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电镀铬常见故障及处理方法:镀铬溶液及工艺参数的影响

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-07  浏览次数:2061

一般的镀铬液成分为:Cr03 2509/L~3509/L,H2S04 2.59/L~3.59/L,Cr3+19/L~89/L(当Fe3+较少时,Cr3+的量控制在Cr03量的l%~2%范围内)。通常镀铬的底镀层不同或对铬层的要求不同,镀液中Cr03与S042-的质量比也不同。对装饰性镀铬,底镀层为铜锡合金时,以控制Cr03:H2SO4=100:(0.7~0.8)为好;底镀层为Zn-Ni-Fe三元合金时,以控制Cr03:H2S04=100:(0.8~0.9)为好;底镀层为光亮镍或抛光过的铜锡合金时,以控制Cr03:H2S04=100:(0.9~1.1)为好;对镀硬铬,以控制Cr03:H2S04=100:(1.1~1.3)为好;对镀乳白铬,以控制Cr03:H2S04=100:(0.85~0.95)为好。

 

1 镀液成分的影响

 

改善镀液中铬酸与硫酸的比例,可以使镀铬液的分散能力、深镀能力得到改善,从而使低电流密度区更容易镀上铬镀层。一般说镀铬液中硫酸含量高,会导致镀铬液的深镀能力变差,使得低电流密度区镀不上铬。通常情况下装饰铬镪液的主要成分控制对电镀铬的走位有帮助。若镀液中硫酸含量较高,可以通=过加入碳酸钡的方法将镀铬液中的多余硫酸沉淀或者提高镀液中铬酸含量使铬酗与硫酸比例控制在合适的范围内。

 

考虑硫酸与铬酸的比例,分散能力最佳时的硫酸、铬酸比并非是l00:1。日本青谷薰等人认为要提高镀铬液的分散能力,就必须提高硫酸、铬酸比,铬酸浓度越低,硫酸、铬酸比应更大。但是硫酸、铬酸比大了,镀铬层又易引起黄斑、白斑等镀层故障。

 

从环保等角度讲,铬酐浓度是越低越省(包括物耗及废水处理等)。人们曾研究过Cr03 509/L的采用复合阴离子催化的低浓度镀铬,后来发现这种情况下镀铬液电导差,槽电压高,温升快,包括Cr3+离子在内的杂质容忍量低。因此,人们认为铬酸浓度不能低于l009/L,这种浓度的镀液具有获得的镀层光亮性好、分散能力好、镀层硬度高、电流效率高、铬酸带出量少(包括铬雾损失),但镀液的电导率稍低(槽电压高、电耗大)、镀液变化快,杂质容忍量低等特点。

 

对无任何添加剂的镀铬溶液,Cr03浓度以2009/L左右为宜。有些情况人们为了提高镀铬的沉积效率等原因,常加入一些铬的催化剂,常用的镀铬催化剂为含氟化物的催化剂,该类催化剂在电镀过程中不消耗,只是镀液带出消耗,通.常催化剂添加不足会导致镀铬液的深镀能力差,零件低电流密度区镀不上铬层;但是催化剂加入过量又会导致零件镀铬表面发白、发花。所以控制加入镀铬催化剂的含量,对于镀液的深镀能力和镀层质量影响是很大的。如果镀液中铬酸与硫酸比例在要求的范围内,镀液的走位较差,表明镀液中催化剂含量不足,可通过霍耳槽试验,添加催化剂看是否改善走位效果,来判断镀铬液中催化剂含量是否不足;通常为稳定控制催化剂的加人量,在添加铬酸时少量添加催化剂,并且控制铬酸与催化剂的添加比例,具体的添加比例可根据霍耳槽试验和使用经验不断总结获得。

 

需要注意的是不要轻率地向镀铬液中添加硫酸。一般采用二级回收(静态逆流漂洗)时,硫酸多数情况下是有增无减。原因是工业铬酐中允许含硫酸0.4%。在补加铬酐时也同时补加了少量硫酸。在镀铬溶液中,硫酸仅为带出损耗,而二级回收后,多数带出的硫酸又被返回了镀铬液。

 

镀铬作为不溶性阳极电镀,应及时补加铬酐,故硫酸铬酸比一般不会下降,只会上升而造成分散能力下降。一旦硫酸铬酸比高时,镀铬层易在低电流密度区无规律起黄膜、黄斑和白斑,实践证明,当镀液中硫酸并不少时,出现上述故障是源于亮镍或铬层的局部钝化。

 

镀液中Cl-离子含量高低也会影响镀铬质量,镀液中C1一离子含量高时,在镀铬过程中,低电流密度区容易被Cl一离子腐蚀导致镀不上铬,所以装饰性镀铬的Cl-离子含量通常控制在20m9/L之内。判断镀液中C1一离子含量是否偏高的定性方法有:①霍耳槽试验,按正常电流做霍耳槽试片(3A,5min),观察低电流密度区的镍镀层是否被腐蚀,如果腐蚀了说明镀液中的Cr离子含量偏高,对镀铬层质量有影响;②将镀液中的Cr03用还原剂(亚硫酸氢钠,双氧水等)彻底还原,并调整溶液pH值将Cr3+沉淀,用硝酸银测试澄清液中的Cl一离子含量。如果镀液中的Cl-离子含量较高,可以采取小阳极大阴极的方法电解处理,使C1-离子在阳极析出。

 

在低浓度镀铬及稀土镀铬液中,三价铬离子的影响是很大的。三价铬离子稍多,深镀能力就明显下降。而在不含添加剂的普通镀铬液中,应有29/L~39/L三价铬离子是属于正常。镀液中三价铬浓度过少,低电流密度区就容易起五彩膜层。另外由于装饰镀铬零件往往比镀硬铬零件形状复杂,可能也会导致镀液中三价铬离子过多,造成镀液的电导率、分散能力、深镀能力下降,套铬困难,铬层发暗等故障。

 

镀液中三价格离子少了好办,只要加入适量的工业草酸即可将部分六价铬还原为三价铬:

 

2Cr03+3(HC00)2→Cr203+6C02↑+3H20

 

理论上讲加入l09/L草酸可产生2.759/L三价铬。

 

但镀液中三价铬离子过多就不好办了。传统办法是用小阴极、大阳极(阳极必须是铅或铅合金)电解,使三价铬在阳极氧化为六价铬。电解的方法显然既麻烦又费电。在使用稀土催化剂镀铬时,人们发现,为防止三价铬离子升高,一是阳极表面积要足够大;二是铅锡阳极含锡量应达20%,即在含锡量高的铅锡阳极上,更易将工件阴件上不断还原产生的三价铬氧化为六价铬。实际上稀土镀铬的确有"三低一高"的优点,即镀液浓度低(CrO3 l209/L以上),液温低,允许电流密度低,阴极电流效率高。但也有不可否认的缺点:①硫酸铬酸比控制范围。很窄,否则铬层一会儿蓝膜,一会儿黄膜;②对杂质容忍量低,包括三价铬在内的阳离子杂质稍多,其"三低一高"的优点就难以显示。所以有些电镀厂点,用了一段时间稀土镀铬又逐渐恢复了普通镀铬。

 

镀铬液中三价铬不断减少可从两个现象来判断:①亮镍上套铬低电流密度区起彩膜,这种彩膜与硫酸过少起的黄膜不同。彩膜呈五彩色,黄膜为土黄色;②镀液色泽变浅,用塑料瓢舀镀液逐渐放人铬槽中,镀液色泽一点不黑而呈透明棕红色(三价铬含量正常时应略带黑色)。究其原因,可能是镀铬时用了含锡量少于20%的铅锡阳极,使得镀液中三价铬减少。可以在镀铬层低电流密度区略有泛彩时,适量加入草酸增加三价铬来解决。就是全部采用含锡20%的铅锡阳极(挂的密度不能太低,以保证电流分布均匀),还要及时观察镀铬层的情况(勤作霍耳槽试验可提前发现问题)及镀液色泽(凭实践经验),加入适量草酸(反应较慢,系放热反应),来控制三价铬的减少,保证镀液的正常使用。

 

电镀铬常见故障及处理方法:镀铬工艺参数及挂具、电源的影响

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