電鍍鉻及表面處理

電鍍鉻Platingtechnology082005FH1電鍍工藝學(xué)04－55Platingtechnology內(nèi)容2.電鍍前處理知識(shí)

3.電鍍鉻

1.電鍍基礎(chǔ)知識(shí)082005FH2電鍍工藝學(xué)04－55電鍍層的作用是什么？提高金屬零件在使用環(huán)境中的抗蝕性能；裝飾零件的外表，使其光亮美觀；提高零件的工作性能，如硬度、耐磨性、導(dǎo)電性、電磁性、耐熱性等等。1電鍍基礎(chǔ)知識(shí)電鍍是指通過(guò)電化學(xué)方法在固體表面上沉積一層金屬或合金的過(guò)程。082005FH3電鍍工藝學(xué)04－55對(duì)電鍍層有哪些要求？鍍層與基體，包括鍍層與基體之間，應(yīng)有良好的結(jié)合力；鍍層在零件的主要表面上，應(yīng)有比較均勻的厚度和細(xì)致的結(jié)構(gòu)；鍍層應(yīng)具有規(guī)定的厚度和盡可能少的孔隙；鍍層應(yīng)具有規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，例如表面粗糙度、硬度、色彩以及鹽霧試驗(yàn)?zāi)驮囆浴?電鍍基礎(chǔ)知識(shí)082005FH4電鍍工藝學(xué)04－55金屬零件鍍前表面準(zhǔn)備的重要性

機(jī)械表面處理

粗糙表面的整平包括：

磨光、拋光、滾光、震動(dòng)、離心、刷光、噴砂處理等?；瘜W(xué)表面處理

除油、侵蝕、拋光、活化1.1金屬零件電鍍前的表面準(zhǔn)備2電鍍前處理知識(shí)082005FH5電鍍工藝學(xué)04－55機(jī)械表面處理

1磨光：磨光機(jī)通常采用磨光機(jī)帶動(dòng)磨光輪進(jìn)行磨光輪式磨光機(jī)2電鍍前處理知識(shí)082005FH6電鍍工藝學(xué)04－55磨光輪通常采用柔軟材料縫制成輪狀，再在輪外側(cè)粘合磨料一般用皮革、粗毛氈、棉布、各種纖維織品及高強(qiáng)度紙等制成磨光輪。硬質(zhì)磨光輪軟質(zhì)磨光輪2電鍍前處理知識(shí)082005FH7電鍍工藝學(xué)04－55磨料常用的磨料有天然金剛砂、人造金鋼砂、人造鋼玉（含氧化鋁90～95％）、石英砂、硅藻土、鐵丹和浮石等。人造金鋼砂的硬度較高，但是脆性大、易碎；人造剛玉的硬度較高，而且韌性較好；天然金鋼砂和石英砂的硬度稍低一些。應(yīng)該根據(jù)零件的加工要求選擇。2電鍍前處理知識(shí)082005FH8電鍍工藝學(xué)04－55氧化鋁磨料2電鍍前處理知識(shí)082005FH9電鍍工藝學(xué)04－55

磨料粒度通常是按篩子的號(hào)碼來(lái)劃分的，篩子的號(hào)碼則用單位面積（平方厘米）上的孔數(shù)來(lái)表示，篩子的號(hào)碼越大，篩孔越小。人們以磨料能通過(guò)篩子的號(hào)碼來(lái)表示該磨料的粒度。用骨膠、牛皮膠、明膠作為粘結(jié)劑通常將磨料分為三組：即粗磨：（20～40＃）中磨（50～150＃）精磨（180～360＃）。

2電鍍前處理知識(shí)082005FH10電鍍工藝學(xué)04－55其計(jì)算式為：v－圓周速度（m/s）；π－圓周率d－磨光輪直徑（m）；n－磨光輪轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）由上式可知，圓周速度取決于磨輪的直徑和轉(zhuǎn)速。在生產(chǎn)中，可以改變其中的任一數(shù)值來(lái)調(diào)控磨光輪的圓周速度，例如，當(dāng)磨光機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù)不變時(shí)，可以更換不同直徑的輪子，當(dāng)磨輪的直徑固定時(shí)，可以改變軸的轉(zhuǎn)數(shù)。磨光不同材料磨光輪的圓周速度2電鍍前處理知識(shí)082005FH11電鍍工藝學(xué)04－552拋光：拋光機(jī)通常采用拋光機(jī)帶動(dòng)拋光輪進(jìn)行拋光與磨光機(jī)同

拋光與磨光的區(qū)別：

磨光為粗加工：明顯有磨削，硬輪－磨料拋光為精加工：無(wú)明顯磨削，軟輪－拋光膏2電鍍前處理知識(shí)082005FH12電鍍工藝學(xué)04－553滾光、震動(dòng)、離心：滾光機(jī)通常采用電機(jī)帶動(dòng)滾桶進(jìn)行滾光

2電鍍前處理知識(shí)082005FH13電鍍工藝學(xué)04－55震動(dòng)機(jī)采用帶彈簧的偏軸機(jī)構(gòu)產(chǎn)生震動(dòng)、旋轉(zhuǎn)離心2電鍍前處理知識(shí)082005FH14電鍍工藝學(xué)04－55刷光

用鋼絲或銅絲刷光輪刷光工件表面噴砂、噴丸干噴是利用射吸原理以氣流協(xié)帶磨料高速噴向工件，濕噴則以含砂液流高速噴向工件2電鍍前處理知識(shí)082005FH15電鍍工藝學(xué)04－552電鍍前處理知識(shí)082005FH16電鍍工藝學(xué)04－552電鍍前處理知識(shí)082005FH17電鍍工藝學(xué)04－55化學(xué)表面處理除油包括有機(jī)溶劑除油，化學(xué)除油及電化學(xué)除油以及超聲波除油。浸蝕包括強(qiáng)浸蝕、電化學(xué)浸蝕及弱浸蝕。拋光化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光4活化化學(xué)活化、電化學(xué)活化2電鍍前處理知識(shí)082005FH18電鍍工藝學(xué)04－55鋼鐵零件鍍前表面化學(xué)處理概述通常要根據(jù)工件的情況以及關(guān)鍵的要求制定表面處理流程2電鍍前處理知識(shí)082005FH19電鍍工藝學(xué)04－55鋼鐵零件的除油有機(jī)溶劑除油烴類：汽油、煤油、苯類、丙酮等氯代烴類：三氯乙烯、三氯乙烷、四氯化碳等2電鍍前處理知識(shí)082005FH20電鍍工藝學(xué)04－55化學(xué)除油

皂化反應(yīng)：與動(dòng)、植物中的硬脂酸皂化反應(yīng)(C17H35COO)3C3H5+3NaOH－→3C17H35COONa＋C3H5(OH)3硬脂

堿

硬脂酸鈉

甘油

2電鍍前處理知識(shí)082005FH21電鍍工藝學(xué)04－55加入乳化劑可除去非皂化油（礦物油）常用的乳化劑有：辛基酚聚氧乙烯醚(OP－10)三乙醇胺油酸皂(FM)十二烷基二乙醇酰胺(6501)等常溫除油：清洗劑等2電鍍前處理知識(shí)082005FH22電鍍工藝學(xué)04－55電化學(xué)除油超聲波除油2電鍍前處理知識(shí)082005FH23電鍍工藝學(xué)04－55鋼鐵的浸蝕2電鍍前處理知識(shí)082005FH24電鍍工藝學(xué)04－55（1）侵蝕有三個(gè)作用1化學(xué)溶解作用2產(chǎn)生氣體對(duì)氧化皮的機(jī)械剝離作用3產(chǎn)生的氫氣對(duì)高價(jià)氧化物還原作用，有利于氧化物的溶解2電鍍前處理知識(shí)082005FH25電鍍工藝學(xué)04－55（2）酸度和溫度的影響

通常硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％—25％，提高硫酸濃度不能增強(qiáng)浸蝕能力，超過(guò)40％時(shí)由于硫酸的強(qiáng)氧化性，對(duì)氧化皮幾乎不溶解。提高溫度可以加快反應(yīng)速度，對(duì)氧化皮有較大的剝離作用，溫度過(guò)高會(huì)腐蝕零件，一般不進(jìn)行加熱。適當(dāng)加入緩蝕劑可保護(hù)基體金屬。

HCl中用六次甲基四胺－又稱烏洛托品（陽(yáng)離子型）

H2SO4中用二鄰甲苯基硫脲（陰離子型）（可適當(dāng)加入Cl－）

溶解產(chǎn)物鐵鹽累積到一定程度會(huì)降低硫酸侵蝕速度。

通?？刂畦F含量＜60g/L2電鍍前處理知識(shí)082005FH26電鍍工藝學(xué)04－55電化學(xué)侵蝕1陽(yáng)極侵蝕硫酸或鹽酸，主要靠陽(yáng)極溶解2陰極侵蝕硫酸，主要靠氫氣沖擊3弱侵蝕通常為化學(xué)侵蝕，5％－10％鹽酸或硫酸2電鍍前處理知識(shí)082005FH27電鍍工藝學(xué)04－55鋼鐵零件的化學(xué)和電化學(xué)拋光化學(xué)拋光很少使用電化學(xué)拋光配方1通用配方2一般鋼鐵配方3不銹鋼配方4精密不銹鋼2電鍍前處理知識(shí)082005FH28電鍍工藝學(xué)04－55

電鍍鉻鍍層

1電鍍鉻

概述

鍍鉻在電鍍工業(yè)中占有極其重要的地位，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(méi)有的特點(diǎn)，故鍍鉻是電鍍單金屬中較為特殊的鍍層。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及對(duì)環(huán)境保護(hù)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、高效率鍍硬鉻及三價(jià)鉻鍍鉻等新工藝，使鍍鉻層的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。3電鍍鉻082005FH29電鍍工藝學(xué)04－551.鍍鉻層的性質(zhì)

鉻(Cr)是一種略帶藍(lán)的銀白色金屬，相對(duì)原子質(zhì)量51.994，密度6.98／cm3~7.219／cm3，熔點(diǎn)1875℃~1920℃，標(biāo)準(zhǔn)電極電位φ0Cr3+/Cr=－0.74V

φ0Cr3+/Cr2+=－0.41Vφ0Cr2O72-/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)3電鍍鉻082005FH30電鍍工藝學(xué)04－55

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(duì)鍍鉻層的硬度沒(méi)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(zhǎng)久地保持其原有的光澤而不變色，只有當(dāng)溫度在400℃～500℃時(shí)，才開始在表面呈現(xiàn)氧化色。3電鍍鉻082005FH31電鍍工藝學(xué)04－55

鉻鍍層具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，堿、硫化物、硝酸和大多數(shù)有機(jī)酸對(duì)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(jiàn)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(shí)能長(zhǎng)久地保持其反射能力而優(yōu)于銀和鎳。3電鍍鉻082005FH32電鍍工藝學(xué)04－552鍍鉻層的分類及應(yīng)用鍍鉻可按其工藝及溶液不同來(lái)分類，所得到的鉻層可應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。(1)防護(hù)裝飾性鍍鉻利用鉻鍍層的鈍化能力、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和反射能力，鉻層與銅、鎳及銅錫合金等組成防護(hù)裝飾性體系，廣泛用于汽車、自行車、縫紉機(jī)、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(dá)到防護(hù)目的。這類鉻層的厚度一般為0.25μm~1μm3電鍍鉻082005FH33電鍍工藝學(xué)04－55

(2)鍍硬鉻(耐磨鉻)鉻層具有高的硬度和低的摩擦系數(shù)，機(jī)械零部件鍍硬鉻后可以提高其抗磨損能力，延長(zhǎng)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(gè)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(diǎn)。3電鍍鉻082005FH34電鍍工藝學(xué)04－55

(4)松孔鍍鉻是在鍍硬鉻后進(jìn)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(rùn)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(dòng)摩擦，如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)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(xué)儀器、航空儀表等零件的鍍覆。此外，黑鉻鍍層也可用于裝飾。3電鍍鉻082005FH35電鍍工藝學(xué)04－55

3鍍鉻過(guò)程的特點(diǎn)與其它單金屬相比，鍍鉻液的成分雖然簡(jiǎn)單，但鍍鉻過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，并具有許多特點(diǎn)。(1)在鍍鉻過(guò)程中，是由鉻的含氧酸即鉻酸來(lái)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(lái)提供金屬離子)，屬?gòu)?qiáng)酸性鍍液。在鉻酸鍍液中，陰極過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，陰極電流大部分都消耗在析出氫氣及六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻兩個(gè)副反應(yīng)上，故鍍鉻過(guò)程陰極電流效率極低，一般?＝8％～18％。3電鍍鉻082005FH36電鍍工藝學(xué)04－55

(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(shí)現(xiàn)金屬鉻的電沉積過(guò)程。(3)鍍鉻需采用較高的陰極電流密度，又由于陰極及陽(yáng)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。3電鍍鉻082005FH37電鍍工藝學(xué)04－55

(4)陽(yáng)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(bǔ)充要依賴于添加鉻酸來(lái)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(jì)不同的象形陽(yáng)極、防護(hù)陰極及輔助陽(yáng)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。3電鍍鉻082005FH38電鍍工藝學(xué)04－55鍍鉻過(guò)程還有三個(gè)特殊的現(xiàn)象：陰極電流效率隨鉻酸濃度的升高而下降，隨溫度升高而下降，隨陰極電流密度的提高而增加。