镀铬：镀铬工艺（上）
一、各类镀铬工艺规范
(1)常规镀铬工艺规范，列于表3—5—2。
表3—5—2常规镀铬工艺规范
(2)加添加剂的中低浓度镀铬工艺规范，列于表3—5—3。
表3—5—3加添加剂的中、低浓度镀铬工艺规范
二、镀铬溶液的配制
将计算量的铬酸酐放入槽中，加入总体积2／3的去离子水，加热至50℃～60℃搅拌溶解，稀至总体积。因工业用铬酸酐含有0．4％左右的硫酸根，应取样分析后，再添加化学纯硫酸至工艺规范。氟硅酸的含量系指l00％浓度时的含量。而一般化学纯试剂仅30％左右，故要换算一下。其他成分按计算量加入，搅拌均匀。各种添加剂的加入法参照使用说明书。
除低浓度镀铬之外，其他镀液都要先通电处理产生一定量的三价铬。阴极用瓦楞形薄钢板，阳极用铅或铅合金板，阴极面积比阳极大五倍。在50℃～60℃温度下，用5A／dm2～10A／dm2的电流密度通电2h～4h，直至三价铬达到工艺要求为止。
三、镀液成分和工艺规范的影响
1．铬酸酐浓度的影响
镀液的铬酸酐浓度可在50g／L～400g／L范围内变化，随铬酸酐浓度升高，镀液电导率提高，覆盖能力亦有所提高，而阴极电流效率降低。加入某些添加剂后，浓度影响变为次要位置。不同浓度的镀液性能比较，如表3—5—4所列。
表3—5—4不同铬酸酐浓度的镀液性能比较
通常镀液浓度可由密度法测定，铬酸酐含量与镀液密度和波美读数的关系，见表3—5—5。
2．硫酸浓度的影响
在镀铬中硫酸起催化作用，溶解碱式铬酸盐胶膜，使铬能顺利析出。前已述及硫酸浓度对铬层质量影响很大，重要的是铬酸酐和硫酸的比值而不是它的绝对含量。当Cr03／SO42-=100时电流效率最高。Cr03／S042-=95(即H2S04略高)则铬层的光亮度和致密性好，但电流效率和覆盖能力下降；Cr03／SO42->100(即H2S04略少)，覆盖能力较好，但光亮度降低，镀层发花粗糙。
硫酸对阴极反应的影响见表3—5—6。
表3—5—5铬酸酐含量与镀液密度和波美读数的关系(15。C)
表3—5—6硫酸对阴极反应的影响
如镀液中硫酸含量过高，可用碳酸钡(BaC03)沉淀过多的硫酸。
由式可知，每2gBaC03可沉淀1gH2S04。
3．氟硅酸根的影响
氟硅酸根的作用与硫酸根的作用相似，并有其特点：①用氟硅酸代替部分硫酸，可提高电流效率到20％～25％左右，光亮度提高，光亮电流密度范围加宽；②氟硅酸对铬层有活化作用，断电时间短，继续复镀结合力不受影响，所以滚镀铬时氟硅酸是必要成分；③氟硅酸可降低析铬的电流密度，提高覆盖能力。主要缺点是镀液的腐蚀性强，镀槽和阳极最好采用Pb-Sn阳极含Sn>7％要有足够的防护能力。
4．三价铬的影响
铬酸酐和硫酸是镀铬的必要条件，还要有一定量的三价铬存在才构成充分条件。低浓度镀液应含有三价铬0．5g／L～1．5g／L，中等浓度镀液需2g／L～5g／L，高浓度铬液需4g／L～7g/L。三价铬低，沉积速度慢、镀层软，覆盖能力差；三价铬高，镀层乌暗粗糙、光亮度差，光亮电流密度范围变小。当三价铬过高时，用细铁棒做阴极，阳极面积约为阴极面积的l0倍～30倍，阳极电流密度为1．5A／dm2～2A／dm2，通电降低到规定范围为止。生产中S阳：S阴=2：1。则可保持三价铬含量基本稳定。
当大量进行内孔镀铬时应用氧化电极组，即以细铁棒做阴极，铅筒做阳极，极距为40mm～50mm，以同电源或另加电源进行电解处理，以稳定三价铬。
5．关于稀土镀铬添加剂的影响和作用机理
以上我们叙述的各成分的影响均为无镀铬添加剂的常规镀铬的场合。常规镀铬工艺存在的主要问题是镀液的分散能力和覆盖能力差、电流效率低、对较复杂的零件要用高浓度铬酸，对环境污染严重，镀液需采用升温和降温措施等。为改善镀铬的综合技术性能，自20世纪80年代中期起，国内外电镀工作者研究开发稀土金属盐为主的催化、活化添加剂，有的还加有机添加剂取得了非常可喜的成就：
(1)可使用120g／L～200g/L的中、低浓度铬酸酐、l0℃～50℃的广宽温度、5A／dm2～30A／dm2的广宽电流密度范围正常生产，电流效率则达到18％～25％，达到了“三低一高”的目标。
(2)提高了镀液和镀层的物化性能，分散能力提高30％～60％，覆盖能力提高60％～85％，电流效率提高60％～ll0％，硬度提高30％～60％，节电和节约铬酸酐60％～85％，所以还有非常好的经济效益和社会效益。
(3)提高了镀液的电导性能，因而可在较低的电压如6V～8V下工作。
(4)降低了析铬的临界电流密度，由原来的5A／dm2降至0．5A／dm2左右，覆盖能力大为提高。
(5)有些添加剂还能直接镀取微孔或微裂纹铬。
(6)加入添加剂后镀层的光亮度和硬度更高。
以上说明采用稀土镀铬添加剂对于提高效率、减少污染、降低成本、节电节能、改善劳动条件、提高镀件质量均十分有利，是现代镀铬的发展方向。