除用于生產(chǎn)鉻化合物外,鉻酐還在化工、印染等行業(yè)作氧化劑使用。如主要生產(chǎn)鋅鉻黃,制造氧化鉻綠(Cr2O3),生產(chǎn)低溫變換催化劑(又稱低變觸媒,銅一鋅一鉻系低變觸媒)和高溫變換催化劑(又稱中變觸媒或氧化觸媒)以及高壓甲醇合成催化劑。用于自行車、縫紉機、半鋼手表、電筒、日用五金零件、儀器、儀表等的鍍鉻。紡織工業(yè)印花滾筒鍍鉻。
中文名稱 | 鉻酐 | 外文名稱 | Chromiumtrioxide |
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學名 | 三氧化鉻 | 分子式 | CrO3 |
人體吸入鉻酐后可引起急性呼吸道刺激癥狀、鼻出血、聲音嘶啞、鼻粘膜萎縮,有時出現(xiàn)哮喘和紫紺。重者可發(fā)生化學性肺炎??诜纱碳ず透g消化道,引起惡心、嘔吐、腹痛、血便等;重者出現(xiàn)呼吸困難、紫紺、休克、肝損害及急性腎功能衰竭等。此外,鉻酐還對人體有致癌的作用。
在運輸或使用過程中若發(fā)生泄漏事故,可以使用硫酸亞鐵或亞硫酸氫鈉還原處理。
呼吸系統(tǒng)防護:可能接觸其粉塵時,應該佩戴自吸過濾式防塵口罩。必要時,佩戴自給式呼吸器。
眼睛防護:戴化學安全防護眼鏡。
身體防護:穿聚乙烯防毒服。
手防護:戴橡膠手套。
其它:工作完畢,淋浴更衣。保持良好的衛(wèi)生習慣。試劑分析純技術指標(參考標準HG/T3444-2003)
含量(CrO3),% ≥ | 99.0 |
水不溶物,% ≤ | 0.003 |
氯化物(Cl),% ≤ | 0.001 |
硫酸鹽(SO4),% ≤ | 0.01 |
鈉(Na),% ≤ | 0.15 |
鋁(Al),% ≤ | 0.003 |
鉀(K),% ≤ | 0.05 |
鐵(Fe),% ≤ | 0.01 |
物理性質(zhì)
鉻酐是紫紅色針狀或片狀晶體。比重2.70。熔點 196℃,在熔融狀態(tài)時,稍有分解。鉻酐極易吸收空氣中的水分而潮解,易溶于水。15℃時的溶解度為160 克/100克水,溶于水生成重鉻酸,也溶于乙醇、乙醚和硫酸。
化學性質(zhì)
鉻酐的毒性較大并有強酸性及腐蝕性,它的濃溶液在高溫時能腐蝕大部分金屬,稀溶液也能損害植物纖維,使皮革脆硬等。鉻酐是強氧化劑,其水溶液重鉻酸在常溫下能分解放出氧,破壞動植物的組織。鉻酐的硫酸溶液與雙氧水作用時,生成硫酸鉻,并放出氧氣,與鹽酸共熱放出氯氣,與氧化氨放出氮氣,此外鉻酐還能分解硫化氫。當硫化氫通過干熱的鉻酐時,即生成硫化鉻和硫。鉻酐可以氧化各種有機物,但不與醋酸作用。鉻酐加熱至250℃時,分解而放出氧氣并生成三氧化鉻和三氧化二鉻的混合物,在更高的溫度下,全部生成三氧化二鉻。
學名:三氧化鉻別名:、酐英文名:Chromiumtrioxide分子式:CrO3分子量:100.01國標編號:51519CAS號:1333-82-0
物理性質(zhì)鉻酐是紫紅色針狀或片狀晶體。比重2.70。熔點 196℃,在熔融狀態(tài)時,稍有分解。鉻酐極易吸收空氣中的水分而潮解,易溶于水。15℃時的溶解度為160 克/100克水,溶于水生成重,也溶于乙醇、...
有兩種作用:1、塑料電鍍前處理,粗化液中使用,鉻酐和適當比例相互作用形成強腐蝕的,腐蝕ABS料中的B分子形成瓶口狀微孔;2、電鍍鉻工藝中的主鹽,通過點解方式提供金屬離子。還有種就是當做鈍化液,是適量的...
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該廠一氧化碳催化劑車間混料崗位在混料、下料時產(chǎn)生大量鉻酸酐粉塵。為了消除粉塵危害,我們設計了超高壓靜電空氣離子化集塵箱,使混料崗位工人操作地點呼吸帶粉塵濃度由72.6mg/m^3下降為10.5mg/m^3,除塵率為85.5%;下料口旁1m高處粉塵濃度由148mg/m^3下降為9.7mg/m^3,除塵率為93.4%;未加超高壓靜電時集塵箱排風口粉塵濃度為263.9mg/m^3,加高壓后下降為15.9
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鍍鉻有兩種的,一種是裝飾鉻,一種是硬鉻。 鍍硬鉻是比較好的一種增加表面硬度的方法,但是它的優(yōu)缺點很多,所以好多情況下都沒采用。 優(yōu)點一,表面光潔度好,優(yōu)點二,不會生銹,一點銹斑都不會有;三,鍍的過程中原零件變形小。四,如 果零件尺寸不到位,可以通過加幾絲鉻來達到尺寸。優(yōu)點五,表面比較美觀等等 缺點一, 價格高, 不光鍍的費用高, 而且鍍后還要再加工。 缺點二, 不適合表面比較復雜的零件, 缺點三, 厚度太薄,一般只有 0。05-0。15mm 左右,缺點四,對零件表面的光潔度要求比較高等等 鍍硬鉻一般采用比較多的是常在高溫條件下使用的機械,如:模具等 鍍裝飾鉻顧名思義,主要目的就是為了表面光亮、外形美觀、防銹等等。 根據(jù)其目的來判斷要鍍那種鉻 下面說說應用: 鍍鉻層的分類及應用 (一)防護 –裝飾性鍍鉻層 俗稱裝飾鉻或光亮鉻,是在光亮的中間層表面上鍍覆的薄層鉻( 0.25—0.5μn),與防
⑴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(nèi)變動。例如,當溫度在45~50℃,陰極電流密度l0A/dm2時,鉻酐濃度在50~500g/L范圍內(nèi)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(chǎn)中采用的鉻酐濃度為l50~400g/L之間。鉻酐的濃度對鍍液的電導率起決定作用,圖4-19所示為鉻酐濃度與鍍液電導率的關系??芍诿恳粋€溫度下都有一個相應于最高電導率的鉻酐濃度;鍍液溫度升高,電導率最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(huán)境造成一定的污染。而低濃度鍍液對雜質(zhì)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,最主要的取決于鉻酐和硫酸的比值。
2)催化劑
除硫酸根外,氟化物、氟硅酸鹽、氟硼酸鹽以及這些陰離子的混合物常常作為鍍鉻的催化劑。當催化劑含量過低時,得不到鍍層或得到的鍍層很少,主要是棕色氧化物。若催化劑過量時,會造成覆蓋能力差、電流效率下降,并可能導致局部或全部沒有鍍層。目前應用較廣泛的催化劑為硫酸。
硫酸的含量取決于鉻酐與硫酸的比值,一般控制在Cr03:So4=(80~100):1,最佳值為100:1。當So42-含量過高時,對膠體膜的溶解作用強,基體露出的面積大,真實電流密度小,陰極極化小,得到的鍍層不均勻,有時發(fā)花,特別是凹處還可能露出基體金屬。當生產(chǎn)上出現(xiàn)上述問題時,應根據(jù)化學分析的結果,在鍍液中添加適量的碳酸鋇,然后過
濾去除生成的硫酸鋇沉淀即可。當So42-含量過低時,鍍層發(fā)灰粗糙,光澤性差。因為So42-含量太低,陰極表面上只有很少部位的膜被溶解,即成膜的速度大于溶解的速度,鉻的析出受阻或在局部地區(qū)放電長大,所以得到的鍍層粗糙。此時向鍍液中加入適量的硫酸即可。
用含氟的陰離子(F一、SiF62-、BF4-)為催化劑時,其濃度為鉻酐含量的1.5%~4%,這類鍍液的優(yōu)點是:鍍液的陰極電流效率高,鍍層硬度大,使用的電流密度較低,不僅適用于掛鍍,也適用于滾鍍。
中國使用較多的是氟硅酸根離子,它兼有活化鍍層表面的作用,在電流中斷或二次鍍鉻時,仍能得到光亮鍍層,也能用于滾鍍鉻。一般加入H2SiF4或Na2SiF6(或K2SiF6)作為SiF62-的主要來源。含siF2一離子的鍍液,隨溫度升高,其工作范圍較So42-離子的鍍液寬。該鍍液的缺點是對工件、陽極、鍍槽的腐蝕性大,維護要求高,所以不可能完全代替含有So42-的鍍液。目前不少廠家將So42-和siF62-混合使用,效果較好。
3)三價鉻
鍍鉻液中Cr6+離子在陰極還原產(chǎn)生Cr3+,與此同時在陽極上重新被氧化,三價鉻濃度很快達成平衡,平衡濃度取決于陰、陽極面積比。Cr3+離子是陰極形成膠體膜的主要成分,只有當鍍液中含有一定量的Cr3+時,鉻的沉積才能正常進行。因此,新配制的鍍液必須采取適當?shù)拇胧┍WC含有一定量的Cr3+。
①采用大面積陰極進行電解處理。
②添加還原劑將Cr6+還原為Cr3+,可以用作還原劑的有酒精、草酸、冰糖等,其中較為常用的是酒精(98%),用量為0.5mL/L。在加入酒精時,由于反應放熱,應邊攪拌邊加入,否則會使鉻酸濺出。加入酒精后,稍作電解,便可投入使用。
③添加一些老槽液。
普通鍍鉻液中Cr3+的含量大約在2~5g/L,也有資料報道是鉻酸含量的1%~2%,三價鉻的允許含量與鍍液的類型、工藝以及鍍液中雜質(zhì)的含量有關。當Cr3+濃度偏低時,相當于So42-的含量偏高時出現(xiàn)的現(xiàn)象。陰極膜不連續(xù),分散能力差,而且只有在較高的電流密度下才發(fā)生鉻的沉積;當cr3+濃度偏高時,相當于So42-的含量不足,陰極膜增厚,不僅顯著降低鍍液的導電性,使槽電壓升高,而且會縮小取得光亮鍍鉻的電流密度范圍,嚴重時,只能產(chǎn)生粗糙、灰色的鍍層。
當Cr3+的含量偏高時,也用小面積的陰極和大面積陽極,保持陽極電流密度為1~1.5A/dm2電解處理,處理時間視Cr3+的含量而定,從數(shù)小時到數(shù)晝夜。鍍液溫度為50~60℃時,效果較好。
工業(yè)上廣泛使用的鍍鉻液由鉻酐輔以少量的陰離子構成,鍍液中Cr6+的存在形式根據(jù)鉻酐濃度的不同而有差異,一般情況(Cr03200~400g/L)下,主要以鉻酸(CrO42-)和重鉻酸(Cr2O72-)形式存在。當pH值小于1時,Cr2072-為主要存在形式;當pH值為2~6時,Cr2O72-與CrO42-存在下述平衡,即
Cr2072-+H20====2H2Cr04-+2CrO]一十2H+
當pH值大于6時,CrO42-為主要存在形式。由此可以看出,鍍鉻電解液中存在的離子有Cr2072-、H+、cro42-和S042-等。實踐證明,除SO42-外,其他離子都可以參加陰極反應,采用示蹤原子法對鉻酸鍍鉻過程的研究表明,鍍鉻層是由六價鉻還原得到的,而不是三價鉻。這也可由鍍鉻液的陰極極化曲線(見圖4-18)得到。
⑴陰極過程
由恒電位法測定的鍍鉻液(含硫酸或不含硫酸)
圖4-18鍍鉻陰極極化曲線
1一由250g/L Cr03鍍鉻溶液中獲得;2一由250g/L CrO3,5g/L H2S04的標準鍍鉻溶液中獲得
陰極極化曲線可知,當鍍液中不含硫酸時(曲線l),在陰極上僅析氫,不發(fā)生任何其他還原反應。當鍍液中含有少量硫酸時(曲線2),陰極極化曲線由幾個線段組成,在不同的曲線段上發(fā)生不同的還原反應。
ab段,隨著陰極電流增加,電極電位逐漸負移,陰極上沒有氫氣析出和鉻的生成。陰極區(qū)鍍液pH值小于1,離子存在形式主要是Cr2072-,此時的陰極反應為
Cr2O72一+14H++6e_2Cr3++7H20
隨著電極電位不斷負移,b點達到最大值。b點以后,除了Cr2072-還原為Cr3+外,還可觀察到陰極表面有大量氣泡產(chǎn)生,表明H+離子被還原為氫氣。
bc段,同時進行著Cr2072-還原為cr3+和H+還原為H2兩個反應,但在這一段中隨著電極電位負移,電流逐漸下降,表明電極表面狀態(tài)發(fā)生了變化。膠體膜理論解釋為,由于上述兩個反應的進行,陰極表面附近的H+被大量消耗,pH值迅速升高(pH值大于3時),當生成的Cr3+離子數(shù)量達到Cr(OH)3的溶度積時,便與六價鉻生成一層橘黃色的堿式鉻酸鉻膠體膜Cr(OH)3·Cr(OH)Cr04,覆蓋在陰極表面上,阻礙了電極反應的進行,使得反應速度顯著下降;又由于鍍液中的硫酸對陰極膠體膜有一定溶解作用,使膠體膜的形成和溶解不斷交替進行,致使曲線呈現(xiàn)如段形狀。
由于氫的不斷析出,使陰極區(qū)鍍液pH值逐漸增大,促進Cr2072-轉化成HCr04-離子,使HCrO4-離子濃度迅速增加。當電極電位負移到C點時,CrO42-便開始被還原成金屬鉻在陰極上析出,反應方程式為
CrO42-+4H++6e-===Cr+4OH一
由此可以看出,只有當陰極電極電位達到c點以后,金屬鉻才能被還原析出。此時,在陰極上三個反應同時進行,隨著陰極電極電位的負移,陰極電流迅速上升,反應速度加快,生成金屬鉻的主反應占的比重逐漸增大,即隨著陰極電流密度的增大,陰極電流效率增加。⑵陽極過程
鍍鉻所用的陽極是鉛、鉛銻(含銻6%~8%)或鉛錫(含錫6%~8%)合金等不溶性陽極,這是鍍鉻不同于一般鍍種的特點之一。因為在鉻酸電解液中,金屬鉻鍍層是由六價鉻直接還原得到的。而金屬鉻陽極溶解時,卻是以不同價態(tài)的離子形式存在,主要是三價鉻的離子形式進入溶液,而且陽極的電流效率接近100%,這將導致三價鉻含量迅速增加。而陰極電流效率只有10%~25%,使得鍍液的組成不穩(wěn)定。另外,金屬鉻硬而脆,不易加工成各種形狀。
在正常生產(chǎn)中,鉛或鉛合金陽極的表面上生成一層暗褐色的二氧化鉛膜。
Pb+2H2O一4e-PbO2+4H+
這層膜不影響導電,陽極反應仍可正常進行,其電極反應為
2Cr3++7H2O一6e-Cr2O;
一+14H+2H2O一4e-O2↑+4H+
由上述反應可以看出,在陰極上生成的cr3+離子,在陽極上又重新氧化成Cr2072-離子,從而使電解液中Cr3+濃度維持在一定的水平,以保證鍍鉻生產(chǎn)的正常進行。當鍍液中的三價鉻含量過高時,可采用大面積陽極和小面積陰極的方法進行電解處理,以降低鍍液中三價鉻的含量。在生產(chǎn)中一般控制陽極面積:陰極面積=(2:1)~(3:2),即可使Cr3+濃度保持在工藝允許的范圍內(nèi)。
在不通電時,懸掛于鍍液中的鉛或鉛合金陽極,由于遭受鉻酸浸蝕而在其表面形成導電性很差的黃色鉻酸鉛(PbCr04)膜,使槽電壓升高,嚴重時造成陽極不導電,因此在不生產(chǎn)時,宜將陽極從鍍槽中取出,浸在清水中,還應經(jīng)常洗刷,除去鉻酸鉛黃膜。若黃膜很牢固,可在堿液中浸幾天,待膜軟化后,再洗刷除去。此外,鍍鉻液的分散能力和覆蓋能力較差,必須注意陽極的形狀和排布,在電鍍復雜零件時,宜采用象形陽極和輔助陰極。
鉻鍍層由于具有一系列優(yōu)良的性能而得到廣泛的應用,特別是隨著機械制造業(yè)的發(fā)展, 鉻鍍層的用量越來越大。但是傳統(tǒng)的鍍鉻工藝使用的電解液都由劇毒的鉻酐配制。據(jù)報道,.在鍍鉻過程中約有2/3鉻酐消耗在廢水或廢氣中,只有l(wèi)/3左右的鉻酐用于鉻鍍層上。大量的廢水和廢氣對環(huán)境造成了嚴重污染。多年來,盡管加強了對含鉻廢水的回收和處理,但未得到根本解決,另外傳統(tǒng)的鍍鉻工藝還存在不少缺點。針對上述存在的問題,廣大電鍍工作者對鍍鉻工藝做了大量的研究工作。
⑴低濃度鉻酐鍍鉻工藝
低濃度鉻酐鍍鉻工藝是指鍍鉻液中鉻酐含量在30~60g/L的鍍鉻工藝,鉻酐使用量只有普通標準鍍鉻工藝的l/5~1/8,既減輕了鉻酐對環(huán)境的污染,又節(jié)約了大量的原材料。低濃度鉻酐鍍鉻工藝組成及操作條件見表4-32。
表4-32低濃度鉻酐鍍鉻工藝組成及操作條件
采用低鉻酐鍍鉻工藝可以獲得裝飾性鉻鍍層和硬鉻鍍層,其光澤性、硬度、結合力以及裂紋等方面,均能滿足質(zhì)量要求。但有時鍍層表面會出現(xiàn)黃膜或彩色膜,可在5%的硫酸溶液中除去,然后在堿性溶液中清洗。
低鉻酐鍍鉻液的分散能力比常規(guī)鍍鉻電解液好,但深鍍能力比較差,這給形狀復雜的零件帶來了一定困難。同時,電導率下降,槽電壓升高,因而能耗高,鍍液升溫快。低鉻酐鍍鉻的陰極電流效率達到l8%~20%。
由于上述原因,使得低鉻酐鍍鉻工藝受到一定的限制,目前的研究方向集中在尋求新的催化劑,以改善鍍液性能,降低槽電壓。
⑵三價鉻鹽鍍鉻
三價鉻電鍍作為最重要、最直接有效的代六價鉻電鍍工藝,人們對其研究已有一百多年的歷史,但由于電鍍液的穩(wěn)定性、鉻鍍層的質(zhì)量等方面始終無法與鉻酸鍍鉻相比,因此一直未能得到大規(guī)模的應用。
大多數(shù)三價鉻鍍液均為絡合物鍍液,由主鹽、絡合劑、一定量的導電鹽、緩沖劑及少量潤濕劑構成。表4-33列出國內(nèi)研究的三價鉻鍍液的組成及工藝條件。
表4-33 三價鉻鍍液的組成及工藝條件
1)鍍液中各成分的作用
①主鹽可用三價鉻的氯化物或硫酸鹽,電解液中的鉻含量以20g/L為宜。
②絡合劑一般采用甲酸、乙酸、蘋果酸等有機酸為絡合劑,以甲酸鹽(甲酸鉀或甲酸胺)為好。
③輔助絡合劑選用蟻酸鹽能收到很好的效果,并起穩(wěn)定劑作用,使鍍液長期使用而不產(chǎn)生沉淀。
④導電鹽堿金屬或堿土金屬的氯化物或硫酸鹽都可用作導電鹽,但不宜用硝酸鹽,因硝酸根在電極上放電,給鍍層質(zhì)量帶來不利影響,常用的有氯化銨、氯化鉀或氯化鈉。銨離子常有特殊作用,有利于得到光亮的鍍層。
⑤溴化物溴離子的加入,能抑制六價鉻生成和氯氣的析出,電解液中六價鉻是極其有害的。
⑥緩沖劑為穩(wěn)定鍍液pH值,以加入硼酸效果最好。
⑦潤濕劑加入十二烷基硫酸鈉或十二烷基碘酸鈉,能減少鍍層的針孔,從而提高鍍層的質(zhì)量。
鍍液對金屬雜質(zhì)比較敏感,如Cu2+、Pb2+、Ni2+、Fe2+、Zn2+等離子,其最高允許含量為:Cu2+0.025g/L,Pb2+0.02g/L,Zn2+0.15g/L,Ni2+0.2g/L,F(xiàn)e2+1.0g/L,Cr6+0.8g/L,NO3- 0.05g/L。操作時應避免雜質(zhì)的帶入,并注意帶電人槽。鍍液中若含有少量的雜質(zhì),可用小電流(DK l~2A/dm2)電解處理,若含量過高,可用相應的凈化劑處理。
2)三價鉻鹽電鍍的主要特點及存在的問題
三價鉻鹽鍍鉻電解液的最大特點是可以在室溫下操作,陰極電流密度也較低,一般控制在10A/dm2左右,既節(jié)約了能源又降低了對設備的投資。
三價鉻的毒性低,消除或降低了環(huán)境污染,有利于環(huán)保,并且鍍液的陰極極化作用較大,鍍層結晶細致,鍍液的分散能力和深鍍能力都比鉻酸鍍鉻好;陰極電流效率在20%左右。
從三價鉻電解液中獲得的鍍鉻層略帶黃色,不如鉻酸鍍鉻美觀,鍍層結合力較好,內(nèi)應力較高,且有微裂紋性質(zhì)。鍍層的最大厚度只能達到3tim左右,而且硬度較低,不能用于鍍硬鉻。
三價鉻鍍鉻不宜鍍厚鉻,其主要原因有以下幾點:
①鍍液pH值,特別是陰極表面附近層的pH值升高導致形成Cr(OH)2膠體,阻礙三價鉻鍍層的繼續(xù)增厚;
②Cr3+的水解產(chǎn)物發(fā)生羥橋、聚合反應,形成高分子鏈狀凝聚物吸附在陰極,阻礙Cr3+的還原;
③Cr3+還原的中間產(chǎn)物Cr2+的富集,對Cr3+羥橋反應有引發(fā)和促進作用;
④持續(xù)電解過程中Cr3+的活性絡合物逐步減少和消失。
Sharif等在氨基乙酸體系中采用提高鍍液循環(huán)速度、降低pH值、提高活性絡合物濃度等方法可實現(xiàn)以100~300μm/h的速度鍍?nèi)∪齼r鉻的厚鍍層;Ibrahim等則在以尿素作絡合劑的三價鉻鍍鉻體系中,通過添加甲醇和甲酸,可以50~100μm/h的速度鍍?nèi)∪齼r鉻;Hon9等則采用雙槽電鍍工藝,通過添加三種羧酸作絡合劑,鍍?nèi)×?0~450μm厚性能良好的三價鉻鍍層;美國商業(yè)局和Atotech公司也分別鍍?nèi)×撕穸萳00~450μm的三價鉻鍍層。三價鉻鍍鉻相對六價鉻鍍鉻,容易操作,使用安全,無環(huán)境問題。但是存在一次設備投入較大和成本較高的不足。而且用戶習慣了六價鉻的色澤,在色度上有一個適應過程。三價鉻鍍鉻與六價鉻鍍鉻的性能比較見表4-34。
三價鉻電鍍工藝發(fā)展至今,國外對裝飾性電鍍工藝研究已經(jīng)進入逐漸完善成熟的時期,生產(chǎn)應用不斷擴大。但由于進口產(chǎn)品的價格較高、工藝不夠穩(wěn)定等原因,在國內(nèi)大規(guī)模的推廣應用仍有困難。而在三價鉻鍍硬鉻方面,據(jù)報道北美已有超過30%的工廠開始使用三價鉻代替六價鉻來電鍍,國內(nèi)則尚未見報道。
⑶稀土鍍鉻
20世紀80年代中期,開發(fā)了稀土鍍鉻添加劑,主要成分是稀土化合物,在中國已經(jīng)獲得了廣泛的應用。在鍍鉻電解液中加入少量(1~4g/L)的稀土化合物,可使電解液中鉻酐含量降低到150g/L,并且在較低溫度(30~40℃)下就可以獲得光澤度高的光亮鍍鉻層,陰極電流效率達到22%~26%,顯著高于常規(guī)鍍鉻電解液。采用稀土鍍鉻添加劑可以節(jié)約大量能源和原材料,同時還大大減輕了鉻酐對環(huán)境的污染。稀土鍍鉻工藝規(guī)范見表4-26。關于稀土金屬陽離子的作用機理雖然還不能給予完美的解釋,但從實驗現(xiàn)象可知,稀土元素的加入能在陰極上產(chǎn)生特性吸附,改變了陰極膜的性質(zhì),使得鉻的臨界析出電位變小,并增加了析氫過電位,從而使電流效率最高;X射線衍射圖譜也證實了加入稀土陽離子后鍍層結晶結構發(fā)生一定的變化,使表面晶粒趨于擇優(yōu)取向,晶粒細化、光亮度增加,同時鍍層的硬度有所提高。
盡管稀土鍍鉻有許多優(yōu)點,但也有一些有待解決的問題:
①有些稀土添加劑鍍鉻超過5min后,鍍層呈白色而不光亮,有時鍍層上有一層黃膜較難除去,硬度不穩(wěn)定,外觀也難于達到要求;
②在稀土添加劑中必然引入F一,氟化物過多,鍍件的低電流密度區(qū)易產(chǎn)生電化學腐蝕;
③稀土添加劑多為物理混合體系,成分復雜,鍍液具有不可靠和不穩(wěn)定性;
④鍍液維護困難。
⑷有機添加劑鍍鉻
采用有機添加劑及鹵素釋放劑聯(lián)合使用的鍍鉻液被稱為"第三代鍍鉻溶液",它們的共同特點是:陰極電流效率高達22%~27%,不含F(xiàn)一,不腐蝕基體;覆蓋能力強,HV亦高達1000以上,既可用于鍍硬鉻,也可用于鍍微裂紋鉻,配合雙層或三層鎳工藝,用于汽車或摩托車減振器的電鍍,已開始在機械行業(yè)獲得應用。
有機添加劑包括有機羧酸、有機磺酸及其鹽類等。鹵素釋放劑是指碘酸鉀、溴酸鉀、碘化鉀及溴化鉀等。有機添加劑在鍍液中的作用機理尚待查明,一般認為有機物的加入活化了基體金屬,使鍍液的覆蓋能力得到改善;使析氫過電位增加,提高電流效率;并由于有機物的夾帶,形成碳化鉻而使鍍層硬度增大。表4-35列出有機添加劑鍍鉻液的工藝規(guī)范。
①烷基磺酸中s/c≥1,電流效率可達27%,HV>1i00。
②含氮有機化合物:煙酸、甘氨酸、異煙酸、吡啶、2一氨基吡啶、3一氯代吡啶、皮考啉酸。
③HEEF(High Efficiency Etch Free)高效能、無低電流區(qū)腐蝕,陰極電流效率達25%,900~1000HV。開缸成分為:HEEF25550mL/L,硫酸2.7g/L,溫度55~60℃,電解4~6h,(電壓>6V,陰陽面積比l5:1)。
影響鍍鉻后表面粗糙度的因素
工件表面鍍鉻后的表面粗糙度與以下條件有直接的關系:
1、鍍前基體的表面粗糙度(基體表面粗糙度值越小鍍后表面粗糙度值也小);
2、鍍液溫度的高低(溫度高鍍后表面粗糙度值就大);
3、電流密度的大小(電流密度越大鍍后表面粗糙度值就大);
4、鍍夜?jié)舛?鍍液濃度大鍍后表面粗糙度值就大);
5、電鍍時間(電鍍時間越長鍍后表面粗糙度值就大)。
裝飾鍍鉻鍍前鍍后表面粗糙度值差別不大,鍍硬鉻鍍前鍍后表面粗糙度值差別大。