前言
黑铬镀层的主要功能除防护外还能吸收光线、防止反光,所以大多应用于仪器仪表,尤其是光学设备。就外观而言,黑色镀层纯正又有金属的质感,极富装饰性。
镀黑铬的工艺配方多且繁杂,如硝酸钠2氟硅酸型、冰醋酸型、氨基磺酸盐型、硝酸钾2四硼酸钠2偏矾酸铵2硅氟酸型、硝酸钾2氟铝酸钠型等。
辅助添加剂有硼酸、蔗糖、草酸亚铁、亚铁氰化钾等。
工艺配方应当在保证质量效果的前提下越简单越好。
成分过于复杂会给故障的分析与处理造成更多的麻烦,所以要找出镀黑铬的要点。
1除硫酸根
镀黑铬无论采用哪种配方,几乎都要除去溶液中的硫酸根。最简单有效的方法是加过量(理论量的3～5倍)的碳酸钡,形成硫酸钡沉淀。有的资料认为要过滤除去沉淀物,这大可不必。因为沉淀物对电镀没有任何影响。实际上当碳酸钡加入后,除了生成硫酸钡外,其余全都生成了铬酸钡沉淀。一旦混入硫酸根,其会自动生成硫酸钡,因为硫酸钡的容度积小于铬酸钡的容度积。
2加硝酸根
黑铬镀层是由质量分数为25%的氧化铬与质量分数为75%的金属铬共生而成的。氧化铬的生成主要依靠硝酸根的作用。硝酸根是发黑剂,消耗比较缓慢。特别值得注意的是,不要因为镀层不够黑而频繁地调整硝酸根的质量浓度。镀层的黑度是一个十分复杂的光学现象,后面还要提到影响黑度的其它因素。
3还原剂
镀黑铬的辅助添加剂有蔗糖、草酸亚铁、亚铁氰化钾等,其实都是还原剂,目的是在电解液中产生三价铬,这对镀黑铬是有益处的。
实践证明,获得三价铬更简单有效的方法是电解。使S阴∶S阳=(3～5)∶1,正常电流密度电解2h左右所产生的三价铬已经足够。这样做可以避免镀槽中引入其它成分,力求镀液组成简单化。
4催化剂
镀黑铬配方中的氟硅酸、氟硅酸盐、氟化钾、氟化钠、氟铝酸钠等都是作为催化剂,不难看出其中真正有效的成分是氟离子。
以哪种形式加入并不重要,重要的是掌握适当的量,因为镀黑铬对催化剂十分敏感,过高或过低都会非常明显地影响产品质量。
当氟离子的质量浓度低时,电流效率低,镀层呈棕褐色,光泽较暗,分散能力很差;当氟离子的质量浓度较高时,分散能力、黑度、亮度、硬度均提高;当氟离子的质量浓度过高时,脆性增大,会“爆皮”,严重时会在镀后几小时内自动爆裂。
调整的方法十分简单,就是通过电解消耗,另外,氟离子还会在阳极挥发一部分,镀层逐渐趋于正常,出现最佳状态。保持和补充的原则是少加勤加,并注意观察,使镀液始终处在良好状态。
镀层的黑度还与基体的状态有关,基体粗糙,黑度较差。经过抛光或镀光亮镍后再套黑铬,镀层又黑又亮。
氟离子作为催化剂还有活化的功能,所以不锈钢可以直接镀黑铬。
5典型工艺
①工艺流程
上挂具(以钢铁件为例)化学除油清洗电化学除油清洗酸洗除锈清洗氰化镀铜清洗镀光亮镍清洗镀黑铬清洗凉干下挂具
②工艺规范
CrO～g/L,NaNO37～11g/L,NaF0.2～0.8g/L,20～40A/dm2,15～35℃,5～15min。
6阳极
镀黑铬的阳极十分重要,不可忽视。和普通镀铬一样,阳极面积应大于阴极面积。至于阳极材料选择哪种为好,笔者做了3个实验,结果如下:
(1)阳极采用纯铅,使用2个月后,大部分变成一堆泥;
(2)阳极采用锡的质量分数为15%的铅2锡合金,使用2个月后,腐蚀非常严重;
(3)阳极采用锑的质量分数为7%的铅2锑合金,使用2个月后,只有轻微腐蚀。
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