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 『Chromium platingHeat exchanger

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Chromium plating technology

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Knowledge of chromium plating and treatment of common faults
一、镀铬时间的计算
  镀铬时,特别是在进行修复性镀铬时,对镀层的厚度有一定要求。而要达到一定的厚度,就要控制电镀的时间。如何决定电镀时间呢?根据法拉第定律,镀层厚度(δ,µm)与电流密度(Dk、A/dm2)、电镀时间(t,h)和电流效率(η,%)成正比。这样,就可以计算出镀铬所需要的时间(按镀铬的电流效率为13%计算,经与电化当量、密度换算后,成为系数):
     t=1.7δ/Dk
  根据这个公式,不难算出每镀10µm的铬镀层所需要的时间和电流密度(表1):
  表1 每镀10µm的铬镀层所需要的时间和电流密度
D(A/dm2)
20
25
30
35
40
45
50
55
60
70
80
90
100
t(min)
 51
40.7
34
29
 5.4
 2.6
 0.3
18.5
17
14.5
12.7
11.3
 10.2

二、双层镀铬
  对于某些需要铬层既防腐,又要求耐磨及表面有硬度要求的零件,可在乳白铬上再镀一层光亮硬铬,即双层铬。
  双层铬要在同一镀铬槽中进行,即先镀乳白铬,按乳白铬.如下工艺条件进行:
Cr03
250350g/L
H2S04
2.53.5g/L
Cr03/SO42-
100g/L
温度
6575
DK
l525A/dm2
镀足够厚度的乳白铬层(一般20μm足够)后,不取出零件,在镀铬槽的冷却管中通冷却水降温,同时将电流密度降至515A/dm2,当镀铬液温度降至5560时,再将其电流密度提至5060A/dm2,镀硬铬时间可按正常镀铬计算。
三、镀铬层的着色和彩色钝化
  (1)镀黑铬
铬酸
250300g/L
温度
l835℃
硝酸钠
711g/L
电流密度
3560A/dm2
硼酸
20259/L
时间
l520min
氟硅酸
0.1mL/L
  电镀黑铬有很好的耐蚀性和耐磨性,在光学仪器仪表、照相器材、工具磨具等方向都有应用。注意与普通镀铬不同,镀液中不能含有硫酸根。
  (2)镀铬彩色钝化
  镀铬彩色钝化,镀件呈彩虹色,膜层结合牢固,能在强酸中浸置数分钟不变色。配方及工艺条件:
铬酐
3090g/L
硫酸
0.30.9g/L
温度
5060℃
阴极电流密度:
  一步法(即镀铬与钝化同时进行)2030A/dm2
  二步法(镀铬后在上述溶液中钝化)1020A/dm2。操作方法:
  一步法,镀前处理与镀铬同;
  二步法,镀铬后须进行钝化处理。对于抛光工件,则需除油(阴极除油,化学除油,或用去污粉以手工擦洗均可)。
  钝化后(呈金黄色表面的工件,切忌用手触摸)当即用冷水冲洗,继之以压缩空气吹干,这时工件表面即呈彩虹色;然后置于5060℃的烘箱中老化一分钟后取出,即可油封包装。
  阳极可用铅板(棒),两极面积比为11
  对于形状复杂的工件,可采用阴极保护、辅助阳极、象形阳极等。
  镀铬工艺与一般镀铬基本相同。
四、镀铬液中铁杂质的处理
  镀铬液中铁离子含量较高时会导致镀液报废、光亮区变窄、分散能力和电流效率下降,镀层出斑点等。

  镀液中铁杂质多的原因是:零件镀前的阳极腐蚀时的溶解和铁零件掉人槽中未及时捞出。
  若镀液已被铁离子污染,可参考以下方法解决:
  ①稀释法。根据Fe3+的含量,使其冲稀后的Fe3+的浓度降到5g/L以下,然后根据化验结果补充铬酐和硫酸。
  ②阳离子交换法。比较常用的是强酸性阳离子交换树脂,由于铬酸含量较高,在进入树脂之前需要稀释到80g/L以下方可进行,以免破坏树脂。
  ③隔离电解法。将溶液注入阴极室电解处理,将Cr6+还原成Cr3+,使溶液的pH值升高,使铁等金属离子生成氢氧化物沉淀,过滤和去除。含有Cr3+的溶液通过电渗析进入阳极室进行电解,使Cr3+氧化成Cr6+,pH值降低。这种方法效率高,处理彻底。
五、镀铬中硫酸含量的影响和控制规范
  如果镀铬溶液中没有硫酸,那么被镀工件上只有氢的析出而无金属铬的还原,这是因为由三价铬和六价铬组成的黏膜状物质附着于阴极表面,阻碍了铬酸根离子在阴极放电。只有在有硫酸存在时,硫酸根离子便吸附在黏膜上而生成易溶于水的化合物。黏膜发生溶解而露出基体时,六价铬才能在此处还原,因此当黏膜的形成速度不变时,硫酸根对黏膜的溶解速度直接控制着金属铬的还原速度。当硫酸含量低时,只有局部区域的膜被溶解,六价铬只能在电流较大的局部放电。这时镀层发灰而粗糙,光泽不好,有时甚至有铬的小晶体出现,似铬层脱落一般,而当硫酸含量过高时,零件上大部分膜被溶解,电流密度相对下降,六价铬在电流小的部位不能还原。于是,沉积速度慢,覆盖能力差,未镀上铬层的部位发黑;只有当电流密度大时才有光亮。这时,阳极处有大量密集小气泡,并形成棕色泡沫,大气泡很少,即使采用大的电流也很少烧焦。硫酸的最佳含量是以铬酐与硫酸的比值来计算的,通常情况下铬酸与硫酸之比为1001。在含氟的镀铬液中,铬酸与硫酸含量比是标准镀铬液的一半即2001
六、镀铬层出现针孔或孔隙的处理方法
    1. 镀铬液中的硫酸不要太低,三价铬不能太高;
    2. 镀铬液中的金属杂质定期处理;
    3. 镀厚铬时,工艺温度不要太低、电流不要过大;
    4. 镀铬液经常过滤;
    5. 尽量不使用铬雾抑制剂而采用抽风;
    6. 镀前排查产品基体缺陷;
    7. 镀前弄清产品材质及热处理;
    8. 选用高质量的铬酐
七、三价铬的有效处理方法
    1. 阳极电流密度尽量小于5A/dm2,阴极电流不小于30A/dm2;
    2. 溶液温度不小于70℃
    3. 处理前清洗阳极,保证阳极表面呈咖啡色;
    4. 处理过程中,及时清理阴极表面毛剌;
    5. 处理前,化验硫酸和铬酐的含量,尽量控制硫酸与铬酐浓度比不大于0.9:1;
    6. 保证阴阳极导电良好
八、如何提高镀铬层的硬度
    1. 铬酐浓度不宜过高,硫酸含量不能过低;
    2. 镀铬过程中,温度不宜高;
    3. 电流和温度须选择合理的配合;
    4. 整流机的纹波须小;
    5. 防止整流机缺相
    6. 添加镀铬添加剂
九、如何防止槽电压高甚至打不上电流
    1. 控制铬酐浓度不要过低,三价铬不宜过高;
    2. 防止镀液被金属杂质污染;
    3. 阳极需定期清洗,停槽时最好取出阳极;
    4. 在保证镀铬质量的前提下,阴阳极距离不要过大;
    5. 阴阳极接触部位导电良好
    6. 镀液温度不宜过低
十、如何防止镀铬液中的硫酸上升
    1. 采用高品质的铬酐原料;
    2. 尽量不采用铬雾抑制剂,更不要使用十二烷基硫酸钠作为抑雾剂;
    3. 防止镀前酸洗或活化中的硫酸带入槽中,特别是包扎物中的残余硫酸;
    4. 加入添加剂时,注意防止有些磺酸类添加剂会在电镀过程中转化为硫酸
 

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