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發(fā)表于 2007-12-4 13:03:50
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我這里有關(guān)于鍍黑鉻的一點(diǎn)介紹,,希望對(duì)樓主有用,。
2 c; u: n% Z. `) R
7 _- o/ C" n+ {4 Y/ U8 x黑鉻鍍層具有許多優(yōu)點(diǎn),其化學(xué)穩(wěn)定性好,,可以經(jīng)久保持其表面光澤的外觀,,裝飾性好,耐磨,而且抗污染能力強(qiáng),,因而廣泛用作防護(hù)裝飾性鍍層,。但是與其它常用鍍層相比,黑鉻鍍層是最難獲得的,,其工藝上存在許多難點(diǎn),,主要有:
$ N0 }' k8 V- i2 j. D7 t% z ① 鍍液均鍍和深鍍能力差,。3 k+ D5 T: h2 i1 X$ Y3 B
�,、� 陰極電流效率極低,一般在13%~16%,,絕大部分電能都消耗在析出氫氣等副反應(yīng)上,。
# o7 D8 L9 n& C7 V6 s0 T ③ 獲得合格鍍層使用的電流密度大,,槽電壓高,,能耗大,需要價(jià)格昂貴的電源,。+ v7 n' ~; s- ?* i: [
�,、� 電解液具有極強(qiáng)的腐蝕性。
* h* [8 _& N+ d$ [9 i$ |+ ~原理7 g" L3 d0 d; [
鍍鉻液的主要成分是鉻酐,,它的分子式是CrO3,,鉻酐中的鉻是六價(jià)。鉻酐易溶于水,,溶液中的六價(jià)鉻可以多種形式存在,,如四鉻酸(H2Cr4O13)、三鉻酸(H2Cr3O10),、重鉻酸 (H2Cr2O7),、鉻酸(H2CrO4)和鉻酸氫根(HCrO-4)等。
+ }: e/ i/ ~ f% w$ [% X/ E 一般情況下,,溶液中的Cr6+主要以鉻酸和重鉻酸兩種形式存在,,
2 H: R) o& j0 @) \2 p7 w/ L! H w6 S2CrO3+H2OH2Cr2O7+ D5 c' R+ n8 x! c8 ?
CrO3+H2OH2CrO4
% }* K2 A$ k$ p) n4 x, [: x) l 重鉻酸和鉻酸處于動(dòng)平衡狀態(tài),
! k5 N% L& V3 ~2H2CrO4=H2Cr2O7+H2O# q. F; k4 D+ w |+ p" C; w
CrO3的濃度降低或pH值降低時(shí),,平衡向生成Cr2O2-7的方向移動(dòng),;
+ i9 F" N9 j; l. l& E! |$ P1 B/ m CrO3的濃度增加或pH值上升時(shí),平衡向生成CrO2-4的方向移動(dòng),。
2 V4 ^ S" e7 @ 鍍黑鉻時(shí)電極的反應(yīng)如下:6 H# ~( ~, S* W0 U1 N
陽極反應(yīng)
* C" m$ |9 T4 h# T9 `4OH-4e2H2O+O2↑ �,、�0 s3 k7 H4 g$ z+ U( K% |+ ^
陰極反應(yīng) K4 E2 p, _0 h l
2H++2eH2↑ ②
9 Z. n/ y( M; C# F6 XCr2O2-7+8H++6eCr2O3+4H2O �,、�
' B' }3 t; S+ O! |! | 由于氫氣的析出,,陰極區(qū)內(nèi)的pH值上升,,則發(fā)生如下轉(zhuǎn)化,7 ~0 p- D! l, e! `; m7 {, g
Cr2O2-7+H2O = 2CrO2-4+2H+ �,、�
( `1 O. B" p' ?+ y- H& u/ A于是$ [6 l8 n+ M; F* w
CrO2-4+8H++6eCr+4H2O �,、�+ E. F3 p) @, m- s
因此,黑鉻鍍層主要是由鉻和鉻的氧化物組成,。鍍黑鉻過程中,,陰極上發(fā)生②、③式反應(yīng)時(shí),,由于氫的析出,陰極區(qū)pH值上升,,三價(jià)鉻會(huì)在陰極上生成堿式鉻酸鉻薄膜,,它是帶正電性的分散膠體,會(huì)將陰極表面慢慢地包封住,,這層膜很緊密,,只能讓氫離子透過發(fā)生②式反應(yīng),也即鍍黑鉻反應(yīng)將會(huì)慢慢終止,。當(dāng)在鍍液中加入陰離子添加劑HCr-I后,,它能與鍍液中的三價(jià)鉻絡(luò)合形成復(fù)雜的陽離子,這種復(fù)雜的陽離子又能破壞陰極表面所形成的堿式鉻酸鉻膜,,使CrO2-4離子能在陰極上放電而析出金屬鉻,,發(fā)生⑤式反應(yīng),因而添加劑具有使鉻鍍層表面活化的作用,。
, b7 h$ a( @9 _! e/ ?9 V鍍黑鉻工藝組成及其影響因素的分析
5 U2 \1 f1 p9 m9 _& v3.1 鍍液組成及工藝條件4 g) f& j( G" r0 y3 h$ g
通過大量的實(shí)驗(yàn)和小槽的多次試鍍,,我們決定在原槽液中大大增加硼酸含量,并加入陰離子添加劑HCr-I,,鍍液性能得到明顯改善,,陰極電流效率有所提高。
+ U! w- I& G0 F# D# {5 ~ 鍍黑鉻電解液新配方與工藝條件為:# Z- v- U; S: A0 _
鉻酐 280~350 g/L
! A/ ~5 B3 C/ { 硼酸 10~25 g/L+ B+ q' C [6 U& A, b8 B8 ^ @4 k
硝酸鈉 7~11 g/L
3 n2 z1 T% k9 t+ ?, F( ^ 添加劑 HCr-I適量; [1 \3 x/ `& h' r3 D3 p) s
鍍液溫度 15~35 ℃
+ H. e: W6 C$ s# z" j3.2 鍍液成分與工藝條件的影響
3 D+ F# x, T7 P2 b$ k8 i$ @, J* ]3.2.1 鉻酐:鉻酐是鍍液中的主要成分,。當(dāng)鉻酐含量偏低時(shí),,鍍液的深鍍能力較差;含量偏高時(shí),,雖然深鍍能力改善了,,但鍍層硬度降低,抗磨性能下降,,一般控制在280~350 g/L之間,。
# \0 H& `& ]* `" o) U, R* J3.2.2 硼酸:硼酸的加入,能使鍍層細(xì)致,,提高鍍液的覆蓋能力,。含量太低,,鍍層粗糙疏松;含量太高,,會(huì)使鍍層出現(xiàn)脆性,、脫殼現(xiàn)象。
# E5 ]% k8 s8 G- L. s5 S( Y3.2.3 硝酸鈉:鍍液中的硝酸鈉是發(fā)黑劑,,它的含量偏低時(shí),,鍍層不黑,電解液的電導(dǎo)率低,,槽電壓高,;含量偏高時(shí),鍍液的分散能力和覆蓋能力較差,。通�,?刂圃�7~11 g/L之間。. f8 w! s" R+ h6 g9 c
3.2.4 添加劑:鍍液中使用陰離子添加劑HCr-I可以提高鍍液的分散能力和鍍層的黑度,,并具有使黑鉻鍍層表面活化的作用,。9 x2 ~- ?+ W7 U" [4 \" ]9 a: a! i% v
3.2.5 鍍液溫度:鍍黑鉻時(shí),由于陰極電流效率很低,,工作時(shí)的電流密度較高,,槽液的溫度極易上升。當(dāng)溫度超過35 ℃時(shí),,鍍層就不黑了,,因此在生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制槽液的溫度。
6 k. K' B2 `) q0 K3.3 雜質(zhì)離子的影響及除去方法: i) X8 e' S( R* f8 v
3.3.1 氯離子:鍍液中氯離子含量過高時(shí),,會(huì)使鍍層發(fā)花,,覆蓋能力降低,甚至?xí)瑰儗哟植诤桶l(fā)灰,。因此生產(chǎn)中必須防止將氯離子帶入鍍黑鉻槽液中,。自來水中氯離子含量較高,因此不可用自來水配制鍍黑鉻槽液,,應(yīng)用蒸餾水或去離子水配制,,而且鍍黑鉻前的清洗也必須用純水。+ ?* a9 Q# S q- Q3 }; q
氯離子可用適量的硝酸銀來除去,。
# E& `$ Y4 V/ C: `3 A5 T) s. R3.3.2 硫酸根: 硫酸根是特別有害的雜質(zhì),。當(dāng)鍍液中含有硫酸根時(shí),鍍層呈淺黃色,。: Q* r2 a' U5 P W3 {
硫酸根可用適量的碳酸鋇來除去,。. S0 s9 N! t; X7 ^0 `
3.3.3 銅離子:當(dāng)鍍液中含有銅離子達(dá)1g/L以上時(shí),鍍層會(huì)出現(xiàn)褐色條紋,,因此陽極的銅掛鉤不可侵入鍍液內(nèi),。若有落入鍍槽內(nèi)的銅零件,,應(yīng)及時(shí)取出。 |
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