電刷鍍鉻工藝及其研究進(jìn)展

薛伯生

(南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司,江蘇常州213011)

電刷鍍鉻工藝及其研究進(jìn)展

薛伯生

(南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司,江蘇常州213011)

0 前言

鍍鉻層具有很高的硬度,其硬度可在很大范圍內(nèi)(4 000～12 000 M Pa)調(diào)整。鍍鉻層摩擦因數(shù)低,特別是干摩擦因數(shù)是所有金屬中最低的,因此,其具有很好的耐磨性。鍍鉻層具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性,在一般大氣條件下能長(zhǎng)久地保持原有光澤而不變色,在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽及有機(jī)酸中非常穩(wěn)定,但能溶于鹽酸及熱的硫酸(高于30℃)[1]。

1 高質(zhì)量濃度的六價(jià)鉻刷鍍鉻[2]

(1)鍍液組成

CrO3600～800 g/L,HCl 20～30 g/L,三價(jià)鉻<20 g/L,添加劑少量。

(2)工藝條件

溶液溫度30～50℃(溶液要連續(xù)供給,流量大,溫差 ≤±5 ℃),陰陽極相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率 5～10 m/min,電壓8～12 V,電流密度50～500 A/dm2,電流效率75%,沉積速率9～12μm/min,陽極材料鉛及鉛合金,陽極包套全滌綸或丙綸,在良好通風(fēng)條件下進(jìn)行。

(3)用途

主要用于一些易損工件,一些無法進(jìn)行槽鍍的特大或特長(zhǎng)工件,以及一些復(fù)雜的塑料模具。

(4)優(yōu)缺點(diǎn)

電流效率高,沉積速率快。溶液中鉻酐的質(zhì)量濃度高,嚴(yán)重污染環(huán)境,并危及人體健康;操作溫度高,施工難度大;色澤灰暗,光亮性差,不能直接用于裝飾表面。

2 中質(zhì)量濃度的六價(jià)鉻刷鍍鉻[2]

(1)鍍液組成

CrO3200～300 g/L,HF 10～15 g/L,三價(jià)鉻<10 g/L,添加劑少量。

(2)工藝條件

溶液溫度30～70℃(溶液要連續(xù)供給,流量大,溫差≤±5℃),陰陽極相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率8～20 m/min,電壓8～12 V,電流密度100～250 A/dm2,電流效率35%,沉積速率3～5μm/min,陽極材料石墨、鉛合金,陽極包套全滌綸或丙綸,在良好通風(fēng)條件下進(jìn)行。

(3)用途

主要用于一些易損工件(如用銅或鎳修復(fù)后的表面工作層)。

(4)優(yōu)缺點(diǎn)

色澤光亮,可直接用于裝飾表面;操作溫度范圍寬,施工難度小。電流效率稍低,沉積速率慢;溶液中鉻酐的質(zhì)量濃度稍高,污染環(huán)境,并危及人體健康。

3 三價(jià)鉻刷鍍鉻[2]

(1)鍍液組成

三價(jià)鉻32～35 g/L,草酸銨124 g/L,添加劑少量。

(2)工藝條件

溶液溫度室溫,陰陽極相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率2.4～3.8 m/m in,電壓9～15 V,電流密度30～50 A/dm2,電流效率25%,沉積速率0.3～1.0μm/m in,p H值7.0～7.5,陽極材料 石墨,陽極包套 全滌綸或丙綸,在良好通風(fēng)條件下進(jìn)行。

(3)用途

主要用于一些易損工件(如用銅或鎳修復(fù)后的表面工作層)。

(4)優(yōu)缺點(diǎn)[3]

溶液中不含六價(jià)鉻,廢水稍加處理即可排放;在室溫下即可刷鍍,減少鉻霧的形成,對(duì)環(huán)境及人體健康危害小。色澤灰暗,光亮性差,不能直接用于裝飾表面;電流效率稍低,沉積速率較低,不能鍍厚鉻;鍍液對(duì)雜質(zhì)容忍度低。

4 仿耐磨鉻刷鍍層

電刷鍍快速鎳、可溶快速鎳、鈷、鎳-鎢合金、鎳-鈷合金、鎳-磷合金等,鍍層硬度可達(dá) 4 500～6 000 M Pa,有些鍍層硬度經(jīng)過熱處理后還會(huì)提高,但很難達(dá)到鍍硬鉻鍍層的硬度(8 000～12 000 M Pa)。

5 仿光亮鉻刷鍍層

電刷鍍鋅-鎳合金雖然硬度不高,但防護(hù)能力好,刷鍍層外觀與光亮鉻的相似。在對(duì)硬度無要求的情況下,可以替代光亮鍍鉻。

6 結(jié)論

(1)六價(jià)鉻電刷鍍鉻硬度高,工藝成熟,既可作耐磨鍍層又可作裝飾鍍層,但對(duì)環(huán)境及人體健康危害極大。

(2)對(duì)硬度要求不高的,可采用各種仿鉻鍍層,鍍液中不含鉻,對(duì)環(huán)境及人體健康危害小。

(3)三價(jià)鉻電刷鍍鉻雖較環(huán)保,但工藝不成熟,溶液及鍍層的性能都有待進(jìn)一步研究開發(fā)。

[1] 林春華,葛祥榮.電刷鍍技術(shù)便覽[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991:79-80.

[2] 賓勝武.刷鍍技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003:169-181.

[3] 梁奇峰.鍍鉻工藝及其研究進(jìn)展[J].廣東化工,2007,34(11): 67-68.

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TQ 153

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2010-02-25