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一、常规防护-装饰镀铬 常规装饰镀铬目前应用最广，其特点是要求镀层光亮；镀液覆盖能力要好，主要表面均应覆盖上铬层；镀层厚度通常在0．25μm～0．5μm之间，国内多用0．31μm。 装饰镀铬的工艺控制方法： (1)装饰铬宜用中等偏低的温度，通常用50℃±5℃范围。它对镀层色泽有明显影响，温度偏低镀层灰暗；适中镀层光亮；过高外观呈乳白色，且硬度和电流效率降低。加稀土添加剂后，在低温下也能获得光亮度好的铬层。 (2)镀铬的电流密度范围很宽，当温度固定后，电流密度也要相应固定，并要随温度升降而增减。它们的对应关系为： 温度／℃ 阴极电流密度A·dm-2 温度／℃ 阴极电流密度／A·dm-2 30±5 5—10(稀土添加剂镀铬) 50 20—35 40 10—20 55 30—50 45 15—30 欲镀0．3μm的装饰铬，温度、电流密度和时问的关系，如表3—5—9所列。 表3—5—9温度、电流密度与厚度的关系电流密度与厚度的关系  (3)铬酐消耗是铬沉积、零件带出和氢气逸出时铬雾等三方面造成的，应采用铬雾抑制剂和多槽回收，以减少损失和降低污染。 (4)为获镜面光亮镀层，中间镀层应进行抛光或采用全光亮镀层。在光亮镍和镍铁合金上镀铬时，工艺应连续进行，防止镀层钝化。抛光后镀铬时工序间隔时间也应尽量缩短。 (5)为保障镀层的光亮度、硬度和覆盖能力，镀铬电源一定要用三相全波整流，不能用波动因素大的电源，镀铬电源纹波系数应小于5％。在镀铬过程中不允许断电。 (6)镀装饰铬应根据零件的复杂形状，必要时用辅助电极。 防护-装饰镀铬常见故障及纠正方法，列于表3—5—10。 表3—5—10镀装饰铬常见故障及纠正方法  二、高耐蚀性的装饰性镀铬 双层镍或三层镍与微不连续铬[微孔铬(mp)和微裂纹(me)的总称]组成的镀层体系，是一种高耐蚀性的防护-装饰体系。耐蚀高的原因是采用了阳极牺牲型和腐蚀分散型相结合的结果。 传统的铜-镍-铬体系，一旦腐蚀介质通过铬层的裂纹或针孔，穿过镍和铜的孔隙到达铁基体，由于铁基体是腐蚀电偶的阳极，很快就会腐蚀出现锈点，这种腐蚀叫穿透性腐蚀。 采用双层镍(半光亮镍+亮镍)或半光亮镍+高硫镍+亮镍组成的三层镍，由于亮镍含硫量比半光亮镍高，其电位就比它负，当腐蚀介质通过铬层到达亮镍层时，亮镍就是腐蚀龟偶的阳极，先腐蚀而延缓了整个腐蚀速度，由穿透性腐蚀改变为横向腐蚀。三层镍也是同理，先腐蚀含硫最高的高硫镍，其后是亮镍，它比双层镍更耐腐蚀。这种通过牺牲电位较负的镍(即含硫量高)来延缓电位较正的半光亮镍的腐蚀这就叫阳极牺牲型。 普通装饰铬的厚度通常只有0．25μm左右，尽管镀后无裂纹，但由于铬层内应力大，在使用中由于应力释放而产生许多粗大的裂纹，而且薄层铬多孔。腐蚀总是从铬层的孔隙和裂纹处开始，所以腐蚀的发生和腐蚀的速度与铬层的表面状态关系极大。腐蚀速度取决于腐蚀电流的大小。当铬与下层镍之间产生微电池腐蚀时，铬层是阴极，镍层是阳极遭受腐蚀。腐蚀的总电流取决于铬层的表面积，而与镍层的面积无关。若表面上镀的是具有粗大裂纹的普通铬，那么腐蚀总电流就分布在为数不多的大裂纹之中，暴露出来的镍层面积小，镍阳极腐蚀的电流密度就大，腐蚀速度就快。采用微不连续铬，微孔铬0．3万／cm2～3万／cm2个孔；微裂纹铬300条／cm～400条／cm裂纹，由于具有众多的孔或裂纹，暴露出来的镍阳极面积就大，单位镍表面积上的腐蚀电流就大为降低，因而腐蚀速度大大减缓。微不连续铬将腐蚀电流分散，从而降低腐蚀速度就叫腐蚀分散型。由以上分析可知，采用多层镍与微不连续铬搭配的镀层体系，必然是高耐蚀性的。 迄今为止，产生微孔铬或微裂纹的方法，列于表3—5—11。 表3—5—11产生微孔铬或微裂纹铬的方法  微孔铬和微裂纹铬的表观状态，如图3—5—12和图3—5—13所示。  图3—5—12微裂纹铬状态  图3—5—13微孔铬状态 高耐蚀装饰铬体系与其他装饰铬体系耐蚀性比较，如图3—5—14所示。 由图可知采用高耐蚀装饰铬体系既可提高耐蚀性，又能降低整个镀层的厚度，从而可节省镍，降低成本。 1．微孔铬(mp) 国内外常用两种方法获得微孔铬：①在镍封层上镀0．25μm普通装饰铬；②在一般防护-装饰镀铬后在稀铬酸溶液中进行阴极电解。 (1)镍封上套普通铬。在光亮镀镍液中加入直径为0．01μm～0．1μm无机微粒子，例如BaS04、Si02，等，在促进剂存在下，在强搅拌下，吸附有无机微粒子的镍离子传递到阴极，并吸附于电极上同镍离子一起沉积于镀镍层中，这种镍封层表面上密布着许多不导电的微粒，镀铬后微粒上没有铬层，从而可得到每平方厘米上有数万个孔的微孔铬。试验表明微孔l万孔／cm2～3万孔／cm2为好。镍封上的铬层厚度宜用0．25μm～2μm，铬层厚度超过0．3μm耐蚀性下降。微孔铬用此法覆盖能力好，在低电流密度部位亦可获得高耐蚀性，关键要使微粒在镍层中分布均匀。  图3—5—14各种防护-装饰镀层体系的耐腐蚀性 (a)腐蚀膏试验；(b)CASS试验。 在IS0标准中指出，在极严酷的条件下，采用多层镍+微孔铬可比单层镍+铬的厚度减少一半左右，既降低了生产成本又可提高耐蚀性。不同镀层体系与耐蚀要求见表3—5—12。镍封镀镍层含硫量为0．03％～0．05％。 表3—5—12不同镀层体系厚度与耐蚀要求  镍封工艺规范可查阅第四章镀镍。 (2)普通装饰铬阴极电解： 铬酐(Cr03) 10g／L～20g／L 阴极电流密度 0．2A／dm2～1A／dm2 硫酸(H2S04) 2mL／L～3mL／L 时间 0．3min～3min MP-1添加剂 2mL／L～3mL／L 阳极 不锈钢 温度 65℃～70℃ 用电解法处理获得微孔铬无需改变原有工艺流程，只需在镀铬后增加一道微孔处理工序；镀铬前后允许抛光而不影响微孔质量；镀层厚度在0．05μm～2．5μm范围均可获得理想微孔铬；对不同组合体系有广泛的适用性。电解处理获得的微孔直径为1μm左右，因而孔数要求与镍封法不同，微孔数控制在0．5万孔／cm2—3万孔／cm2为好。影响微孔的主要因素是阴极电流密度和电解时间。 2．微裂纹铬(me) 微裂纹铬的形成，主要是在亮镍层上再闪镀一层厚度为0．5μm～3μm高应力的特殊镍层，在高应力镍上镀0．25μm的装饰铬后，因镍镀层龟裂成微裂纹，所以铬镀层也呈微裂纹。使之成为约有500条／cm裂纹的微裂纹铬。这种冲击镀镍被称为PNS法(PostNickelStrike)。IS0标准要求，在任何一个方向都要显示出有250条／cm以上的裂纹，在整个主要表面内形成密集的网状结构。铬层最低厚度为0．3μm。而实际中有些方法所要求的厚度应大约为0．8μm，用较厚的厚度来达到所需的裂纹花样。 一般的铬镀层容易形成大裂纹，约1条／cm～20条／cm裂纹。而若在镀铬时采用不同浓度、温度、电流密度、催化剂和含量，可直接形成微裂纹镀层。这些裂纹有l00条／cm～1000条／cm不等，约有300条／cm～800条／cm裂纹。但也有可能大于这个数字。一般厚度为5μm时，全亮镍的应力为1．18MPa。而同样厚度的高应力镍可达335MPa。形成的微裂纹数可达250条／cm，使耐蚀性能提高了很多。若变化操作条件，采用低温度、高电流密度等方法，微裂纹密度也能提高，可达到500条／cm～1250条／cm。 形成微裂纹有以下几种方法： (1)直接形成微裂纹铬，就是采用合适的镀铬液，通过改变镀铬操作条件及方法的手段，使之产生高应力而获得微裂纹铬，也可以采用镀双层铬的方法，直接形成微裂纹铬。 (2)间接形成微裂纹铬，就是在一种不同类型的底层上沉积铬，形成高应力体系，使铬层开裂而呈微裂纹状态。高应力镍PNS法就是这种工艺。 (3)机械方法产生微裂纹，这多数是在加厚镀铬后，采用机械加工使铬层形成微裂纹。因加厚的铬镀层硬度高、内应力大、镀层脆性也大，这样的镀层经过磨削加工后，由于磨削时的挤压和瞬时高温，将使硬铬层产生微小的裂纹。凡经过研磨加工、超精加工、液体研磨加工、多孔性加工(松孔镀铬反拔)、刻痕(滚花)等机械加工，都可能形成微裂纹铬层。 若在一般镀铬液(标准)中获得的铬层是大裂纹，那么加入氟硅酸的复合镀铬液就可获得较细的裂纹，经磨削加工后，要比标准镀铬液中获得的铬层更细、更密，抗蚀性能也要高上好几倍。 加厚镀铬能够直接镀在钢铁件上，而且有良好的耐蚀性，主要还是因为铬镀层加厚后形成了多层裂纹铬，再经磨削加工后，裂纹更加增多，达到微裂纹铬层。这样，在电化学腐蚀时，分配到铬镀层微孔下的基体腐蚀电流就很小，显著减慢了基体腐蚀速度。若同样加厚镀30μm的铬镀层，不经磨削加工的零件，基体钢铁很容易腐蚀，但经磨削加工的零件，使用很久情况仍良好。这也是微裂纹所起到的良好抗蚀性能的原因之一。随着铬层厚度增加，内应力更大，裂纹也更多，因此抗蚀性能更能显著提高。 高应力镍工艺规范可查阅第四章镀镍。 3．显示微孔铬的工艺规范 硫酸铜CuS04·5H20 200g／L～250g／L 阴极电流密度 0．5A／dm2—1A／dm2 硫酸H2S04 50g／L～80g／L 电解时间 2min～3min 温度 室温 电解处理后，有微孔的地方有铜沉积，显出血红色，在显微镜下观察和计算每平方厘米上的铜颗粒数。 三、滚镀铬(见表3—5—13) 细小零件用挂镀方法镀铬不仅效率低，而且零件上常留下夹具痕，影响产品质量。因此采用滚镀法可提高质量和效率。滚铬比滚镀其他金属要困难些，这是因为①镀铬液覆盖能力差；②滚铬无牢固的触点；③电流断续使镀层结合力和光亮度降低；④温升快。 为使阴极接触良好，常使用螺旋阴极方法或离心式。后者靠离心力把零件和镀液甩向器壁。 滚铬同装饰性挂镀一样可在光亮镍上、光亮低锡青铜上、光亮镍铁合金上或光亮酸洗的黄铜上进行。 表3—5—13滚镀铬的工艺规范  操作注意事项： (1)加入氟硅酸防止断电时铬层钝化，保障结合力，扩大光亮区电流密度范围； (2)硫酸不能高，以免零件表面发黄或无铬层沉积； (3)带电人槽，开始用大电流冲击1min～2min； (4)零件总面积大时，可在滚桶外另加挂辅助阳极； (5)滚桶转速一般不大于1．5r／min，否则不能沉积铬； (6)零件装桶前，必须将滚桶内的镀铬液洗净，以防零件发花；使用一定时间后，用盐酸溶解除去铁丝网上的铬层； (7)加人稀土阳离子进行滚镀铬，其铬酐浓度可降低至200g／L。 四、镀缎面铬 仪器面板、标牌、量具等常用消光镀铬层。钢铁零件喷砂后直接镀铬，或镀镍后再镀铬可得缎面铬。钢铁直接镀铬厚度一般为20min～40min；钢铁或黄铜先镀镍后镀铬，铬层厚度为lOμm～15μm。量具(游标卡尺尺身等)镀铬，镀前用8号石英粉喷砂；一般零件用5号石英粉，空气压力为588kPa。 一般零件采用水喷砂，砂液组成如下： 石英粉(5#) 40％ 磷酸三钠 0．5％ 碳酸钠 1．5％ 水 余量 |
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