镀铬工艺（硬铬电镀工艺）
镀铬有哪些工艺特点？
镀铬的工艺特点是镀液稳定，易于操作。
相关点：
1、从本质上说，铬是一个很活泼的金属，铬的原子结构也有一些与其他金属不同的特点，所以在铬酸溶液中进行镀铬时，要在很负的电位下才可以获得连续的镀层。
2、镀铬所用的阳极不是金属铬，而是使用铅一锑或铅一锡合金作不溶性阳极。这是因为铬金属脆而易断裂，很难制成铬板材。
3、镀铬过程中，欲获得光亮铬层的范围是很狭小的。这需要在生产操作中严格掌握工艺规范，正确地控制镀液与电流密度两者间的变化关系才可获得较宽而满意的光亮铬层。
关于镀铬：
1、镀铬是泛指电镀铬，镀铬有两种的，一种是装饰铬，一种是硬铬。
2、镀硬铬是比较好的一种增加表面硬度的方法，但是它的优缺点很多，所以好多情况下都没采用。
3、镀装饰铬顾名思义，主要目的就是为了表面光亮、外形美观、防锈等等。
镀铬的工艺条件是什么？
镀铬的工艺条件：
在镀铬过程中阴极电流密度与温度之间存在着相互依赖的关系。在同一溶液中镀铬时，通过调整温度和电流密度，并控制在适当的范围内，可以获得光亮铬、硬铬和乳白铬三种不同性能的镀铬层，如图4-20所示。在低温高电流密度区，铬镀层呈灰暗色或烧焦，这种镀层具有网状裂纹、硬度大、脆性大；高温低电流密度区，铬层呈乳白色，这种组织细致、气孔少，无裂纹，防护性能较好，但硬度低，耐磨性差；中温中电流密度区或两者配合较好时，可获得光亮镀铬层，这种铬层硬度较高，有细而稠密的网状裂纹。
当电流密度不变时，电流效率随温度升高而下降；若温度固定，则电流效率随电流密度的增大而增加。然而，当铬酸酐与硫酸根离子比值减小时，变化相应变小。因此镀硬铬时，在满足镀层性能的前提下，通常采用较低的温度和较高的阴极电流密度，以获得较高的镀层沉积速度。温度一定时，随电流密度增加，镀液的分散能力稍有改善；与此相反，电流密度不变，镀液的分散能力随镀液温度升高而有一定程度的减小。生产上一般采用中等温度（45～60℃）与中等电流密度（30～45A/dm2）以得到光亮和硬度较高的铬镀层。尽管镀取光亮镀层的工艺条件相当宽，考虑到镀铬液的分散能力特别差，在形状复杂的零件镀装饰铬或硬铬时，欲在不同部位都镀上厚度均匀的铬层，必须严格控制温度和电流密度。当镀铬工艺条件确定后，镀液的温度变化最好控制在土（1～2）℃之间。
镀铬层具有很高的硬度，根据镀液成分和工艺条件不同，其硬度可在很大范围400～1200HV内变化。镀铬层有较好的耐热性，在500℃以下加热，其光泽性、硬度均无明显变化，温度大于500℃开始氧化变色，大于700℃硬度开始降低。镀铬层的摩擦系数小，特别是干摩擦系数，在所有的金属中是最低的。所以镀铬层具有很好的耐磨性。
镀铬层具有良好的化学稳定性，在碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸中均不发生作用，但能溶于氢氯酸（如盐酸）和热的硫酸中。在可见光范围内，铬的反射能力约为65%，介于银（88%）和镍（55%）之间，且因铬不变色，使用时能长久保持其反射能力而优于银和镍。
镀铬工艺都有哪些分类？
镀铬工艺种类众多，按其用途可作如下分类。
①防护一装饰性镀铬防护一装饰性镀铬俗称装饰铬，镀层较薄，光亮美丽，通常作为多层电镀的最外层，为达到防护目的，在锌基或钢铁基体上必须先镀足够厚的中间层，然后在光亮的中间层上镀以0.25～0.5μm的薄层铬。常用的工艺有Cu/Ni/Cr、Ni/Cu/Ni/Cr、Cu-Sn/Cr等。经过抛光的制品表面镀装饰铬后，可以获得银蓝色的镜面光泽。在大气中经久不变色。这类镀层广泛用于汽车、自行车、缝纫机、钟表、仪器仪表、日用五金等零部件的防护与装饰。经过抛光的装饰铬层对光有很高的反射能力，可用作反光镜。在多层镍上镀微孔或微裂纹铬，是降低镀层总厚度，获得高耐蚀性防护一装饰体系的重要途径，也是现代电镀工艺的发展方向。
②镀硬铬（耐磨铬）镀层具有极高的硬度和耐磨性，可延长工件使用寿命，如切削及拉拔工具，各种材料的压制模及铸模、轴承、轴、量规、齿轮等，还可用来修复被磨损零件的尺寸公差。镀硬铬的厚度一般为5～50μm，也可根据需要而定，有的高达200～800μm。钢铁零件镀硬铬不需要中间镀层，如对耐蚀性有特殊要求，也可采用不同的中间镀层。
③镀乳白铬镀铬层呈乳白色，光泽度低、韧性好、孔隙低、色泽柔和，硬度比硬铬和装饰铬低，但耐蚀性高，所以常用于量具和仪器面板。为提高其硬度，在乳白色镀层表面可再镀覆一层硬铬，即所谓双层铬镀层，兼有乳白镀铬层和硬铬镀层的特点，多用于镀覆既要求耐磨又要求耐腐蚀的零件。
④镀松孔铬（多孔铬）是利用铬层本身具有细致裂纹的特点，在镀硬铬后再进行机械、化学或电化学松孔处理，使裂纹网进一步加深、加宽。使铬层表面遍布着较宽的沟纹，不仅具有耐磨铬的特点，而且能有效地储存润滑介质，防止无润滑运转，提高工件表面抗摩擦和磨损能力。常用于受重压的滑动摩擦件表面的镀覆，如内燃机汽缸筒内腔、活塞环等。
⑤镀黑铬黑铬镀层色黑具有均匀的光泽，装饰性好，具有良好消光性；硬度较高（130～350HV），在相同厚度下耐磨性比光亮镍高2～3倍；其抗蚀性与普通镀铬相同，主要取决于中间层的厚度。耐热性好，在300℃以下不会变色。黑铬层可以直接镀覆在铁、铜、镍及不锈钢表面，为提高抗蚀性及装饰作用，也可用铜、镍或铜锡合金作底层，在其表面上镀黑铬镀层。黑铬镀层常用于镀覆航空仪表及光学仪器的零部件、太阳能吸收板及日用品的防护与装饰。
镀铬层具有很高的硬度，根据镀液成分和工艺条件不同，其硬度可在很大范围400～1200HV内变化。镀铬层有较好的耐热性，在500℃以下加热，其光泽性、硬度均无明显变化，温度大于500℃开始氧化变色，大于700℃硬度开始降低。镀铬层的摩擦系数小，特别是干摩擦系数，在所有的金属中是最低的。所以镀铬层具有很好的耐磨性。
镀铬层具有良好的化学稳定性，在碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸中均不发生作用，但能溶于氢氯酸（如盐酸）和热的硫酸中。在可见光范围内，铬的反射能力约为65%，介于银（88%）和镍（55%）之间，且因铬不变色，使用时能长久保持其反射能力而优于银和镍。
镀铬的工艺要求
在镀铬过程中阴极电流密度与温度之间存在着相互依赖的关系。在同一溶液中镀铬时，通过调整温度和电流密度，并控制在适当的范围内，可以获得光亮铬、硬铬和乳白铬三种不同性能的镀铬层。
在低温高电流密度区，铬镀层呈灰暗色或烧焦，这种镀层具有网状裂纹、硬度大、脆性大；高温低电流密度区，铬层呈乳白色，这种组织细致、气孔少，无裂纹，防护性能较好，但硬度低，耐磨性差；中温中电流密度区或两者配合较好时，可获得光亮镀铬层，这种铬层硬度较高，有细而稠密的网状裂纹。
扩展资料
①钢铁基体铜/镍/铬体系工艺流程为：
除油→水洗→浸蚀→水洗→闪镀氰铜或闪镀镍→水洗→酸铜→水洗→亮镍→水洗→镀铬→水洗干燥。
多层镍/铬体系工艺流程为：
除油→水洗→浸蚀→水洗→镀半光亮镍→水洗→光亮镍→水洗→镀铬→水洗→干燥。
②锌合金基体弱碱化学除油→水洗→浸稀氢氟酸→水洗→电解除油→水洗→闪镀氰铜→水洗→光亮镀铜→光亮镍→水洗→镀铬→水洗→干燥。
③铝及铝合金基体 弱碱除油→水洗→电解除油→水洗→次浸锌→溶解浸锌层→水洗一二次浸锌→水洗→闪镀氰铜（或预镀镍） →水洗→光亮镀铜→水洗→光亮镀镍→水洗→镀铬→水洗→干燥。
参考资料来源：百度百科-镀铬
镀铬工艺都有哪些新发展？
镀铬工艺的新发展：
铬镀层由于具有一系列优良的性能而得到广泛的应用，特别是随着机械制造业的发展，铬镀层的用量越来越大。但是传统的镀铬工艺使用的电解液都由剧毒的铬酐配制。据报道，．在镀铬过程中约有2/3铬酐消耗在废水或废气中，只有l/3左右的铬酐用于铬镀层上。大量的废水和废气对环境造成了严重污染。多年来，尽管加强了对含铬废水的回收和处理，但未得到根本解决，另外传统的镀铬工艺还存在不少缺点。针对上述存在的问题，广大电镀工作者对镀铬工艺做了大量的研究工作。
（1）低浓度铬酐镀铬工艺
低浓度铬酐镀铬工艺是指镀铬液中铬酐含量在30～60g/L的镀铬工艺，铬酐使用量只有普通标准镀铬工艺的l/5～1/8，既减轻了铬酐对环境的污染，又节约了大量的原材料。
采用低铬酐镀铬工艺可以获得装饰性铬镀层和硬铬镀层，其光泽性、硬度、结合力以及裂纹等方面，均能满足质量要求。但有时镀层表面会出现黄膜或彩色膜，可在5%的硫酸溶液中除去，然后在碱性溶液中清洗。
低铬酐镀铬液的分散能力比常规镀铬电解液好，但深镀能力比较差，这给形状复杂的零件带来了一定困难。同时，电导率下降，槽电压升高，因而能耗高，镀液升温快。低铬酐镀铬的阴极电流效率达到l8%～20%。
由于上述原因，使得低铬酐镀铬工艺受到一定的限制，目前的研究方向集中在寻求新的催化剂，以改善镀液性能，降低槽电压。
（2）三价铬盐镀铬
三价铬电镀作为最重要、最直接有效的代六价铬电镀工艺，人们对其研究已有一百多年的历史，但由于电镀液的稳定性、铬镀层的质量等方面始终无法与铬酸镀铬相比，因此一直未能得到大规模的应用。
大多数三价铬镀液均为络合物镀液，由主盐、络合剂、一定量的导电盐、缓冲剂及少量润湿剂构成。表4—33列出国内研究的三价铬镀液的组成及工艺条件。
1、镀液中各成分的作用：
①主盐可用三价铬的氯化物或硫酸盐，电解液中的铬含量以20g/L为宜。
②络合剂一般采用甲酸、乙酸、苹果酸等有机酸为络合剂，以甲酸盐（甲酸钾或甲酸胺）为好。
③辅助络合剂选用蚁酸盐能收到很好的效果，并起稳定剂作用，使镀液长期使用而不产生沉淀。
④导电盐碱金属或碱土金属的氯化物或硫酸盐都可用作导电盐，但不宜用硝酸盐，因硝酸根在电极上放电，给镀层质量带来不利影响，常用的有氯化铵、氯化钾或氯化钠。铵离子常有特殊作用，有利于得到光亮的镀层。
⑤溴化物溴离子的加入，能抑制六价铬生成和氯气的析出，电解液中六价铬是极其有害的。
⑥缓冲剂为稳定镀液pH值，以加入硼酸效果最好。
⑦润湿剂加入十二烷基硫酸钠或十二烷基碘酸钠，能减少镀层的针孔，从而提高镀层的质量。
镀液对金属杂质比较敏感，如Cu2+、Pb2+、Ni2+、Fe2+、Zn2+等离子。操作时应避免杂质的带入，并注意带电人槽。镀液中若含有少量的杂质，可用小电流（DKl～2A/dm2）电解处理，若含量过高，可用相应的净化剂处理。
2、三价铬盐电镀的主要特点及存在的问题
三价铬盐镀铬电解液的最大特点是可以在室温下操作，阴极电流密度也较低，一般控制在10A/dm2左右，既节约了能源又降低了对设备的投资。
三价铬的毒性低，消除或降低了环境污染，有利于环保，并且镀液的阴极极化作用较大，镀层结晶细致，镀液的分散能力和深镀能力都比铬酸镀铬好；阴极电流效率在20%左右。
从三价铬电解液中获得的镀铬层略带黄色，不如铬酸镀铬美观，镀层结合力较好，内应力较高，且有微裂纹性质。镀层的最大厚度只能达到3tim左右，而且硬度较低，不能用于镀硬铬。
三价铬镀铬不宜镀厚铬，其主要原因有以下几点：
①镀液pH值，特别是阴极表面附近层的pH值升高导致形成Cr(OH)2胶体，阻碍三价铬镀层的继续增厚；
②Cr3+的水解产物发生羟桥、聚合反应，形成高分子链状凝聚物吸附在阴极，阻碍Cr3+的还原；
③Cr3+还原的中间产物Cr2+的富集，对Cr3+羟桥反应有引发和促进作用；
④持续电解过程中Cr3+的活性络合物逐步减少和消失。
Sharif等在氨基乙酸体系中采用提高镀液循环速度、降低pH值、提高活性络合物浓度等方法可实现以100～300μm/h的速度镀取三价铬的厚镀层；Ibrahim等则在以尿素作络合剂的三价铬镀铬体系中，通过添加甲醇和甲酸，可以50～100μm/h的速度镀取三价铬；Hon9等则采用双槽电镀工艺，通过添加三种羧酸作络合剂，镀取了50～450μm厚性能良好的三价铬镀层；美国商业局和Atotech公司也分别镀取了厚度100～450μm的三价铬镀层。三价铬镀铬相对六价铬镀铬，容易操作，使用安全，无环境问题。但是存在一次设备投入较大和成本较高的不足。而且用户习惯了六价铬的色泽，在色度上有一个适应过程。
三价铬电镀工艺发展至今，国外对装饰性电镀工艺研究已经进入逐渐完善成熟的时期，生产应用不断扩大。但由于进口产品的价格较高、工艺不够稳定等原因，在国内大规模的推广应用仍有困难。而在三价铬镀硬铬方面，据报道北美已有超过30%的工厂开始使用三价铬代替六价铬来电镀，国内则尚未见报道。
（3）稀土镀铬
20世纪80年代中期，开发了稀土镀铬添加剂，主要成分是稀土化合物，在中国已经获得了广泛的应用。在镀铬电解液中加入少量（1～4g/L）的稀土化合物，可使电解液中铬酐含量降低到150g/L，并且在较低温度（30～40℃）下就可以获得光泽度高的光亮镀铬层，阴极电流效率达到22%～26%，显著高于常规镀铬电解液。采用稀土镀铬添加剂可以节约大量能源和原材料，同时还大大减轻了铬酐对环境的污染。关于稀土金属阳离子的作用机理虽然还不能给予完美的解释，但从实验现象可知，稀土元素的加入能在阴极上产生特性吸附，改变了阴极膜的性质，使得铬的临界析出电位变小，并增加了析氢过电位，从而使电流效率最高；X射线衍射图谱也证实了加入稀土阳离子后镀层结晶结构发生一定的变化，使表面晶粒趋于择优取向，晶粒细化、光亮度增加，同时镀层的硬度有所提高。
尽管稀土镀铬有许多优点，但也有一些有待解决的问题：
①有些稀土添加剂镀铬超过5min后，镀层呈白色而不光亮，有时镀层上有一层黄膜较难除去，硬度不稳定，外观也难于达到要求；
②在稀土添加剂中必然引入F，氟化物过多，镀件的低电流密度区易产生电化学腐蚀；
③稀土添加剂多为物理混合体系，成分复杂，镀液具有不可靠和不稳定性；
④镀液维护困难。
（4）有机添加剂镀铬
采用有机添加剂及卤素释放剂联合使用的镀铬液被称为“第三代镀铬溶液”，它们的共同特点是：阴极电流效率高达22%～27%，不含F，不腐蚀基体；覆盖能力强，HV亦高达1000以上，既可用于镀硬铬，也可用于镀微裂纹铬，配合双层或三层镍工艺，用于汽车或摩托车减振器的电镀，已开始在机械行业获得应用。
有机添加剂包括有机羧酸、有机磺酸及其盐类等。卤素释放剂是指碘酸钾、溴酸钾、碘化钾及溴化钾等。有机添加剂在镀液中的作用机理尚待查明，一般认为有机物的加入活化了基体金属，使镀液的覆盖能力得到改善；使析氢过电位增加，提高电流效率；并由于有机物的夹带，形成碳化铬而使镀层硬度增大。表4—35列出有机添加剂镀铬液的工艺规范。
①烷基磺酸中s/c≥1，电流效率可达27%，HV1i00。
②含氮有机化合物：烟酸、甘氨酸、异烟酸、吡啶、2一氨基吡啶、3一氯代吡啶、皮考啉酸。
③HEEF(HighEfficiencyEtchFree）高效能、无低电流区腐蚀，阴极电流效率达25%，900～1000HV。开缸成分为：HEEF25550mL/L，硫酸2.7g/L，温度55～60℃，电解4～6h，（电压6V，阴阳面积比15：1）。
