金属电镀工艺介绍

工艺介绍

1、 性能和用途

因为铬表面易于钝化，有很强的耐蚀性，所以用于装饰电镀的最外层，其厚度一般只有0.5-1微米，通常称之为装饰铬。

铬的另一个特点是具有极高的硬度，HV=750-1000，因而又经常用于有耐磨要求的场合，通常称之为硬铬。

2. 镀铬基本原理

2.1 镀铬的阴极过程

图1是镀铬的阴极极化曲线，描述了镀铬的阴极过程。



镀铬的阴极过程分3个阶段。

第一阶段，随着电极电位上升，电流密度上升。电极反应为

　　2H+　---> H2

第二阶段，随着电极电位继续上升，电流密度转为下降。这是一个形成阴极膜的过程。

第三阶段，随着电极电位继续上升，电流密度又转为上升。电极反应为

　　Cr6+ ---> Cr

　　2H+　---> H2

　　Cr6+ ---> Cr3+　(H2的还原作用)

2.2 阴极膜的形成



在镀铬层沉积之前，阴极上先生成一层薄膜。观察薄膜的试验如图2所示。阴极为针状。停电后1秒可以观察到阴极膜(厚度约0.1微米)，停电3-4秒后阴极膜就消失了，如图3所示。



2.3 硫酸的作用和影响

镀液中硫酸含量的增加，阴极膜的厚度也随之增加。电极周围的成分与其它部分的成分差别较大，为

　　　Cr6+ 65-67%

　　　Cr3+ 22-23%

　　　SO42- 10-12%

若镀液中没有硫酸，则不能形成阴极膜，只析出氢气，见图1的曲线1。

CrO3与H2SO4形成[(CrOn2-)m•(SO42-)n]复杂的络合物。从图4可以看出，随镀液中硫酸浓度增加，电流效率形成有峰值的情况。图4中线段1，电流效率随硫酸含量上升而上升，是因为络合物含量上升的缘故；继续增加硫酸的含量，则阴极膜厚度增加，阻碍铬层的沉积，故图4线段2，电流效率随硫酸含量上升而下降。



2.4 Cr3+的影响

当镀液中Cr3+的含量上升时，图4中的曲线向右上方向移动。当H2SO4=10-12g/l，Cr3+=20g/l，电流密度60-100A/dm2时，电流效率高于25%。可获得镜面光亮的镀铬层。缺点是分散能力差，只适合旋转体。

2.5 H2的析出影响

常规镀铬中，只有12-15%的电流用于沉积铬层，80-85%的电流用于析出氢气。氢气会渗入铬层，也会渗入基体达几十微米。氢气的渗入，使得钢的疲劳强度下降约30-40%。有趣的是，高强度零件镀铬后，疲劳强度下降，而强度低的零件，镀铬后疲劳强度反而提高。

3 镀铬工艺

3.1 常规镀铬工艺

目前使用较为广泛的仍是常规镀铬工艺。经典的常规镀铬溶液配方为

　　CrO3　 250 g/l

　　H2SO4　2.5 g/l

　　Cr3+　 3g /l

3.2 含F-镀铬工艺

F-作催化剂的电解液可在室温工作，也可用于滚镀(但小零件不太可靠)。

配方一∶

　　CrO3　　 　 250 g/l

　　KF　　　　　3.5 g/l

　　温度　　　　20℃

　　电流密度　　3-5 A/dm2

配方二∶

　　CrO3　　 　 250 g/l

　　H2SiF6　　　5-10 g/l

　　温度　　　　18-25℃

　　电流密度　　5-10 A/dm2