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　　鉻層硬度高(HV800～110kg/mm2)，耐磨性好，反光能力強，有較好的耐熱性。在500℃以下光澤和硬度均無(wú)明顯變化;溫度大于500℃開(kāi)始氧化變色;大于700℃時(shí)才開(kāi)始變軟。

　　由于鍍鉻層的優(yōu)良性能，廣泛用作防護—裝飾性鍍層體系的外表層和機能鍍層。

　　傳統的鍍鉻工藝，其電鍍液以鉻酸為基礎，以硫酸作催化劑，兩者的比例為100：1。工藝的優(yōu)點(diǎn)為：鍍液穩定，易于操作;無(wú)論鍍光亮鉻還是鍍硬鉻，鍍層質(zhì)量都比較高，具有光亮、耐磨、穩定等優(yōu)點(diǎn)，所以一直得到廣泛的應用。其缺點(diǎn)為：(1)陰極電流效率非常低，一般只有8～16，這樣，鍍速相當慢，消耗的能量也相當大;(2)鉻酸濃度高，含鉻廢水和廢氣污染大，材料浪費嚴重;(3)鍍液溫度較高，能量浪費大;(4)鍍液的分散和覆蓋能力差，形狀復雜的零件必須采用象形陽(yáng)極、防護陰極和輔助陽(yáng)極才能得到厚度均勻的鍍層。因此，國內外電鍍界一直致力于改革高鉻傳統鍍鉻工藝，為降低鉻酸濃度，減少其危害，提高鍍鉻效率進(jìn)行著(zhù)廣泛的研究和探索?，F已獲得一定的成果。

　　改善傳統鍍鉻工藝一般都采用在鉻酸鍍液中加添加劑的辦法。這些添加劑可分為四類(lèi)：

　　(1)無(wú)機陰離子添加劑(如、F-、、、、、、等);

　　(2)有機陰離子添加劑(如羧酸、磺酸等);

　　(3)稀土陽(yáng)離子添加劑(如La3 、、Ce3 、Nd3 、Pr3 、Sm3 等);

　　(4)非稀土陽(yáng)離子添加劑(如Sr2 、Mg2 等)。

　　在改善傳統鍍鉻工藝的過(guò)程中出現了三種較為突出的工藝：

　　(1)以氟化物為催化劑的鍍鉻工藝;

　　(2)以氯、溴、碘及穩定的羧酸作催化劑的鍍鉻工藝;

　　(3)以稀土作添加劑的鍍鉻工藝。

　　一、鍍鉻的一般特性

　　(一)鍍鉻特點(diǎn)

　　1.鍍鉻用含氧酸做主鹽，鉻和氧親和力強，電析困難，電流效率低;

　　2.鉻為變價(jià)金屬，又有含氧酸根，故陰極還原過(guò)程很復雜;

　　3.鍍鉻雖然極化值很大，但極化度很小，故鍍液的分散能力和覆蓋能力很差，往往要采用輔助陽(yáng)極和保護陰極;

　　4.鍍鉻需用大電流密度，而電流效率很低，大量析出氫氣，導致鍍液歐姆電壓降大，故鍍鉻的電壓要比較高;

　　5.鍍鉻不能用鉻陽(yáng)極，通常采用純鉛、鉛錫合金、鉛銻合金等不溶性陽(yáng)極。

　　(二)鍍鉻過(guò)程的特異現象

　　鍍鉻與其它金屬電沉積相比，有如下特異現象：

　　(1)隨主鹽鉻酐濃度升高而電流效率下降;

　　(2)隨電流密度升高而電流效率提高;

　　(3)隨鍍液溫度提高而電流效率降低;

　　(4)隨鍍液攪拌加強而電流效率降低，甚至不能鍍鉻。

　　上述特異現象均與鍍鉻陰極還原的特殊性有關(guān)。

　　二、鍍鉻層的種類(lèi)和標記

　　(一)防護—裝飾性鍍鉻

　　防護—裝飾性鍍鉻，俗稱(chēng)裝飾鉻。它具有防腐蝕和外觀(guān)裝飾的雙重作用。為達此目的在鋅基或鋼鐵基體上必須先鍍足夠厚度的中間層，然后在光亮的中間鍍層上鍍以0.25～0.5μm的薄層鉻。例如鋼基上鍍銅、鎳層再鍍鉻、低錫青銅上鍍鉻、多層鎳上鍍鉻、鎳鐵合金鍍層上鍍鉻等等。

　　在現代電鍍中，在多層鎳上鍍取微孔或微裂紋鉻是降低鍍層總厚度，又可獲得高耐蝕性的防護—裝飾體系，是電鍍工藝發(fā)展的方向。

　　在黃銅上噴砂處理或在緞面鎳上鍍鉻，可獲得無(wú)光的緞面鉻，是用作消光的防護—裝飾鍍鉻。

　　裝飾性鍍鉻是鍍鉻工藝中應用最多的。裝飾鍍鉻的特點(diǎn)是：(1)要求鍍層光亮;(2)鍍液的覆蓋能力要好，零件的主要表面上應覆蓋上鉻;(3)鍍層厚度薄，通常在0.25～0.5μm之間，國內多用0.3μm。為此裝飾鍍鉻常用300～400g/L的高濃度，近些年來(lái)加入稀土等添加劑，濃度可降至150～200g/L，覆蓋能力、電流效率明顯提高，是研究開(kāi)發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)應用的發(fā)展方向。

　　防護—裝飾鍍鉻廣泛用于汽車(chē)、自行車(chē)、日用五金制品、家用電器、儀器儀表、機械、船舶艙內的外露零件等。經(jīng)拋光的鉻層有很高的反射系數，可作反光鏡。

　　按照國際ISO標準，防護—裝飾性鍍鉻標記方法如下：

　　分類(lèi)標記構成：

　　Fe——基體金屬鋼鐵的化學(xué)符號。

　　Cu——銅的化學(xué)符號，數字表示銅鍍層最低厚度(μm);

　　Ni——鎳的化學(xué)符號，數字表示鎳鍍層最低厚度(μm)。

　　表示鎳鍍層類(lèi)型的符號：

　　b——光亮鎳鍍層;

　　p——暗鎳或半光亮鎳鍍層，欲得到全光亮鍍層需拋光;

　　d——雙層或三層鎳鍍層;

　　Cr——鉻的化學(xué)符號。

　　表示鉻鍍層類(lèi)型及其最低厚度的字符：

　　r——普通(標準)鉻;

　　f——無(wú)裂紋鉻;

　　mc——微裂紋鉻;

　　mp——微孔鉻。

　　分類(lèi)標記示例：鋼鐵上由20μm(最低)銅、25μm(最低)光亮鎳和0.3μm(最低)微裂紋鉻構成的鍍層的分類(lèi)標記可寫(xiě)成：Fe/Cu20/Ni25bCrmc0.3

　　幾個(gè)術(shù)語(yǔ)的解釋?zhuān)?/p>

　　最低厚度——零件主要表面上能被直徑20mm的球接觸到的任何一處鍍層厚度必須達到的最小值。

　　主要表面——指零件上的某些表面，該表面上的鍍層對于零件的外觀(guān)和使用性能起主要作用。

　　無(wú)裂紋鉻(Crf)——按ISO規定的試驗方法檢查時(shí)不出現裂紋。

　　微裂紋鉻(Crmc)——按ISO規定的試驗方法檢查時(shí)，有效面所有方向上每1cm長(cháng)度可有250條以上的裂紋，裂紋呈網(wǎng)孔狀結構。

　　微孔鉻(Crmp)——按ISO規定的試驗方法檢查時(shí)，微孔密度至少為10000孔/cm2以上。

　　(二)硬鉻(耐磨鉻、工業(yè)鍍鉻)

　　在一定條件下沉積的鉻鍍層具有很高硬度和耐磨損性能，硬鉻的維氏硬度達到900～1200kg/mm2，鉻是常用鍍層中硬度最高的鍍層，可提高零件的耐磨性　，　延長(cháng)使用壽命。如工、模、量、卡具;機床、挖掘機、汽車(chē)、拖拉機主軸;切削刀具等鍍硬鉻。鍍硬鉻可用于修復被磨損零件的尺寸公差。嚴格控制鍍鉻工藝，準確地按規定尺寸鍍鉻，鍍后不需再進(jìn)行機械加工的則稱(chēng)為尺寸鍍鉻法。

　　(三)乳白鉻鍍層

　　在較高溫度(65～75℃)和較低電流密度下(20±5A/dm2)獲得的乳白色的無(wú)光澤的鉻稱(chēng)為乳白鉻。鍍層韌性好，硬度較低，孔隙少，裂紋少，色澤柔和，消光性能好，常用于量具、分度盤(pán)、儀器面板等鍍鉻。

　　在乳白鉻上加鍍光亮耐磨鉻，稱(chēng)為雙層鍍鉻。在飛機、船舶零件以及槍炮內腔上得到廣泛應用。

　　(四)松孔鍍鉻

　　通常在鍍硬鉻之后，用化學(xué)或電化學(xué)方法將鉻層的粗裂紋進(jìn)一步擴寬加深，以便吸藏更多的潤滑油脂，提高其耐磨性，這就叫松孔鉻。松孔鍍鉻層應用于受重壓的滑動(dòng)摩擦件及耐熱、抗蝕、耐磨零件，如內燃機汽缸內腔、活塞環(huán)等。

　　(五)黑鉻

　　在不含硫酸根而含有催化劑的鍍鉻中，可鍍取純黑色的鉻層，以氧化鉻為主成分，故耐蝕性和消光性能優(yōu)良，應用于航空、光學(xué)儀器、太陽(yáng)能吸收板及日用品之防護—裝飾。

　　三、鍍鉻液的種類(lèi)和特性

　　根據鍍鉻液的組成和性能不同，可將鍍鉻液分為如下幾類(lèi)。

　　(一)普通鍍鉻溶液

　　這是應用量大、面廣的一種鍍液，基本組分是鉻酐和硫酸，按鉻酐濃度可分為低、中、高濃度三種。

　　低濃度通常系指鉻酐含量為120g/L以下的鍍液。具有減少污染、降低成本、　電流效率比較高(18～20)、鍍層光亮度好、光亮電流密度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是需槽電壓較高，鍍液覆蓋能力較差，適合于零件形狀較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。

　　中濃度通常系指鉻酐含量為180～250g/L的鍍液。鉻酐250g/L，硫酸根2.5g/L的鍍液稱(chēng)為標準鍍鉻液，多用于鍍硬鉻。在這類(lèi)鍍液中加入鍍鉻添加劑，特別是混合稀土金屬鹽添加劑，鍍液性能則有很大改善：

　?、倏蓪t酐濃度降低到150～180g/L以?xún)?，鍍液的覆蓋能力明顯提高，超過(guò)高濃度液;

　?、诳山档臀鲢t的臨界電流密度值，可采用較低電流密度(如8～10A/dm2)，而電流效率卻能達到20以上，槽電壓低于10V，故有明顯的節電效果;

　?、劭蓪?shí)現常溫電鍍，在15～50℃之間均可施鍍，有利于節約能源，提高工效。綜合經(jīng)濟和環(huán)境效益好。這是現代電鍍鉻工藝的發(fā)展方向。

　　高濃度系指鉻酐濃度為300～400g/L的鍍液。具有較高分散能力和覆蓋能力，主要用于裝飾性鍍鉻。這種鍍液帶出損失多、對環(huán)境污染較嚴重。電流效率低(8～13)。隨著(zhù)稀土等鍍鉻添加劑的開(kāi)發(fā)和應用，這類(lèi)鍍液已逐漸縮減。

　　(二)復合鍍鉻液

　　以硫酸和氟硅酸作催化劑的鍍鉻液。氟硅酸的添加，使鍍液的電流效率、覆蓋能力和光亮范圍均比普通鍍鉻液有所改善，如陰極的電流效率可達到20%以上。然而，氟硅酸對陽(yáng)極和陰極零件鍍不上鉻的部位及鍍槽的鉛襯均有較強的腐蝕作用，必須采取一定的防護措施，其襯里和陽(yáng)極最好采用鉛一錫合金。此鍍液主要用于滾鍍鉻。

　　(三)自動(dòng)調節鍍鉻液

　　以硫酸鍶和氟硅酸鉀為催化劑的鍍鉻液。在一定溫度及一定濃度的鉻酸溶液中，硫酸鍶和氟硅酸鉀各自存在著(zhù)沉淀溶解平衡，并分別有一溶度積常數Ksp，即當溶液中[S042-]或[SiF62-]濃度增大時(shí)，相應的離子濃度乘積將大于溶度積常數，過(guò)量的S042-或SiF62-便生成SrS04或K2SiF6沉淀而析出;相反，當溶液中[S042-]或[ SiF62-]濃度不足時(shí)，槽內的SrS04或K2SiF6沉淀溶解，直至相應的離子濃度乘積等于其溶度積時(shí)為止。所以，當鍍液的溫度和鉻酐的濃度一定時(shí)，鍍液中[S042-]或[SiF62-]濃度可通過(guò)溶解沉淀平衡而自動(dòng)的調節，并不隨電鍍過(guò)程的持續而變化。這類(lèi)鍍液具有電流效率高(270A)，允許電流密度范圍大(高達80～100A/dm2)，鍍液的分散能力和覆蓋能力好，沉積速度快(50/-m/h)等優(yōu)點(diǎn)，故又稱(chēng)“高速自動(dòng)調節鍍鉻”。但鍍液的腐蝕性強。

　　(四)快速鍍鉻液在普通鍍鉻液基礎上，加入硼酸和氧化鎂，允許使用較高的電流密度，從而提高了沉積速度，所得鍍層的內應力小，與基體的結合力好。

　　(五)四鉻酸鹽鍍鉻液

　　這類(lèi)鍍液的鉻酐濃度較高，鍍液中除含有鉻酐和硫酸外，還含有氫氧化鈉和氟化鈉，以提高陰極極化作用。添加糖或醇作為還原劑，以穩定鍍液中的Crs+;添加檸檬酸鈉以掩蔽鐵離子。這類(lèi)鍍液的主要優(yōu)點(diǎn)是電流效率高(35%以上)，沉積速度快、

　　鍍液的分散能力好，但鍍液只在室溫下穩定，操作溫度不宜超過(guò)24℃，采用高電流密度時(shí)需冷卻鍍液;鍍層的光亮性差，硬度較低，鍍后需經(jīng)拋光才能滿(mǎn)足裝飾鉻的要求。

　　(六)常溫鍍鉻鍍液由鉻酐和氟化物(NH4F或NaF)組成，也可加入少量的硫酸。這種鍍液的工作溫度(15～25℃)和電流密度(8～12A/dm2)低，沉積速度慢，適用于薄層電鍍。其電流效率和分散能力較高，可用于掛鍍和滾鍍。

　　(七)低濃度鉻酸鍍鉻

　　鍍液中鉻酐濃度較標準鍍鉻液低5倍，可大大降低對環(huán)境的污染。電流效率及鍍層的硬度介于標準鍍鉻液和復合鍍鉻液之間，其覆蓋能力和耐蝕性與高濃度鍍鉻相當。但鍍液的電阻大，槽電壓高，對整流設備要求嚴格，同時(shí)鍍液的覆蓋能力有待提高。

　　(八)三價(jià)鉻鍍鉻鍍液中以Cr3+化合物為主鹽，添加絡(luò )合劑、導電鹽及添加劑。該工藝消除或降低了環(huán)境污染，鍍液的分散能力和覆蓋能力較鉻酸鍍液高，陰極電流效率有所改善;可常溫施鍍;槽壓低;電鍍不受電流中斷的影響。但鍍液對雜質(zhì)敏感，鍍層的光澤較暗，鍍層厚度為幾微米，并不能隨意增厚;鍍層的硬度低，鍍液成分復雜不利于維護。

　　(九)稀土鍍鉻液

　　在傳統鍍鉻液的基礎上加入一定量的稀土元素及氟離子。采用稀土元素可降低鉻酐的濃度、拓寬施鍍溫度范圍(10～50℃)及陰極電流密度范圍(5～30A/dm2)，降低槽壓，改善鍍層的光亮度及硬度。

　　使鍍鉻生產(chǎn)實(shí)現低溫度、低能耗、低污染和高效率，即所謂的“三低一高”鍍鉻工藝。但對于鍍液的穩定性和可靠性，目前尚有不同的看法，尤其是對其機理的研究還有待深入。

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