鍍鉻層是一種高硬度、高耐磨性的鍍層,又具有較好的耐熱性及良好的化學穩定性。由于鍍鉻層的良好性能,在工業上獲得了廣泛應用。

       特別在航空制造業的軍民機生產中,占有重要地位。鍍鉻層屬于單金屬電鍍。與其他單金屬鍍層比較,鍍鉻過程比較復雜,而且有很多特點。

       早鍍鉻過程中,是有鉻酸來提供獲得鍍層金屬所需的鉻離子,鍍鉻所使用的陰極電流密度很高,電流效率低(13%左右),溫度與電流密度要嚴格配合,可以通過改變二者的關系在同一鍍液中獲得光亮鍍層。

       鍍鉻不采用金屬鉻作為陽極,而是用纖銻合金不溶性陽極,鍍鉻點解液的分散能力極差。以上這些,給電鍍鉻層的質量帶來了比較多的影響。

       1、鍍前處理

       為了獲得較為理想的鍍層,合理的鍍前處理是電鍍極為重要的一個環節。金屬零件從原材料到加工成型,不可避免的要與各種油類介質接觸。

       生產實踐證明,油脂清洗不干凈是影響鍍層質量的重要因素。同是,金屬基體在空氣中會生成一層比較致密的氧化膜,只有去除金屬基體上的氧化膜,使其表面達到活化狀態,才能夠進行正常的電鍍。

       因此,零件表面任何的微量污染,都會降低鍍鉻層在機體上的附著力。同時,拋光機體表面也是鍍鉻前出來及重要的一個工序,它可以是鍍鉻層更加均勻光亮。

       2、鍍液各成分的影響

       鉻酐濃度時影響鍍鉻層的一個重要因素,其含量對溶液的導電性及電流效率有較大影響。

       鉻酐含量高,導電度增加。鉻酐濃度高則電流效率隨之下降,鍍層裂紋數量相對減少,意味著防腐蝕能力的提高。

       硫酸的影響:硫酸在鍍鉻溶液中是一種不可缺少的成分。如果沒有酸根的存在,陰極上就不會有鉻沉積出來。但是,重要的并不是硫酸在鍍鉻液中的絕對喊啦,而是鉻酐與硫酸的濃度比。即:控制在CrO3/H2SO4=100:1

       鍍鉻溶液中還應該嚴格控制三價鉻的含量。三價鉻的不足,難以獲得你滿意的鍍層,過多的三價鉻會縮小光亮范圍,降低溶液的導電性。

       3、鍍鉻液雜質的影響

       鍍鉻液中常見的雜質主要有金屬陽離子雜志,主要有鐵、銅、鉛等等。這些雜質以離子的形式存在于鍍鉻液中。

       它們常常通過下列途徑被引入鍍液:鍍件上沒有被覆蓋部位金屬的溶解、零件掉入鍍槽中未及時打撈而溶解、陽極材料的腐蝕、零件在陽極活化處理時溶解的金屬離子等。

       這些金屬離子都會降低電解液的導電率,使鍍液深鍍能力下降,也會使獲得光亮鍍層的電流密度變窄。當鐵離子含量超過了15g/L的時候,鍍液就不能在繼續使用。

       鍍鉻液中常見的陰離子雜質有:氯離子、硝酸根離子,它們通常由配制槽液的生產用水引入,以及鍍件在鍍前出來清洗不徹底而引入鍍液中。

       氯離子含量過高,將惡化鍍液的分散能力,深鍍能力,使鍍層粗糙、發灰,甚至出現花斑。還會使鍍槽的鉛襯里溶解和陽極溶解,增加鍍液中的雜質。同樣,含量很低的硝酸根離子就能使鍍鉻層發灰、無光澤,破壞鍍槽的鉛襯里和陽極溶解。

       4、槽液溫度和電流密度的影響

       鍍鉻時的工藝條件:溫度和電流密度對光亮區范圍電流效率、分散能力和鍍層性能都有顯著影響,并相互制約。可以通過改變兩者的關系而獲得不同鍍鉻層外觀以及不一樣的性能。

       如低溫高電流為:鍍鉻層灰暗色、燒焦具有網狀裂紋、高硬度、脆性大;高溫低電流:鍍鉻層呈乳白色、鍍鉻層組織細密、孔斜率小、無裂紋、防護性能好,但硬度低、耐磨性差。

       中溫中電流為:兩者配合較好,可以獲得光亮鉻層,這種鉻層硬度較高,有細而密的網狀裂紋。

       5、電鍍操作細節的影響

       (1)零件預熱:

       無論什么基體材料,特別是較大的零件,在鍍鉻前需要進行預熱,使其溫度接近或等于鍍液溫度。

       鍍鉻時電鍍的時間比較長,鍍層較厚,硬鉻鍍層的內應力大而且硬度高。而基體金屬和鉻的膨脹系數差別太大,如不進行預熱而直接電鍍容易造成基體金屬受熱膨脹,而產生鍍鉻層脫皮的現象。、

       (2)零件的裝掛方法:

       鍍鉻液的分散能力差,為了獲得俊宇的鍍層,一方面需要拋光零件表面,使其表面電流分布更加均勻;另一方面,裝掛時,掛具應該有足夠的截面積。

       且與導電部位接觸良好。對復雜零件必須采用輔助陽極,象形陽極和保護陰極。采用合理的裝掛方法,會達到事半功倍的操作效果。在實際生產過程中,會大大提高零件的生產進度,節約成本。

       (3)陽極活化、陰極活化及階梯式施加電流方式:

       對表面有較厚氧化膜的鍍硬鉻零件或者電鍍時中途斷電的零件,將零件在陽極電流下進行短時間的陽極活化處理,使氧化膜在電流作用下化學溶解,表面變得微觀粗糙,再將零件迅速轉為陰極,以階梯式電流操作,正常施鍍便可獲得結合力良好的鍍層。

       對于含鎳、鉻較高的合金及不銹鋼電鍍硬鉻時,應采用比正常電流密度小很多倍的陰極小電流,進行陰極活化出來,然后,再逐步升高電流密度致正常值。

       對于鑄鐵件鍍硬鉻,由于鑄鐵中含有大量的碳,氫在碳上析出的過電位比較低,因此,鑄鐵件鍍鉻時,氫離子將優先在表面上還原而大量析出氫氣泡,影響了金屬鉻的電沉積。

       因此,對于鑄鐵件鍍硬鉻,必須采用沖擊電流。使其表面馴熟生成一層金屬鉻,然后再回復到正常的電流密度下操作。

       6、電源波形的影響

       鍍鉻工藝需要理想的電流輸出波形來提高工藝的可靠性和完整性。輸出波形平直及頻率的提高,能夠保證鍍層的結晶細致、孔斜率小、結合力好,提高光亮度、平整度。

因此,鍍鉻工藝的電源,要求低紋波系數的整流電源,如直流發動機、三項全波整流電源。

       7、零件表面殘余應力的影響

       零件表面殘余應力對硬鉻的結合力有較大的影響。由于零件在機械加工過程中同時也會增加內應力。

鍍鉻前沒有進行消除應力的熱處理工藝(200-230℃,1-2小時),就容易造成度冊剝落,這一點已經在生產實踐中得到證明。

       8、鍍后處理及磨削加工的影響

       許多零件在鍍鉻后還要進行磨削加工,以達到精度和使用要求。磨削加工的不當面使局部發熱,會導致鉻層產生內應力而影響鍍層的結合力。

       除氫的目的是要降低鍍鉻層的脆性和基體金屬在電鍍時產生的氫脆。除氫應該坐在電鍍后盡可能短時間內,在油或者空氣介質中進行。

       常見故障的防止與解決辦法

       由于上述原因造成鍍鉻過程中的諸多產品缺陷以及質量隱患,如何防止和處理影響鍍鉻質量的因素,對常見故障的防止與解決,結合生產實際情況,列出以下一些主要方法:

       1.光亮度差:升高鍍液的溫度、調整三價鉻的含量;

       2.邊緣燒焦:降低電流密度、提高鍍液溫度、用碳酸鋇去除過多的硫酸;

       3.覆蓋能力差:用碳酸鋇沉淀過高的硫酸、小陽極大陰極通電處理、降低鍍液溫度;

       4.表面有棕色斑點:補充硫酸、小陽極大陰極電解;

       5.鍍層有裂紋:減少鍍層厚度、提高鍍液溫度;

       6.鍍層發花或者呈暗灰色:加強鍍前處理、提高鍍液溫度、用碳酸鋇去除沉淀;

       7.結合力差:用鋼絲刷刷除或用堿液陰極電解去除、正確計算導電截面積;

       8.大面積零件中心無鍍層:提高沖擊電流、階梯式送電、用碳酸鋇處理槽液;

       9.鍍層表面粗糙,沉積速度慢:提高零件表面光潔度、降低陰極電流密度;

       10.鍍層黑暗無光澤,便面有麻點:大陽極小陰極處理槽液、分析補充硫酸、沉淀重金屬。

       總 結     

       鍍鉻層由于具有一系列的性能而得到了廣泛的應用,隨著機械制造業的發展,鍍鉻層的用量越來越大。

       但是,傳統的鍍鉻工藝使用的電解液都是由劇毒的鉻酐配制。大量的廢水和廢氣對人與環境都構成了很大傷害。

       近年來,廣大電鍍工作者對鍍鉻工藝做了大量研究,其中出現了比如:低濃度鉻酐鍍鉻、三階鉻鹽鍍鉻、稀土鍍鉻、有機添加劑鍍鉻以及代鉻鍍層等等新工藝。

       我們相信,隨著科技的發展和研究的深入,更完善、更環保的新一代電鍍鉻工藝必將誕生。