷史，由于有些技術問題難以突破，因此進展比較緩慢。至20世紀70年代，隨著科學技術的發展和化學原料的增多，以及人們對環保意識的進一步增強，三價鉻鍍鉻研究又提到電鍍工作者議事日程上來了。1974年英國發表了 Alecra-3的三價鉻鍍鉻工藝，并于1975年申請了一份用三氯化鉻作主鹽的三價鉻鍍鉻專利，即Alecra-3000。1981年，英國開發了硫酸鹽的環保鉻(Envir0-chome)的三價鉻鍍鉻工藝。該工藝采用選擇性離子隔膜將陰極區域和陽極區域分開，這樣可避免陽極板上氧化成的六價鉻對三價鉻鍍液帶來的危跡叢害：幾乎同時，美國Harsha0公司也開發了Tri-chrome三價鉻鍍鉻工藝。
三價鉻鍍鉻液的主要優點如下。
(1)毒性低，廢水處理容易。據報道三價鉻的毒性只有六價鉻的1／100，而且在電鍍過程中不產生六價鉻酸霧。鍍液濃度低，只有六價鉻鍍液的1／7左右，因而帶出鍍液量少，廢水處理也容易。
(2)鍍液的電流密度范圍寬，可在0．5～100A／dm寬廣的陰極電流范圍內獲得合格的鍍層。
(3)鍍液分散能力和覆蓋能力優于六價鉻鍍液。
(4)鍍液的電流效游州運率高，可達25％左右。
(5)鍍液可不必加溫，在常溫條件下工作，從而節約了能源。
(6)鍍層耐蝕性佳，可直接鍍取微觀不連續的鉻鍍層。
(7)電鍍時，即使電流中斷也不影響結合力。
但早期的三價鉻鍍層的缺點是比較突出的，主要有如下幾點。
(1)色澤不像六價鉻鍍液中取出的呈青白色，而是帶有不銹鋼的黃白色，因而難以使用戶接受。
(2)鍍層的厚度只能達到3μm，不能再增厚，因此不適合鍍硬鉻。 (3)鍍液穩定性差。
(4)鍍層的硬度低。
可喜的是通過電鍍工作者不懈的努力，上述存在的四個問題目前已基本被突破。
(1)現在已能鍍取較青白色接近六價鉻鍍液中鍍取的色澤。
(2)鍍層厚度也可達到數十微米甚至可達數百微米。
(3)鍍液的穩定性也大有提高。
(4)鍍層的鍍態硬度雖較低(HV600～900)，但若經一定的溫度熱處理后，硬度可達到HVl200～1800，耐磨性也大大增強。我們知道，這一硬度值已經大大超過了六價鉻鍍鉻層。
鍍鉻的工藝要求有許多點，以下是一一列舉：
⑴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。可根據基體材料的不同適當調整工作溫度和陰極電流密度。
1）一般防護裝飾性鍍鉻
一般防護裝飾性鍍鉻采用中、高濃度旅敏的普通鍍鉻液，適用于室內環境使用的產品。鋼鐵、鋅合金和鋁合金鍍鉻必須采用多層體系，主要工藝流程如下。
①鋼鐵基體銅/鎳/鉻體系工藝流程為：
除油→水洗→浸蝕→水洗→閃鍍氰銅或閃鍍鎳→水洗→酸銅→水洗→亮鎳→水洗→鍍鉻→水洗干燥。
表4-28 防護裝飾性鍍鉻的工藝規范
多層鎳/鉻體系工藝流程為：
除油→水洗→浸蝕→水洗→鍍半光亮鎳→水洗→光亮鎳→水洗→鍍鉻→水洗→干燥。
↓ ↑
高硫沖擊鎳 (1μm)
②鋅合金基體弱堿化學除油→水洗→浸稀氫氟酸→水洗→電解除油→水洗→閃鍍氰銅→水洗→光亮鍍銅→光亮鎳→水洗→鍍鉻→水洗→干燥。
③鋁及鋁合金基體 弱堿除油→水洗→電解除油→水洗→次浸鋅→溶解浸鋅層→水洗一二次浸鋅→水洗→閃鍍氰銅（或預鍍鎳） →水洗→光亮鍍銅→水洗→光亮鍍鎳→水洗→鍍鉻→水洗→干燥。
2）高耐蝕裝飾性鍍鉻
高耐蝕裝飾性鍍鉻是采用特殊工藝改變鍍鉻層的結構，從而提高鍍層的耐蝕性，該鍍層適用于室外條件要求苛刻的場合。
在防護裝飾性鍍鉻體系中，多層鎳的應用顯著提高了鍍層的耐蝕性，研究發現，鎳、鉻層的耐蝕性不僅與鎳層的性質及厚度有關，同時在很大程度上還取決于鉻層的結構特征。從標準鍍鉻溶液中得到的普通防護裝飾性鍍鉻層雖只有0．25～0．5μm，但鍍層的內應力很大，．使鍍層出現不均勻的粗裂紋。在腐蝕介質中鉻鍍層是陰極，裂紋處的底層是陽極，因此，遭受腐蝕的總是裂紋處的底層或基體金屬。由于裂紋處暴露出的底層金屬面積與鍍鉻層面積相比很小，因而腐蝕電流密度很大，腐蝕速度很快，而且腐蝕一直向縱深發展。由于裂
紋不可避免，如果改變微裂紋的結構，使腐蝕分散，那么就可減緩腐蝕櫻鎮基。在此構思下，20世紀60年代中期開發出了高耐蝕性的微裂紋鉻和微孔鉻新工藝。這兩種鉻統稱為“微不連續鉻”由于形成的鉻層具有眾脊謹多的微孔和微裂紋，暴露出來的鍍鎳面積增大但又很分散，使鎳層表}面上的腐蝕電流密度大大降低，腐蝕速度也大為減緩，從而提高了組合鍍層的耐蝕性，并且使鎳層的厚度減小5μm左右。
①微裂紋鉻在光亮鍍鎳層上施鍍一層0．5～3μm高應力鎳，再鍍0．25μm普通裝飾鉻，由于高應力鎳層的內應力和鉻層內應力相疊加，就能在每平方厘米上獲得250～1500條{分布均勻的網狀微裂紋鉻。
研究發現，普通鍍鉻電解液中加入少量的seO42-，可得到內應力很大的鍍鉻層。在添加seO42-的鍍液中得到的鉻鍍層帶有藍色。SeO42-含量越高，鍍層的藍色越重。
采用雙層鍍鉻法也可獲得微裂紋鉻鍍層。工藝為先鍍覆一層覆蓋力好的鉻鍍層，然后在含氟化物的鍍鉻溶液中鍍覆一層微裂紋鉻層。雙層法電鍍微裂紋鉻鍍層的工藝見表4—28。，雙層法的缺點是需要增加設備，電鍍時間長，電能消耗多。故目前已用單層微裂紋鉻代替，{但單層微裂紋鉻也存在氟化物分析困難及微裂紋分布不均等缺點。
②微孔鉻 目前使用最多的電鍍微孔鉻的方法是在光亮鍍鎳上鍍覆厚度不超過0．5μm的鎳基復合鍍層（鎳封閉），再鍍光亮鉻層，便得到微孔鉻層。
鎳基復合鍍層中均勻彌散的不導電微粒粒徑在0．5μm以下，在鍍液中的懸浮量為50～lO0g/L，微粒在復合鍍層中含量為2%～3%。常用的微粒有硫酸鹽、硅酸鹽、氧化物、氮化物和碳化物等。由于微粒不導電，在鍍鉻過程中微粒上沒有電流通過，其上面也就沒有金 屬鉻沉積，結果就形成了無數微小的孔隙，密度可達每平方厘米一萬個以上。
3）防護裝飾性電鍍注意事項
①較大零件人槽前要通過熱水沖洗預熱，切勿在鍍液中預熱，否則會腐蝕高亮度的底層表面。
②小零件需采用滾鍍鉻工藝，滾鍍鉻鍍液中應加入氟硅酸，防止零件滾鍍時瞬間不接觸導電而致表面鈍化。
③零件帶電入槽，對于復雜零件采用沖擊電流，或增大陰、陽極距離。
④每一電鍍層都要拋光，提高光潔程度，減少孔隙，防蝕。
⑤在鎳上鍍鉻時，如鎳鈍化，可用酸浸法活化，然后鍍鉻。活化方法為：在30%～50%（體積分數）的鹽酸中浸30～60s；在20%（體積分數）的硫酸中浸蝕約5min；在5%（體積分數）的硫酸中陰極處理l5s左右，再鍍鉻，就可得到結合力良好的鍍鉻層。
⑥電源宜采用全波整流。
⑦采用高濃度鉻酐鍍液時，可安裝回收槽以節約鉻酐，降低成本，減少廢水處理量。
⑵滾鍍鉻
需要鍍鉻的細小零件，如采用通常的掛鍍，不僅效率低，而且鍍件上常留下夾具的痕跡，不能保證鍍層的質量。滾鍍鉻多用于體積小、數量多、又難以懸掛零件的裝飾性多層電鍍，如銅/光亮鎳/鉻或光亮低錫青銅/鉻。此法可提高生產效率、降低成本。但它只適用于形狀簡單、具有一定自重的鍍件；不適用于扁平片狀、自重小以及外觀要求較高的零件電鍍。
滾鍍鉻時應注意的事項如下：
①滾鍍鉻溶液用蒸餾水或去離子水配制，注意清潔，嚴防雜質帶入，特別注意不要帶人Cl一；
②硫酸根應控制適宜，不易過高，以免零件表面發黃或鍍不上鉻，過量的硫酸可用碳酸鋇除去；’
③氟硅酸對鍍層有活化作用，并能擴大光亮范圍，不可缺少，也不宜過量；
④帶電入槽，開始使用沖擊電流，約l～2min即可；
⑤零件裝入滾桶前，必須將桶內的鉻酸液清洗凈，以防零件被鉻酸腐蝕發花；
⑥滾桶使用一段時間后，用鹽酸處理，以除去滾桶網上的鉻層；
⑦零件小，溫度可稍低些，為避免鍍液溫度升高最好用冷卻裝置。
⑶鍍硬鉻
硬鉻又稱耐磨鉻，硬鉻鍍層不僅要有一定的光澤，而且要求底層的硬度高、耐磨性好并與基體結合牢固。
鍍層厚度應根據使用場合不同而異。在機械載荷較輕和一般性防護時，厚度為l0～20μm；在滑動載荷且壓力不太大時，厚度為20～25μm；在機械應力較大和抗強腐蝕作用時，厚度高達l50～300μm；修復零件尺寸厚度可達800～1000μm。
耐磨鍍鉻一般采用鉻酐濃度較低（Cr03150～200g/L）的鍍液，有的工廠也采用標準鍍鉻液。工藝條件上宜采用較低溫度和較高的陰極電流密度，應視零件的使用條件和對鉻層的要求而定。表4—29列出了獲得最大硬度鍍鉻層的適宜溫度和電流密度關系。生產上一般采用溫度為50～60℃（常用55℃）和25～75A/dm2（多數為50A/dm2）的陰極電流密度。工藝條件一經確定，在整個電沉積過程中，盡可能保持工藝條件的恒定，特別是溫度，變化不要超過±1℃。
鍍硬鉻應注意如下問題。
①欲鍍零件無論材質如何，只要工件較大，均需預熱處理，因為鍍硬鉻時間較長，鍍層較厚，內應力大且硬度高，而基體金屬與鉻的熱膨脹系數差別較大。如不預熱就施鍍，基體金屬容易受熱膨脹而產生“暴皮”現象，預熱時間根據工件大小而定。
②掛具用材料必須在熱的鉻酸溶液中不溶解，也不發生其他化學作用。夾具還應有足夠的截面積，且與導電部件接觸良好。否則因電流大，槽電壓升高，局部過熱。
應按照各種材料的導電率選擇夾具的截面積，常見的幾種材料允許使用電流為：紫銅——3A/mm2，黃銅——2．53A/mm2，鋼鐵——2A/mm2。
夾具結構應盡量采用焊接形式連接；夾具非工作部分應用聚氯乙烯塑料布或涂布耐酸膠絕緣。
③裝掛時應考慮便于氣體的逸出，防止“氣袋”形成，造成局部無鍍層或鍍層厚度不均。
④復雜零件鍍鉻應采用象形陽極，圓柱形零件兩端應加陰極保護，避免兩端燒焦及中間鍍層薄的現象；帶有棱角、尖端的零件可用金屬絲屏蔽。
⑤為提高鍍層的結合力，可進行反電、大電流沖擊及階梯式給電。反電時間為0．5～3min，陰極電流密度為30～40A/dm2。大電流沖擊為80～120A/dm2，時間為l～3min。
⑥對于易析氫的鋼鐵部件，應在鍍后進行除氫處理。
⑷鍍松孔鉻
松孔鉻鍍層是具有一定疏密程度和深度網狀溝紋的硬鉻鍍層，具有很好的儲油能力。工作時，溝紋內儲存的潤滑油被擠出，溢流在工件表面上，由于毛細管作用，潤滑油還可以沿著溝紋滲到整個工件表面，從而改善整個工件表面的潤滑性能，降低摩擦系數，提高抗磨損性能。
獲得松孔鉻的方法有機械、化學或電化學法。
①機械法在欲鍍鉻零件表面用滾壓將基體表面壓成圓錐形或角錐形的小坑或相應地車削成溝槽，然后鍍鉻、研磨。此法簡單，易于控制，但對潤滑油的吸附性能不太理想。
②化學法利用鍍鉻層原有裂紋邊緣具有較高活性的特點，在稀鹽酸或熱的稀硫酸中浸
蝕，裂紋邊緣處的鉻優先溶解，從而使裂紋加深加寬，達到松孔的目的。此法鉻的損耗量大，溶解不均勻，質量不易控制。
③電化學法在鍍硬鉻后，經除氫、研磨后，再在堿液、鉻酸、鹽酸或硫酸中進行陽極松孔處理。由于鉻層裂紋處的電位低于平面的電位，因此裂紋處的鉻優先溶解，從而使裂紋加深加寬。處理后的松孔深度一般為0．O2～0．05μm。
陽極浸蝕時，裂紋的加深和加寬速度用通過的電量（浸蝕強度）來控制。在適宜的浸蝕強度范圍內，可以選擇任一陽極電流密度，只要相應地改變時間，仍可使浸蝕的強度不變。浸蝕強度根據鍍鉻層原來的厚度確定。厚度為l00μm以下的鉻鍍層，浸蝕強度為320A·min/dm2，厚度為l00～150μm的鉻鍍層，浸蝕強度為400A·min/dm2，150μm以上的鉻鍍層，浸蝕強度為480A·min/dm2。對于尺寸要求嚴格的松孔鍍鉻件，為控制尺寸，最好采用低電流密度進行陽極松孔；當要求網紋較密時，可采用稍高的陽極電流密度；當零件鍍鉻后經過研磨再陽極松孔時，浸蝕的強度應比上述數值減少（1/2）～（1/3）。
松孔鉻層的網狀裂紋密度取決于硬鉻鍍層原有裂紋密度。因此鍍鉻工藝對松孔鍍鉻的影響很大，必須嚴格控制。根據實踐經驗，采用表4-30所列工藝鍍鉻，可獲得質量比較穩定的松孔鉻鍍層。
黑鉻鍍層在色
他化學和電化學方法獲得的黑色覆蓋層優越，因此在航空、汽車、儀器儀表等需要消光的裝飾性鍍層以及太陽能吸收層方面獲得廣泛應用。黑鉻鍍層的黑色是由鍍層的物理結構所《致，它不是純金屬鉻，而是鉻和三氧化二鉻的水合物組成，呈樹枝狀結構，金屬鉻以微粒形式彌散在鉻的氧化物中，形成吸光中心，使鍍層呈黑色。通常鍍層中鉻的氧化物含量越高，黑色越深。黑鉻鍍層的耐蝕性優于普通鍍鉻層。黑鉻鍍層硬度雖只有130～350HV，但耐磨性與普通鍍鉻層相當。黑鉻鍍層的熱穩定性高，加熱到480℃，外觀無明顯變化，與底層的結合力良好。電鍍黑鉻工
鉻酐是鍍液中的主要成分，其含量在150～400g/L范圍內均可獲得黑鉻鍍層。鉻酐濃度低，鍍液分散能力差；濃度高，雖然鍍液的分散能力有所改善，但鍍層的抗磨性能下降。一般在200～350g/L之間選用。
硝酸鈉、醋酸是發黑劑，含量過低時，鍍層不黑，鍍液電導率低，槽電壓高。濃度過高，鍍液的深鍍能力和分散能力差。通常硝酸鈉控制在7～12g/L，醋酸控制在6～7g/L之間。在以硝酸鈉為發黑劑的鍍液中，沒有硼酸時，鍍層易起“浮灰”，尤其是在高電流密度下更為嚴重。加入硼酸可以減少“浮灰”。硼酸達到30g/L時，可以完全消除“浮灰”。硼酸的加入還可以提高鍍液的深鍍能力，并使鍍層均勻。
鍍液溫度和陰極電流密度對黑鉻鍍層的色澤和鍍液性能影響極大。最佳條件是低于25℃，電流密度大于40A/dm2。陰極電流密度過小，鍍層呈灰黑色，甚至出現彩虹色；但也不宜過大，當大于80A/dm2時鍍層易燒焦，而且鍍液升溫嚴重；當溫度高于40℃時，鍍層表面產生灰綠色浮灰，鍍液深鍍能力降低。因此，在電鍍黑鉻的過程中，必須采取降溫措施。SO42-和cl一在鍍黑鉻電解液中都是有害雜質，SO42-使鍍層呈淡黃色而不黑，可用BaC03或Ba(OH)2沉淀除去；Cl一使鍍層出現黃褐色浮灰，因此配制溶液時應使用去離子水，并且在生產過程中嚴格控制有害雜質的帶人；掛具和陽極銅鉤應鍍錫保護。
黑鉻鍍層可以直接在鐵、銅、鎳和不銹鋼上進行施鍍，也可以先鍍銅、鎳或銅錫合金做底層以提高抗腐蝕性和耐磨性。對形狀復雜的零件應使用輔助陽極，陽極材料采用含錫7%的鉛錫合金或高密度石墨。
鍍完黑鉻的零件，烘干后進行噴漆或浸油處理，可以提高光澤性和抗腐蝕能力。
⑹鍍乳白鉻
乳白鉻一般厚度在30～60μm，抗蝕性能良好，但硬度較低，光澤性差。鍍乳白鉻的工藝、鍍前準備和鍍后處理，基本與鍍硬鉻相同。其主要的不同點是：要求溫度較高（65～75℃），陰極電流密度較低（25～30A/dm2）。
化學鍍鎳的顯微硬度HV在500-600，經400℃熱處理可達1000，可與鍍硬鉻相比。化學鍍鉻工藝還不成熟，沒激念帆有推廣使用，現推薦一個配方你試試：溴化高磨鉻16g/L，氯化鉻11g/L，草酸鉀5g/L，明雹醋酸鈉10g/L，pH4-6，溫度70-90℃。
在鍍鉻過程中褲灶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。
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。
擴展資料
①鋼鐵基體銅/鎳/鉻體系工藝流程為：
除油→水洗→浸蝕→水洗→閃鍍氰銅或閃鍍鎳→水洗→酸銅→水洗→亮鎳→水洗→鍍鉻→水洗干燥。
多層鎳/鉻體系工藝流程為：
除油→水洗→浸蝕→水洗→鍍半光亮鎳→水洗→光亮鎳→水洗→鍍鉻→水洗→干燥。
②鋅合金基體弱堿化學除油→水洗→浸稀氫氟酸→水洗→電解除油→水洗→閃鍍氰銅→水洗→光亮咐純仔鍍銅→光亮鎳→水洗→鍍鉻→水洗→干燥。
③鋁及鋁合金基體 弱堿除油→水洗→電解除油→水洗→次浸鋅→溶解浸鋅層→水洗一二次浸鋅→水洗→閃鍍衡汪氰銅（或預鍍鎳） →水洗→光亮鍍銅→水洗→光亮鍍鎳→水洗→鍍鉻→水洗→干燥。
參考資料來源：-鍍鉻
