装饰性镀铬层较薄(厚度一般为0.25〜0.50 μm)，且光亮美观，被广泛应用于机电产品和仪器仪表等 零部件的防护与装饰。下面我们就来分享一篇和装饰性镀铬的这些优点有关的案例。 某企业电镀车间承接了批量化端盖产品的电镀任务。该端盖采用精铜类基材，外径45 mm，壁厚2.5 mm，上表面有宽13.5 mm、高8 mm的双岡角凸台，凸台包含2个不同尺寸的沉头平孔。 要求镀层耐腐蚀、耐磨损，外观高亮(见图1)。安排的电镀工艺主要经碱铜、焦铜、酸铜、光 亮镍、镍封和装饰铬6个环节。
车间在对端盖电镀装饰铬时出现镀层光亮度不足和发灰的问题。 技术人员首先考虑镀液中铬酸酐与硫酸的比例不当;其次是采取措施，除去预处理工序中未除尽的表面油、锈、氧化皮等污物。调整镀液中铬酸酐与硫酸的比例并除油、除锈后，镀层的光亮度提高，但并未达到理想的效果。 很快又出现镀铬层发灰，甚至局部粗糙和斑点现象。因此不得不中断电镀铬工序，以免造成更大的损失。引起镀层不良的原因往往不是单一的，解决电镀故障时必须全面查找并综合考虑各种诱发因素，才能有效排除故障。 在查阅相关文献并召开技术协调会议后，技术人员按照综合因素排查法，最终解决了上述问题。下面是对这次故障的分析情况。 1、原因分析与解决措施 01键液中铬酸酐与琉酸的质置浓度比偏髙 在标准温度(45〜50 °C)下电镀装饰铬时，即便铬酸(即铬酸酐的水溶液)的浓度在很大范围内浮动， 也能得到光亮铬。但是铬酸酑的含量会影响镀液的导电性，并最终影响电镀质量。另外，铬酸酐与硫酸 的比值也会影响镀层性能。如果两者的比值偏低，势必会加大胶体膜的溶解能力，使叨极极化减弱，镀层发暗：偏高则可能会发生局部胶体膜溶解现象。胶体膜的溶解速率高于成膜速率时，铬沉积受阻，所得镀层结晶粗糙，表面发灰，缺乏金属光泽。 在现场采用镀铬溶液分析方法(即在硫酸溶液中用硫酸亚铁铵滴走，以苯基代邻氨基苯甲酸作为指示 剂)测定铬酸酐的浓度，采用硫酸根快速测定仪检测硫酸浓度后发现，该车间电镀过程中铬酸酐与硫酸的 质量浓度之比高达145:1，这是镀层光亮度变差的可能原因之一。 处理措施：一般情况下，应将铬酸酐与硫酸的质量浓度比控制在(80〜100) : 1,最佳值为100 : 1。 因此将镀液中铬酸酐和硫酸的质量浓度比调整到100:1，各自的质量浓度为：铬酸酐130〜170g/L,硫 酸 0.4 〜1.0g/L。 02镀液中三价铬商子含置偏高 镀液中的三价铬离子来源于六价铬离子在阴极表面的还原反应。同时，氧化反应又使三价铬离子在 y阳极表面重新生成六价铬离子。因此，镀液中三价铬离子的含量在氧化还原过程中逐步达到平衡，此时 三价铬离子的含量山阴阳极面积之比决定。阴阳极面积之比一般取1:2为宜。 三价铬离子是阴极胶体膜的主要成分，只有当镀液中三价铬离子浓度适中，金属铬才能正常沉积。 配制镀液时通常用乙醇、草酸等还原剂令六价铬离子还原而产生三价铬离子。三价铬离子含量过低相当 于硫酸根含量偏高，会造成阴极膜不连续，在较高电流密度下才能析出铬。三价铬离子浓度偏高相当于 硫酸根浓度偏低，此时阴极膜厚度增大，镀液的导电能力变弱，槽压增大，镀层的光亮范围减小，尖角 部位烧焦，凹处则不能被金属铬完全覆盖，呈暗色和斑点。 经过现场的工件视检，发现有三价铬离子偏高的迹象，且与化学分析结果相符。 处理措施：在阴极面积远小于阳极面积的情况下，通过电解来降低三价铬离子的含量，可令镀液的 覆盖能力得到提高，从而提高镀层光亮度。阳极的导电能力。因此在生产中必须加强阳极的维护和保养。 现场分析发现：阴阳极面积之比约为1:2,符合要求，但铅合金阳极表面覆盖了一层黄色的膜，说 明阳极发生了腐蚀，这可能是诱发镀层表面亮度不足的原因之一。 处理措施：将阳极取出并罝于淸水中，用钢丝把黄色的铬酸铅刷洗掉。如果仍难以去除，可用碱液 浸泡后再刷。有条件者改用耐蚀性较好的铅锑合金阳极。 03镀液中金属杂质含量过高 镀铬液中主要有铁、铜、锌、铅等杂质，可能的來源有：金属工件落入镀槽，镀件門槽处未完整覆 盖镀铬区域而发生溶解，以及原材料本身。 镀液中的铁含量低于3 g/L时，不会影响镀层性能;铁含量为3〜5 g/L时，对镀层光亮度的影响较 弱;铁含量超过5 g/L时，镀层缺乏金属光泽，伴随着阴极电流密度减小，镀铬溶液的电阻变大，工作 电流波动明显;铁含贵超过10g/L时，镀液呈棕褐色，镀层局部出现斑点。镀液中铜、锌和铅积累太多 会影响镀液的覆盖能力。原则上，锌和铅均不得超过3 g/L，铜不得超过5 g/L 经技术人员确认，前期曾经有金属制品落入镀槽，导致金属制品被腐蚀而产生大量铁离子。视检发 现，镀铬液的颜色较深，而且槽电压比初期时高很多，说明镀铬液可能己经受到铜、锌、铅等杂质的污染。 处理措施：先将镀液稀释至Cr〇3含量在130 g/L左右，再加入732#强酸性阳离子交换膜进行处理。 04阳极导电不良 镀铬采用的是不溶性铅合金阳极，阳极导电不良会严重影响镀层质量。阴极生成的三价铬离子会 通过氧化反应而在阳极上生成铬酸根，从而保证三价铬离子浓度在适宜的范围内。考虑到镀铬溶液的 分散能力稍差，必须重视阴极和阳极间的几何因素。适当的阳极摆放方式和冇效的屏蔽措施能提高电镀的 品质。另外，铅合金m极很容易被腐蚀而在表面生成导电能力很弱的黄色膜层(主要成分为铬酸铅)，影响阳极的导电能力。因此在生产中必须加强阳极的维护和保养。 现场分析发现：阴阳极面积之比约为1:2,符合要求，但铅合金阳极表面覆盖了一层黄色的膜，说 明阳极发生了腐蚀，这可能是诱发镀层表面亮度不足的原因之一。 处理措施：将阳极取出并罝于淸水中，用钢丝把黄色的铬酸铅刷洗掉。如果仍难以去除，可用碱液 浸泡后再刷。有条件者改用耐蚀性较好的铅锑合金阳极。 05镀液通度异常 在镀铬工艺中，阴极电流密度和镀液温度之间是密切相关的镀液温度较低而电流密度较髙时， 镀层较暗且有烧焦现象，硬度高，脆性大;镀液温度较高而电流密度较低时，镀层呈乳白色，硬度低; 只有在适宜的温度(45〜60 °C)和电流密度(30〜45 A/dm2)下，才能获得表面光亮的镀层，组织硬度较高 另外，镀液温度的波动不宜超过2℃ 查看生产车间的巡检记录(每2 h检验1次)，镀液温度始终处于50〜55 °C的范围内，电流密度控 制在(40±l)A/dm2的范围内，两者均无异常，说明它们都不是造成本次镀层光亮度差的原因。 06镀液中硝酸根离子含置过高 镀液中的硝酸根离子含量高于0.1 g/L,就会使铬层发灰，缺乏光泽，导致镀液的深镀能力和阴极电 流效率降低，腐蚀阳极。 采集溶液分析其化学成分，发现镀液中硝酸根离子的质量浓度约为0.05 g/L,在允许的范围内，因 此这也不是造成镀层光亮度差的原因。 2、结语 端盖产品在电镀装饰铬时出现光亮度不足的问题，表现为镀层缺乏金属光泽，严重时局部发灰、粗 糙和有斑点。 单纯调整铬酸酐与硫酸的比例并除油除锈后，未能彻底解决问题。现场调研和定性试验发 现，镀铬层光亮度不足与三价铬含量过高、金属杂质混入、阳极导电不良等因素有关。 采取相应措施后 成功解决了问题，获得了高光亮度的镀层。 所以，我们在实际生产中遇到电镀故障，应综合考虑诸多因素，有重点地进行处理和化解。 |
