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

3.電鍍鉻

1.電鍍基礎(chǔ)知識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)知識電鍍是指通過電化學(xué)方法在固體表面上沉積一層金屬或合金的過程。082005FH3電鍍工藝學(xué)04－55對電鍍層有哪些要求？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)定的各項指標(biāo)，例如表面粗糙度、硬度、色彩以及鹽霧試驗?zāi)驮囆浴?電鍍基礎(chǔ)知識082005FH4電鍍工藝學(xué)04－55金屬零件鍍前表面準(zhǔn)備的重要性

機械表面處理

粗糙表面的整平包括：

磨光、拋光、滾光、震動、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082005FH5電鍍工藝學(xué)04－55機械表面處理

1磨光：磨光機通常采用磨光機帶動磨光輪進(jìn)行磨光輪式磨光機2電鍍前處理知識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082005FH8電鍍工藝學(xué)04－55氧化鋁磨料2電鍍前處理知識082005FH9電鍍工藝學(xué)04－55

磨料粒度通常是按篩子的號碼來劃分的，篩子的號碼則用單位面積（平方厘米）上的孔數(shù)來表示，篩子的號碼越大，篩孔越小。人們以磨料能通過篩子的號碼來表示該磨料的粒度。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082005FH10電鍍工藝學(xué)04－55其計算式為：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)值來調(diào)控磨光輪的圓周速度，例如，當(dāng)磨光機軸的轉(zhuǎn)數(shù)不變時，可以更換不同直徑的輪子，當(dāng)磨輪的直徑固定時，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082005FH11電鍍工藝學(xué)04－552拋光：拋光機通常采用拋光機帶動拋光輪進(jìn)行拋光與磨光機同

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：無明顯磨削，軟輪－拋光膏2電鍍前處理知識082005FH12電鍍工藝學(xué)04－553滾光、震動、離心：滾光機通常采用電機帶動滾桶進(jìn)行滾光

2電鍍前處理知識082005FH13電鍍工藝學(xué)04－55震動機采用帶彈簧的偏軸機構(gòu)產(chǎn)生震動、旋轉(zhuǎn)離心2電鍍前處理知識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082005FH15電鍍工藝學(xué)04－552電鍍前處理知識082005FH16電鍍工藝學(xué)04－552電鍍前處理知識082005FH17電鍍工藝學(xué)04－55化學(xué)表面處理除油包括有機溶劑除油，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082005FH19電鍍工藝學(xué)04－55鋼鐵零件的除油有機溶劑除油烴類：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082005FH20電鍍工藝學(xué)04－55化學(xué)除油

皂化反應(yīng)：與動、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082005FH23電鍍工藝學(xué)04－55鋼鐵的浸蝕2電鍍前處理知識082005FH24電鍍工藝學(xué)04－55（1）侵蝕有三個作用1化學(xué)溶解作用2產(chǎn)生氣體對氧化皮的機械剝離作用3產(chǎn)生的氫氣對高價氧化物還原作用，有利于氧化物的溶解2電鍍前處理知識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浸蝕能力，超過40％時由于硫酸的強氧化性，對氧化皮幾乎不溶解。提高溫度可以加快反應(yīng)速度，對氧化皮有較大的剝離作用，溫度過高會腐蝕零件，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降低硫酸侵蝕速度。

通?？刂畦F含量＜60g/L2電鍍前處理知識082005FH26電鍍工藝學(xué)04－55電化學(xué)侵蝕1陽極侵蝕硫酸或鹽酸，主要靠陽極溶解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(xué)技術(shù)的發(fā)展及對環(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，相對原子質(zhì)量51.994，密度6.98／cm3~7.219／cm3，熔點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(dāng)溫度在400℃～500℃時，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。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分類，所得到的鉻層可應(yīng)用于不同的場合。(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、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。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(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鍍鉻過程的特點與其它單金屬相比，鍍鉻液的成分雖然簡單，但鍍鉻過程相當(dāng)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(dāng)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％。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。3電鍍鉻082005FH37電鍍工藝學(xué)04－55

(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(hù)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。3電鍍鉻082005FH38電鍍工藝學(xué)04－55鍍鉻過程還有三個特殊的現(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。