畢業(yè)論文---標準鍍鉻的工藝規(guī)程

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　論文題目： 標準鍍鉻的工藝規(guī)程</p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　習慣上把Cr03250g／L和H2S042．5g／L的中等濃度鍍鉻液稱為“標準鍍鉻液”，又稱為“萬能鍍鉻液”，用于裝飾及功能性多種鍍鉻。</p>

2、<p>　　本課題研究的主要內(nèi)容是研究標準鍍鉻的工藝規(guī)程，本文密切結合了電鍍生產(chǎn)實踐，深入淺出的闡明了有關概念和原理、電極反應、工藝流程及規(guī)范、鍍液配制、鍍液成分和工藝條件及雜質的影響、鍍液維護、鍍層性能檢測、鍍鉻常見故障及消除方法等，為電鍍初學者提供了很好的學習資料。</p><p>　　【關鍵詞】：標準鍍鉻液、鍍鉻、預處理、工藝流程及規(guī)范、鍍液維護 目錄</p><p>&

3、lt;b>　　引言4</b></p><p>　?。ㄒ唬╁冦t過程的電極反應5</p><p>　　1.1純鉻酸溶液的電極反應5</p><p>　　1.2鍍鉻過程的陰極反應5</p><p>　　1.3鍍鉻的陽極和陽極反應7</p><p>　?。ǘ╁冦t溶液的配制7</p>

4、<p>　　2.1標準鍍鉻液成分、工藝條件及成分的作用7</p><p>　　2.2電鍍?nèi)芤旱呐渲?</p><p>　　2.3電鍍?nèi)芤褐腥齼r鉻的處理8</p><p>　?。ㄈ藴叔冦t成分及工藝條件的的影響9</p><p>　　3.1溫度和電流密度9</p><p><b>　　3

5、.2鉻酐密度9</b></p><p>　　3.3硫酸根濃度9</p><p><b>　　3.4三價鉻10</b></p><p>　?。ㄋ模藴叔冦t的注意事項10</p><p>　　4.1提高鍍層結合力10</p><p>　　4.2鍍后除氫11</p>

6、<p>　　4.3鍍液中雜質的影響及去除11</p><p>　　4.4鉻霧的抑制12</p><p>　?。ㄎ澹藴叔冦t的工藝流程及工藝規(guī)范：12</p><p>　　（六）電鍍?nèi)芤汉完枠O的維護13</p><p>　　6.1校正電鍍?nèi)芤?3</p><p>　　6.2硫酸過量的處理13<

7、;/p><p>　　6.3補充鍍液中的水13</p><p>　　6.4陽極的維護與使用14</p><p>　?。ㄆ撸╁冦t常見故障產(chǎn)生原因及解決方法14</p><p>　?。ò耍╁儗有阅軠y試15</p><p><b>　　致謝19</b></p><p><

8、;b>　　參考文獻19</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　鉻是一種微帶藍色的銀白色金屬，相對原子質量52.01，密度6.98~7.21g/cm3，熔點為1875～1920℃，標準電極電位比較負，屬于陽極型金屬。金屬鉻在空氣中極易鈍化，表面形成一層極薄的鈍化膜，從而顯示出貴金屬的性質。</p><

9、;p>　　鍍鉻層具有很高的硬度，根據(jù)鍍液成分和工藝條件不同，其硬度可在很大范圍400～1200HV內(nèi)變化。鍍鉻層有較好的耐熱性，在500℃以下加熱，其光澤性、硬度均無明顯變化，溫度大于500℃開始氧化變色，大于700℃硬度開始降低。鍍鉻層的摩擦系數(shù)小，特別是干摩擦系數(shù)，在所有的金屬中是最低的。所以鍍鉻層具有很好的耐磨性。</p><p>　　鉻鍍層具有良好的化學穩(wěn)定性，在堿、硫化物、硝酸和大多數(shù)有機酸中均不

10、發(fā)生作用，但能溶于氫鹵酸(如鹽酸)和熱的硫酸中。</p><p>　　在可見光范圍內(nèi)，鉻的反射能力約為65％，介于銀(88％)和鎳(55％)之間，且因鉻不變色，使用時能長久保持其反射能力而優(yōu)于銀和鎳。</p><p>　　由于鍍鉻層具有優(yōu)良的性能，廣泛用作防護一裝飾性鍍層體系的外表層和功能鍍層，在電鍍工業(yè)中一直占重要的地位。隨著科學技術的發(fā)展和人們對環(huán)境保護的日趨重視，在傳統(tǒng)鍍鉻的基礎上相

11、繼發(fā)展了微裂紋和微孔鉻、黑鉻、松孔鉻、低濃度鍍鉻、高效率鍍硬鉻、三價鉻鍍鉻、稀土鍍鉻等新工藝，使鍍鉻層的應用范圍進一步擴大。</p><p>　　普通鍍鉻液是以硫酸根作為催化劑的鍍鉻溶液。鍍液中僅含有鉻酐和硫酸，成分簡單，使用方便，是目前應用最為廣泛的鍍鉻液。鉻酐和硫酸的比例一般控制在Cr03：H2S04=100：1，鉻酐的濃度在150～450g／L之間變化。習慣上把Cr03250g／L和H2S042．5g／L的

12、中等濃度鍍鉻液稱為“標準鍍鉻液”，其電流效率較高、鉻層的硬度也高，覆蓋能力較高，穩(wěn)定性高，導電性好，故又稱為“萬能鍍鉻液”，用于裝飾及功能性多種鍍鉻。</p><p>　　本課題研究的主要內(nèi)容是研究標準鍍鉻的工藝規(guī)程，本文密切結合了電鍍生產(chǎn)實踐，深入淺出的闡明了有關概念和原理、電極反應、工藝流程及規(guī)范、鍍液配制、鍍液成分和工藝條件及雜質的影響、鍍液維護、鍍層性能檢測、鍍鉻常見故障及消除方法等，為電鍍初學者提供了很

13、好的學習資料。</p><p><b>　　標準鍍鉻的工藝規(guī)程</b></p><p>　?。ㄒ唬╁冦t過程的電極反應</p><p>　　1.1純鉻酸溶液的電極反應</p><p>　　在純鉻酸溶液中進行電解時，陰極上沒有金屬鉻析出，只看到陰極上放出氫氣，陽極放出氧氣。</p><p>　　1.2

14、鍍鉻過程的陰極反應</p><p>　　由于氫氣的析出，陰極區(qū)內(nèi)的PH上升，發(fā)生如下的轉化</p><p>　　這里有幾個問題需要進一步探討：</p><p>　?。?）當鍍液沒有硫酸根時，為什么重鉻酸跟在陰極上還原成三價鉻（膜）的反應一瞬間后就停止了，而只有氫氣析出？</p><p>　?。?）鍍液中的硫酸根起什么作用？含有一定量的三價鉻起

15、什么作用？</p><p>　?。?）為什么陰極上是鉻酸根離子中的Cr+6還原成金屬鉻而不是重鉻酸根離子中的Cr+6還原成金屬鉻？</p><p>　?。?）在陰極上究竟是六價鉻還原至金屬鉻的，還是六價鉻先還原至三價鉻再還原至金屬鉻的？</p><p>　　對于上述問題下面分別闡明之：</p><p>　?。?）重鉻酸根在陰極上還原成三價鉻的

16、反應，其實是生成一層堿式鉻酸。</p><p>　　鉻酸膜【】它是帶正電性的分散膠體，將陰極表面包封住，這層膜很緊密，只有將氫離子能透過而發(fā)生下列反應，而Cr2O7-2卻不能透過這層薄膜，所以當沒有硫酸根時，重鉻酸根在陰極上還原生成三價鉻的薄膜后，一瞬間就停止了。</p><p>　?。?）硫酸根和三價鉻在電極上的作用</p><p>　　當有硫酸根存在時，它與溶液

17、中的三價鉻生成復雜的硫酸鉻陽離子，這種陽離子跑向陰極促使堿式鉻酸鉻的薄膜溶解，使CrO4-2離子能在陰極上放電而析出金屬鉻，當新配鍍液中沒有沒有三價鉻時，鉻鍍不上，這是因為沒有適量三價鉻時，SO4-2就不能生成硫酸鉻陽離子，也就不能來溶解堿式鉻酸膜的薄膜。</p><p>　　當硫酸根含量太少時，情況又怎么樣呢？</p><p>　　硫酸根與三價鉻生成硫酸鉻陽離子使堿式鉻酸鉻薄膜溶解以后，

18、在陰極表面并非就不能再生成了，而是在溶解后的一剎那有繼續(xù)生成，當生成后，硫酸鉻陽離子有繼續(xù)將薄膜溶解。如此溶解于生成這兩種過程應該看成是交叉進行的。在硫酸根不足時，成膜的機會大于膜被溶解的機會。因此，鉻雖能在陰極上析出，但總是受到阻礙，析出較少，大部分是氫氣析出，在日常生產(chǎn)中看到當硫酸根少時，陰極上泛泡較多，就是這個道理。</p><p>　　當硫酸根含量較多時，情況又是怎樣呢？</p><p

19、>　　這時生成硫酸鉻陽離子的數(shù)量增多，導致溶解堿式鉻酸鉻薄膜的機會也增加，即膜的溶解機會大于生成膜的機會。在陽極上鉻和氫氣析出減少，而六價鉻還原成三價鉻的過程增多，使鍍液中的三家鉻含量增加，在日常生產(chǎn)中看到陰極上泛泡較少，就是硫酸含量高的現(xiàn)象。</p><p>　?。?）陰極上是由鉻酸根離子放電析出金屬鉻還是由重鉻酸根離子放電析出金屬鉻的？上面已經(jīng)提到當通電時：</p><p>　　

20、由于氫離子放電析出，陰極區(qū)內(nèi)的PH值上升；則重鉻酸根向鉻酸根轉化，使陰極區(qū)的六價鉻全部是鉻酸形式，因此鉻酸根在陰極上放電析出金屬鉻。</p><p>　　那么我們在日常生產(chǎn)過程中是否有方法來證明鉻是由鉻酸根離子放電析出，而不是重鉻酸根離子放電析出的呢？</p><p>　　在一般鍍鋅、鍍銅、鍍鎳等溶液中，采用攪拌會減少陰極極化作用，增加陰極電流效率。但在鍍鉻溶液中，恰好相反，攪拌會使陰極極

21、化作用增大，電流效率下降，因為攪拌補充了陰極區(qū)電解液的氫離子濃度（即PH很少上升），使Cr2O7-2向CrO4-2轉化受到限制，CrO4-2濃度降低，以致使金屬鉻正常析出的條件受到破壞，使陰極極化作用提高，大量析出氫氣，減少金屬鉻的析出。說明陰極上的鉻是由CrO4-2離子放電而不是由CrO7-2放電。</p><p>　?。?）陰極上六價鉻還原成金屬鉻的還是三價鉻還原成金屬鉻的，過去有人做過一個放射性同位素的實驗

22、，具體試驗溶液的成分及工作范圍如下：</p><p>　　在試驗中采用兩種不同的方式加入三價鉻，一種是應用電解還原法來產(chǎn)生三價鉻，另一種是加入三價鉻，為了防止三價鉻在陽極上氧化，將陽極放在多孔管內(nèi)，所用的示蹤原子是放射性同位素鉻，實驗過程如下：

23、

24、 </p><p>　　先在一種含有放射性鉻酸而沒有三價鉻的溶液中鍍鉻將獲得具有放射性的鍍層作為標準。</p><p>　　在上述溶液中，加入沒有放射性的三價鉻，所獲得的鍍層的放射性仍是一樣，

25、表明無放射性的三價鉻參與陰極反應，不然的話，所得鍍層的放射性會降低的。</p><p>　　再在另一種含有電解還原三價鉻而沒有放射性的溶液中加入放射性的三價鉻所得鍍層經(jīng)檢驗無放射性，這又表明三價鉻未參與陰極反應。</p><p>　　當加入放射性的六價鉻以后所獲得的鍍層的放射性與標準的一樣，這表明六價鉻直接還原析出。</p><p>　　在一種沒有放射性的溶液中，加

26、入具有大量放射性的三價鉻，并移去陽極上多孔層以利于三價鉻在陽極上氧化至六價鉻，在這種鍍液中所得的鍍層，開始沒有放射性，然后逐步增加直至鍍層的放射性與標準的一樣，這顯然說明放射性的三價鉻，經(jīng)過一定時間的陽極氧化轉化成放射性的六價鉻而沉積下來。</p><p>　　上述實驗證明鉻是直接從六價鉻還原析出金屬鉻而不是從三價格還原得到的。</p><p>　　1.3鍍鉻的陽極和陽極反應</p&

27、gt;<p><b>　?。?）陽極</b></p><p>　　含銻6﹪～8﹪的鉛銻合金陽極，在硫酸鍍鉻液中與純鉛相比有良好的耐磨性，在含氟硅酸根的鍍鉻液中，采用含錫7﹪的鉛錫合金陽極，目前普遍采用含有7﹪～30﹪錫的鉛錫合金陽極，它即適用于硫酸鍍鉻液，也適用于氟硅酸鍍鉻液。據(jù)有關資料介紹，耐腐蝕性最佳的鍍鉻陽極是含0.5﹪銀2﹪錫，其余是鉛組成的合金陽極，由于銀是貴重金屬，

28、使推廣應用受到限制。</p><p><b>　?。?）陽極反應</b></p><p>　　在鍍鉻過程中，陽極表面析出大量氧氣的反應式：</p><p>　　除此之外，還存在著三價鉻氧化成六價鉻的反應：</p><p>　　當鍍鉻液中三價鉻含量過高，可采用陽極面積大陰極面積小的方法進行電解處理，使三價鉻氧化成六價鉻。&

29、lt;/p><p>　　在正常生產(chǎn)條件下，陽極面積：陰極面積=2：1或3：2時較為適當。</p><p>　?。ǘ╁冦t溶液的配制</p><p>　　2.1標準鍍鉻液成分、工藝條件及成分的作用</p><p><b>　　（1）鍍液成分</b></p><p>　　鉻酐CrO3/(g/L)25

30、0</p><p>　　硫酸H2SO4（g/L）2.5</p><p>　　三價鉻Cr3+/(g/L)3~7</p><p>　　陽極材料Pb-Sb</p><p>　?。?）鍍液中各成分的作用</p><p>　　鉻酐鉻酐的水溶液是鉻酸，是鍍鉻液的唯一來源。</p><p

31、>　　硫酸根作為鍍鉻的催化劑。</p><p>　　三價鉻Cr3+是陰極形成膠體膜的主要成分，只有鍍液中含有一定量的Cr3+時，鉻的沉積才能正常完成。</p><p>　　2.2電鍍?nèi)芤旱呐渲?lt;/p><p>　?、贋榱伺渲齐婂?nèi)芤海婂円海?，先將計算出的酸酐碎成小塊，植入鍍鉻槽內(nèi)。為了使酸酐便于溶解，往槽內(nèi)加添溫度達60~80℃的溫水。配制電鍍液時，

32、也可采用不含鐵質的自來水。但在硬水地區(qū)，配制電鍍液時，應采用冷凝水或蒸餾水。</p><p>　?、诖t酐溶解后，將溶液加以攪拌，并按電解密度求出電鍍液內(nèi)鉻酐的含量為此，需將電鍍液的試樣冷卻至 20℃，再用比重表測量相對密度。為了將相對密度的讀數(shù)換算成電鍍液內(nèi)鉻酐的含量（g/L），在車間條件下可參考表3-1計算，必要時經(jīng)化驗分析確定。</p><p>　?、塾嬎愠鲢t酐含量之后，再以細流方式

33、將硫酸沿電鍍液的全部表面加入，硫酸加入后，加以攪拌。注意：加硫酸時，應將鉻酐內(nèi)的硫酸含量按0.4％估計在內(nèi)。當電鍍液內(nèi)鉻酐含量為250 g/L時，每1L此種電鍍液內(nèi)與鉻酐一起加入的硫酸量可達1g。</p><p>　　不應將計算出的硫酸一次全部加入，首先應加入計算量的4/5。溶液經(jīng)充分攪拌后，進行分析，當計算出鉻酐及硫酸真正含量之后，再根據(jù)化驗分析結果加以計算，將不足量加入。</p><p&g

34、t;　　表3-120℃電鍍液中鉻酐濃度和電鍍液相對密度的對照表</p><p>　　2.3電鍍?nèi)芤褐腥齼r鉻的處理</p><p>　　為了使鉻的沉積能正常的進行，電鍍液內(nèi)應含數(shù)量不多的Cr3+。一般約含2~4g/L，有人認為電鍍液內(nèi)必須含少量的Cr3+，為了在電鍍液內(nèi)積蓄一些三價鉻，電鍍液應通電處理，處理時將溶液加熱至45~60℃，陽極桿上懸掛少量平面鉛板，陰極上懸掛數(shù)量較多的鋼板。陰極

35、板的總面積應是陽極板總面積的1~2倍，這樣一來，在電鍍液處理過程中，陰極電流密度就等于陽極電流密度的1/3~1/2。處理電鍍液時，陰極電流密度控制在4~6A/dm2之間。陰極電流密度低時，陰極上所產(chǎn)生的過程，主要是氫離子放電和將六價鉻還原成三價鉻，因為在電鍍液內(nèi)能積聚一些三價鉻。</p><p>　　按6~8A·h/L計算，電鍍液通電處理的時間為3~4h，然后在檢驗電鍍液內(nèi)三價鉻的含量。電鍍液內(nèi)三價鉻的

36、含量，以Cr2O3計算時，一般不應超過鉻酐含量的3%~4%。</p><p>　?。ㄈ藴叔冦t成分及工藝條件的的影響</p><p>　　3.1溫度和電流密度</p><p>　　鍍鉻層的外觀、硬度和耐磨性，基本上取決于電鍍規(guī)范，也就是取決于電鍍液的溫度和電流密度。這兩個因素總是相互關聯(lián)的，不考慮另一個因素而變更其中一個因素，將引起不良結果。因此只有在電鍍液的溫度

37、和電流密度適當?shù)呐浜舷?，才能得到?yōu)良質量的鍍鉻層。有實驗得知，就耐磨性而言，在電流密度為40A/dm2和溫度為50℃時，獲得的鍍鉻層耐磨性最高，當電流密度超過最高值時鍍鉻層的耐磨性反而下降，其原因是氫對鍍鉻層的影響而使鍍鉻層的脆性增高，相當于獲得具有較高耐磨性鍍鉻層的電流密度范圍急劇縮小。</p><p>　　就硬度而言，隨著溫度和電流密度的變化，鍍鉻層的硬度也在劇烈變化，在溫度低于55℃時，增高電流密度鍍鉻層硬

38、度便會降低；而在溫度高于55℃時，電流密度的增高，會使鍍鉻層的硬度增高；在溫度為55℃時，鍍鉻層的硬度不隨電流密度變化；當溫度為50℃時，在任何電流密度下都能得到最高硬度。在此范圍內(nèi)，鍍鉻層所含非金屬夾雜物（氧化鉻）增多，這些非金屬夾雜物本身即是硬磨料，因而增加了鍍鉻層的硬度。在此范圍內(nèi)鍍鉻層中易形成非金屬夾雜物的原因，可能是低溫和低電流密度，當提高溫度和電流密度時，在鍍鉻層中非金屬夾雜物形成的可能性即減少，，因為在這種情況下，在陽極表

39、面的氧化膜還未能達到較大厚度時，便很快分裂了，所以鍍鉻層中夾雜物較少。</p><p><b>　　3.2鉻酐密度</b></p><p>　　隨著鉻酐密度的改變，電鍍液的電導率、電流效率、擴散能力和工作范圍都有很大的變化，電鍍液的比電導率也隨溫度而變化。當溫度為25℃時，電鍍液最大的電導率相當于375g/L鉻酐的密度，當在溫度為45℃時，電鍍液最大的電導率相當于鉻酐

40、濃度450g/L。當鉻酐濃度增高時，電流效率就降低，例如在25℃和電流密度為10 A/dm2時，含有500g/L鉻酐的電鍍液中鋼質陰極的電流效率較含有250g/L鉻酐的電鍍液中的電流效率低50％。</p><p>　　鉻酐濃度低的電鍍液，其擴散能力較濃度高的電鍍液高。濃度低的電鍍液其工作范圍較窄，但電流效率高而且有極好的擴散能力。，可以應用大的電流密度，快速鍍鉻時必須采用這種低濃度的電鍍液，但由于濃度低，其成分就

41、很容易改變，因而要經(jīng)常校正，從這種電鍍液中得到的沉積物，又在邊緣增長的傾向，它具有較高的硬度，而且比較容易脫落。</p><p>　　最適用于修理工作的鍍鉻電鍍液是中等濃度（250g/L的鉻酐）的電鍍液，它具有獲得光亮沉積物的廣泛工作范圍。但電流效率低，擴散能力中等，電鍍液穩(wěn)定、沉積物硬、均勻、不脫落。</p><p>　　適合于防護裝飾性鍍鉻的電鍍液是高濃度（350~450g/L鉻酐）的

42、，電鍍液具有良好的深鍍能力，甚至使深凹和窄縫地方也能獲得鉻沉積物，電鍍液非常穩(wěn)定，沉積物硬度較小，但最均勻。</p><p>　　低濃度的電鍍液，其電阻最大，因而要求較高電壓，如果使用6V發(fā)電機進行大表面電鍍時常常造成困難。</p><p><b>　　3.3硫酸根濃度</b></p><p>　　硫酸在鍍鉻電鍍液中有很大作用。如果鍍鉻液沒有硫

43、酸，那么金屬鉻就不可能沉積出來。在鍍鉻液中硫酸的絕對含量不是重要的，重要的是它對鉻酐含量的相對數(shù)。硫酸根的含量增高，電流效率起先上升，然后劇烈下降。當ω（CrO3）：ω（SO42-）=(100~200)：1時，電流效率較高，擴散能力較好，工作范圍最大，當比值=50:1或更小時，擴散能力便大大惡化，但鉻層光澤性較高，沉積稠密。此外獲得光澤的沉積范圍縮小了，電流效率亦降低了。當比值低于200:1時，將產(chǎn)生很惡劣的帶暗帶的鍍鉻層。</p

44、><p><b>　　3.4三價鉻</b></p><p>　　在正常工作的鍍鉻中，經(jīng)常有三價鉻離子參加工作，其濃度在3～10g/L之間，新配制的電鍍液，為了加速三價鉻離子的形成，必須以鉛為陰極通電處理3~4h，陰極的面積為陽極面積的3~4倍。在通電處理鍍槽的過程中，陰極上產(chǎn)生鉻酸的還原，也就是六價鉻還原成三價鉻，并同時析出氧。</p><p>　

45、　三價鉻對電流效率不起顯著影響，但是隨著三價鉻含量的增加，獲得光亮鉻層的范圍就縮小了。如果采用不含三價鉻的電鍍液鍍鉻時，將獲得灰色而軟的沉積物。如果三價鉻含量增至17g/L，電鍍液的導電率大大降低，這時正常鍍槽中的6V電壓則增至8.1V，如果陽極面積的比值選取不正確，在工作過程中鍍槽中就會產(chǎn)生三價鉻增多的現(xiàn)象，在此種情況下電鍍液中保持某種平衡現(xiàn)象，即在陽極上三價鉻氧化成六價鉻的數(shù)量等于陰極上由鉻酸還原形成的三價鉻的數(shù)量。若三價鉻超過15

46、g/L，鍍層無光且脆。</p><p>　　陰極面積與陽極面積最有力的比值為1:2或2:3，在此種比值下，電鍍液中三價鉻的濃度不會產(chǎn)生劇烈變化。</p><p>　　當零件內(nèi)表面鍍鉻時陽極面積總是小于陰極面積，因而三價鉻氧化成六價鉻的過程較弱，這樣不可避免的使鍍槽中三價鉻增多，如果零件進行內(nèi)外表面鍍鉻，那么就必須保持有次序的交替，在這種情況下，電鍍液中三價鉻的濃度不會顯著提高，因為在內(nèi)表面

47、鍍鉻時三價鉻大量形成后，在外表面鍍鉻時三價鉻在陽極上劇烈氧化。</p><p>　　三價鉻過多時，可以進行通電處理，其方法是在鍍液溫度為50~55℃，陽極面積比陰極面積要大3~4倍，陽極的電流密度為1~2 A/dm2，通電處理若干時間。</p><p>　?。ㄋ模藴叔冦t的注意事項</p><p>　　4.1提高鍍層結合力</p><p>

48、　　由于鍍鉻電解液的分散能力和深度能力差，對某些形狀復雜的零件會出現(xiàn)漏度現(xiàn)象。在鍍硬鉻時，也常因結合力不好而產(chǎn)生鍍層起皮現(xiàn)象，在生產(chǎn)操作中，可采用以下幾種措施：</p><p>　　4.1.1沖擊電流</p><p>　　對一些形狀復雜的零件，除了使用象形陽極、保護陰極和輔助陽極以外，還可以在零件入槽時，以比正常電流密度高數(shù)倍的電流對零件進行短時間沖擊，使陰極極化增大，零件表面迅速沉積一

49、層鉻，然后再恢復到正常電流密度施鍍。</p><p>　　4.1.2陽極浸蝕(刻蝕) </p><p>　　對表面有較厚氧化膜的合金鋼及高碳鋼鍍硬鉻或在斷電時間較長的鍍鉻層上繼續(xù)鍍鉻時，通常先將零件作為陽極進行短時間的浸蝕處理，使氧化膜電化學溶解并形成微觀粗糙的表面。 </p><p>　　4.1.3階梯式給電 </p><p>　　含鎳、鉻

50、的合金鋼，其表面上有一層極薄而致密的氧化膜，鍍硬鉻時會影響鍍層與基體的結合力，，為此，首先將鍍件在鍍鉻液中進行陽極浸蝕，而后將零件轉為陰極，以比正常值小數(shù)倍的電流，一般電壓控制在3．5V左右，使電極上僅進行析氫反應。由于初生態(tài)的氫原子具有很強的還原能力，能夠把金屬表面的氧化膜還原為金屬，然后再在一定時間內(nèi)(如20～30min)采用階梯式通電，逐漸升高電流直至正常工藝條件施鍍。由此在被活化的金屬表面上進行電鍍，即可得到結合力良好的鍍層。另

51、外，在鍍硬鉻過程中，有時會遇到中途斷電，此時鍍鉻層表面也會產(chǎn)生薄膜氧化層，若直接通電繼續(xù)施鍍，將會出現(xiàn)鍍層起皮現(xiàn)象，克服方法可采用“階梯式給電”，使表面得以活化，而后轉入正常電鍍。 </p><p><b>　　4.1.4鍍前預熱</b></p><p>　　對于大件鍍硬鉻，工件施鍍前需進行預熱處理，否則不僅會影響鍍鉻層的結合力，而且也影響鍍液的溫度，所以大件鍍前要在

52、鍍液中預熱數(shù)分鐘，使基體與鍍液溫度相等時，在進行通電操作。鍍液溫度變化最好控制在正負2℃以內(nèi)。</p><p><b>　　4.2鍍后除氫</b></p><p>　　由于鍍鉻的電流效率低，在陰極上大量析出氫氣，對于易析氫的鋼鐵部件，應在鍍后用180~200℃的溫度除氫3h，以避免發(fā)生氫脆。</p><p>　　4.3鍍液中雜質的影響及去除&l

53、t;/p><p>　　4.3.1重金屬離子</p><p>　　在被鍍零件置于鍍槽中而尚未通電時，由于金屬在鉻酸溶液中部分溶解，其他金屬的離子漸漸多起來，如鐵、銅、鎳等的離子。含有電鍍液中的少量鐵離子，能夠對耐磨性鉻沉積物的結構有某些良好影響，但是鉻電鍍液中鐵離子的允許濃度是十分有限的。當槽中含鐵離子濃度過高時，獲得粗糙、粗大結晶、無光澤且脆性大的鉻沉積物。鐵在鉻電鍍液中的最高允許含量為：當鉻

54、酐濃度為150g/L時，不得超過10~20g/L;當鉻酐濃度為250g/L時，不得超過15~20g/L；當三價鐵離子的濃度相當于鍍液中鉻酐濃度的10％時，則這種鍍液不能使用，而必須換新。</p><p>　　4.3.2氯離子：鍍鉻溶液中氯離子含量過高時，會使鍍層發(fā)花，覆蓋能力降低，鉻層光亮差。氯離子帶入鍍鉻液中，一般是自來水含氯根較高，特別是海水倒灌時引起的。鍍鉻液中去除氯離子，大部分采用在加熱（溫度60℃以上）

55、的情況下電解，使氯離子在陰極上氧化成氯氣逸出。還有一種可能是在電解時生成氧氯化鉻與氫氣一起逸出。如果鍍鉻液中帶入較多的氯離子時，也可加入碳酸銀，使生成氯化銀沉淀的方法去除氯離子：</p><p>　　加入的碳酸根也能與鉻酸反應，生成鉻酸銀沉淀：</p><p>　　為了使加入的銀離子與氯離子反應，處理時應激烈攪拌。</p><p>　　4.3.3硝酸銀：硝酸銀是特別

56、有害的雜質，少量的硝酸根就能使鍍層出現(xiàn)灰黑色，當硝酸根含量達1g/L時，鉻鍍不出來。</p><p>　　除去硝酸根或亞硝酸根的方法是，首先在鍍鉻液中加入碳酸鋇去硫酸根，然后將鍍液加溫到70℃左右，用30 A/dm2 ~40A/dm2電解處理來除去。硝酸根在陰極上還原成氨。</p><p>　　4.4鉻霧的抑制 </p><p>　　鍍鉻過程中

57、，由于使用不溶性陽極，陰極電流效率又很低，致使大量氫氣和氧氣析出，當氣體逸出液面時，帶有大量的鉻酸，形成鉻霧造成嚴重的污染。目前主要通過浮體法和泡沫抑制劑法鉻霧。</p><p>　?。ㄎ澹藴叔冦t的工藝流程及工藝規(guī)范：</p><p><b>　　拋光</b></p><p>　　拋光是在拋光機上進行的。拋光輪采用較軟材料（如棉布、麻布、絲

58、綢等圓片）制成。</p><p>　　鍍鉻用的拋光膏有以下兩種：</p><p>　?、傺趸t73%（質量分數(shù)）</p><p>　　硬脂酸23%（質量分數(shù)）</p><p>　　油酸4%（質量分數(shù)）</p><p>　　②氧化鉻5份（質量）</p><p>　

59、　硬脂1份（質量）</p><p>　　蠟1份（質量）</p><p>　　有機溶劑除油：180＃汽油</p><p><b>　　晾干</b></p><p><b>　　電解除油</b></p><p>　　氫氧化鈉/(g/L) 60~80<

60、/p><p>　　磷酸鈉/（g/L）30~50</p><p>　　碳酸鈉/(g/L) 20~40</p><p>　　溫度/℃70~90</p><p>　　電流密度/(A/dm2)2~10</p><p>　　時間/min5~10</p><p>　　熱水洗：60

61、~90℃。</p><p><b>　　冷水洗（流動水）</b></p><p>　　電解去膜（陽極電解）</p><p>　　氫氧化鈉/(g/L) 50~60</p><p>　　磷酸鈉/（g/L）30~50</p><p>　　碳酸鈉/(g/L) 30~50</p>

62、<p>　　溫度/℃40~60</p><p>　　電流密度/(A/dm2)2~5</p><p>　　時間/min0.5~1.5</p><p>　　熱水洗：60~90℃。</p><p><b>　　冷水洗（流動水）。</b></p><p>　　鹽酸漂洗

63、鹽酸：水=1:1（體積比）</p><p><b>　　冷水洗（流動水）</b></p><p>　　預熱：將裝有零件的掛具浸入鍍鉻槽預熱5min，溫度60℃。</p><p>　　電極反接：在鍍鉻槽，陽極電流密度20 A/dm2，時間0.5min。</p><p>　　鍍鉻。溶液成分和工作規(guī)范如下：</p>

64、<p><b>　　冷水洗（回收）</b></p><p>　　熱水洗，用熱水洗凈鍍鉻零件表面，溫度為70~80℃。</p><p><b>　　干燥</b></p><p><b>　　檢驗</b></p><p>　　（六）電鍍?nèi)芤汉完枠O的維護</p&g

65、t;<p><b>　　6.1校正電鍍?nèi)芤?lt;/b></p><p>　　為了使鉻酐和硫酸的含量保持一定，應以定期加入鉻酐和硫酸的方法來校正電鍍?nèi)芤?。根?jù)電鍍?nèi)芤旱南鄬γ芏然蚍治龅慕Y果，決定在渡槽內(nèi)添加鉻酐的數(shù)量。</p><p>　　校正電鍍液內(nèi)硫酸的次數(shù)要比校正電鍍?nèi)芤簝?nèi)鉻酐的次數(shù)少很多。一般每隔十天分析一次電鍍?nèi)芤簝?nèi)三價鉻、六價鉻和硫酸的含量。根據(jù)分

66、析結果，計算出電鍍?nèi)芤簝?nèi)硫酸的缺少量。再按缺少量將硫酸加入。硫酸加入后，將電鍍?nèi)芤鹤屑毜募右詳嚢瑁偈闺婂內(nèi)芤撼恋砥?。因此，往渡槽?nèi)添加硫酸時，宜在工作間斷期間進行。</p><p>　　6.2硫酸過量的處理</p><p>　　當電鍍?nèi)芤簝?nèi)硫酸含量過高時，應將高出規(guī)定的硫酸加以排除。一般采用往加熱至50~60℃的鍍鉻電鍍液內(nèi)添鉻酸鋇、氫氧化鉬或碳酸鋇的方法，使電鍍液內(nèi)的過量硫酸沉淀。碳

67、酸鋇加入的數(shù)量，按2g碳酸鋇沉淀1g硫酸計算。碳酸鋇加入后，將電鍍液加以攪拌，然后使電鍍液停放一晝夜，形成的硫酸鋇即沉淀于槽低。</p><p>　　6.3補充鍍液中的水</p><p>　　由于鍍鉻的電鍍液溫度較高，因而電鍍液內(nèi)水分蒸發(fā)較快。這一點根據(jù)鍍槽液面很易看出。為了使電鍍液體積保持恒定，渡槽每工作8h后，應將缺少的水加足，加水時，應首先使用鉻酐回收槽內(nèi)的清洗水。加水量應不超過距離

68、槽上邊緣100mm處。</p><p>　　鉻酐回收槽即其內(nèi)盛有非流動水的單個槽（其內(nèi)襯聚氯乙烯塑料），鍍鉻完畢的零件帶掛具首先在此槽內(nèi)浸洗，以便將零件及掛具在出槽時帶出的大部分鍍鉻電鍍液收集起來。</p><p>　　6.4陽極的維護與使用</p><p>　?。?）鍍鉻所用的陽極材料</p><p>　　鍍鉻所用的陽極材料為純鉛或92％~

69、93％鉛和7％~8％銻組成的合金。用鉛-銻合金所制成的陽極，與純鉛所制的陽極相比較，前者表面上不易敷上不溶性的導電不良的鉻酸鉛膜。</p><p><b>　?。?）陽極的清理</b></p><p>　　電鍍期間，陽極上所析出的氧與鉛作用后，在陽極表面上形成一層黑褐色的不導電的過氧化鉛膜。因而電鍍過程中，陽極電阻不斷增大。所以鍍槽工作一段時間以后，就應將陽極清理一次

70、。當鍍槽連續(xù)工作和使用較高電流密度時，應在每班或電鍍循環(huán)結束時將陽極清理一次。若鍍鉻時的陽極電流密度不高，則可每隔3~6晝夜將陽極清理一次。</p><p>　?。?）清理陽極氧化膜的方法</p><p>　　為去掉陽極上的氧化膜，一般都在1：1稀釋的鹽酸溶液或10％苛性鈉溶液內(nèi)進行。在上述溶液內(nèi)將氧化膜去掉后，用水沖洗陽極。殘留在陽極表面上的氧化膜，用鋼絲刷就很易于去掉。</p&g

71、t;<p><b>　?。?）陽極的形狀</b></p><p>　　陽極大多為平板形或圓柱形，但由于鍍鉻電鍍液的分散能力不良，當鍍形狀起伏非常劇烈的零件時，陽極的形狀應按零件（陰極）的形狀來決定。</p><p>　?。ㄆ撸╁冦t常見故障產(chǎn)生原因及解決方法</p><p><b>　?。ò耍╁儗有阅軠y試</b>

72、;</p><p>　　8.1 電鍍層外觀檢驗</p><p>　　金屬零件電鍍層的外觀檢驗是最基本﹐最常用的檢驗方。外觀不合格的鍍件就無需進行其它項目的測試。</p><p>　　檢驗時用目力觀察﹐按照外觀可將鍍件分為合格的﹑有缺陷的和廢品三類。</p><p>　　外觀不良包括有針孔﹐麻點﹐起瘤﹑起皮﹑起泡﹑脫落﹑陰陽面﹑斑點﹑燒焦﹑暗影

73、﹑樹枝狀和海綿狀江沉積層以及應當鍍覆而沒有鍍覆的部位等缺陷。 </p><p><b>　　8.2 結合力試驗</b></p><p>　　鍍層結合力是指鍍層與基體金屬的結合強度﹐即單位面積的鍍層從基體金屬上剝離所需要的力。</p><p>　　鍍層結合力不好﹐多數(shù)原因是鍍前外理不良所致。另外﹐鍍液成分與工藝規(guī)范不當或基體金屬與鍍層金屬的熱膨脹

74、系數(shù)縣殊﹐均對鍍層結合力有明顯影響。評定鍍層與基體金屬結合力通常采用定性方法。車間定性測量法﹐是以鍍層金屬和基體金屬的物理-機械性能的不同為基礎﹐即當試樣經(jīng)受不均勻變形﹐熱應力和外力的直接作用后﹐檢查鍍層是否有結合不良現(xiàn)象。具體方法可根據(jù)鍍種和鍍鍍件選定﹕(一)彎曲試驗﹔(二)銼刀試驗﹔(三)劃痕試驗﹔(四)熱震試驗 </p><p>　　8.3電鍍層厚度的測量 </p><p>　　電

75、鍍層厚度的測量方法有破壞檢測法與非破壞檢測法兩大類。其中破壞檢測法有點滴法﹑液流法﹑溶解法﹑電量法和金相顯微法等多種﹔非破壞檢測法有磁性法﹑渦流法β射線反向散射法和光切顯微鏡法等等。</p><p>　　測量時除溶解法等是鍍層的平均厚度外﹐其余多數(shù)是鍍層的局部厚度。因此﹐測量時至少應在有代表性部位測量三個以上厚度﹐計算其平均值作為測量厚度結果。</p><p>　　8.4孔隙率的測定 &l

76、t;/p><p>　　鍍層的孔隙是指鍍層表面直至基體金屬的細小孔道。孔隙大小影響鍍層的防護能力。測定孔隙的方法有貼濾法﹑涂膏法﹑浸漬法等。</p><p>　　1.貼濾紙法﹕將浸有測試溶液的潤濕紙貼于經(jīng)預處理的被測試閏上﹐濾紙上的試液滲入孔隙中與中間鍍層或基體金屬作用﹐生成具有物征顏色的斑點在濾紙上顯示。然后以濾紙上有色斑色的多少來評定鍍層孔隙率。</p><p>　　

77、2.涂膏法﹕將含有相應試液的膏狀物涂覆于被測試樣上﹐通過泥膏中的試液滲入鍍層孔隙與基體金屬或中間鍍層作用﹐生成具有特征顏色的斑點﹐要據(jù)此斑點來評定鍍層的孔隙率。</p><p>　　3.浸漬法﹕將試樣浸于相應試液中﹐通過試液滲入鍍層孔隙與基體金屬或中間鍍層作用﹐在鍍層表面產(chǎn)生有色斑點﹐然后檢查鍍層表面有色斑點多少來評定鍍層的孔隙率。本法適用于檢驗鋼鐵﹑銅或銅合金和鋁合金基體表面的陰極性鍍層的孔隙率。</p&

78、gt;<p>　　8.5 鍍層顯微硬度的測定 </p><p>　　硬度是鍍層的重要機械性能之一。鍍層的硬度決定于鍍層金屬的結晶組織。為了消除基體材對鍍層的影響和鍍層厚度對壓痕尺寸了限制﹐一般用顯微硬度法。即采用顯微硬度計上特制的金剛石壓頭﹐在一定靜負荷的作用下﹐壓入試樣的鍍層表面或剖面﹐獲得相應正方角錐體壓痕。然后用硬度上測微目鏡將壓痕放大一定倍率﹐測量其對壓痕對角線長度。</p>

79、<p>　　8.6鍍層內(nèi)應力的測試</p><p>　　鍍層內(nèi)應力是指在沒有外在載荷的情況下﹐鍍層內(nèi)部所具有的一種平衡應力。用來測量鍍層宏觀應力的方法有﹕幻燈投影法﹑電阻應變儀法﹑螺旋收縮儀法﹑X射線衍射法等多種。 </p><p>　　8.7 電鍍層脆性測試</p><p>　　鍍層脆性是鍍層物理性能中的一項重要指標。脆性的存在往往會導致鍍層開裂﹐結合力

80、下降﹐乃至直接影響鍍件的使用價值。</p><p>　　鍍層脆性的測試﹐一般通過試樣在外力作用下使之變形﹐直至鍍層產(chǎn)生裂紋﹐然后以鍍層產(chǎn)生裂紋時的變形程度或撓度值大小﹐作為評定鍍層脆性的依據(jù)。測定鍍層脆性的方法有杯突法﹑靜壓撓曲法等。測定鍍層韌性的方法有心軸變曲法等。 </p><p><b>　　8.8氫脆性的測試</b></p><p>　

81、　金屬材料在氫和應力聯(lián)合作用下產(chǎn)生的早期脆斷現(xiàn)象叫氫脆。測定氫脆的方法有延遲破壞試驗﹑緩慢彎曲試驗等方法。</p><p>　　延遲破壞試驗﹕此法適合于超高強度鋼的氫脆試驗﹐是一種靈敏而可靠的試驗方法。試驗時﹐將做成的三根缺口棒狀試樣放在持久強度試驗機或蠕變試驗機上﹐在材料脆斷的時間﹐若三根平行試驗的試樣在規(guī)定的時間內(nèi)均不脆斷﹐即為合格。</p><p>　　緩慢彎曲試驗﹕此法對低脆性材料

82、比較靈敏。測試時應注意﹕試片在熱處理后如果變形﹐應靜壓校平﹔鍍前應消除應力﹐鍍扣要嚴格除氫﹔試前應選足夠數(shù)量的試樣材料進行空白試驗﹐便于分析試驗結果和選擇合適的折斷軸直徑。</p><p>　　擠壓試驗﹕將需檢驗的墊圈在同一直徑的螺桿上﹐每一螺桿套10~~15個﹐螺桿兩端旋上螺母﹐然后夾在虎鉗上﹐用扳手將螺母旋緊到墊圈開口處擠平。放置24小時﹐然后松開﹐用5倍放大鏡檢查受試墊圈產(chǎn)生裂紋和斷裂的結果以脆斷率表示[

83、脆斷率=b/aX100(%), (a-受試墊圈總數(shù),b-產(chǎn)生裂紋或斷裂數(shù)) </p><p>　　8.9鍍層焊接性能的測試</p><p>　　鍍層焊接性是表示焊錫在欲焊在欲焊金屬表面流動的難易程度。評定鍍層焊接性的方法有流布面積法﹑潤濕時間法和蒸汽考驗法。</p><p>　　流布面積法﹕本法是將一定質量的焊料放在待測試樣表面上﹐滴上幾滴松香異丙醇劑﹐放在加熱板

84、上加熱至250OC﹐保持2分鐘﹐取下試樣﹐然后用面積儀檢查計算焊料涂布面積。評定方法﹕流布面積愈大﹐鍍層焊接愈好。</p><p>　　潤濕時間法﹕本法是通過熔融焊料對規(guī)定試樣全部潤濕的時間來區(qū)別焊接性。測試時﹐將10塊一定規(guī)格的試樣先浸以松香丙醇焊劑﹐再浸入250 OC的熔融焊料中﹐浸入時間根據(jù)10塊不同編號的試樣﹐分別控制1~~10S﹐然后立即取出。冷卻后后檢查試樣是否全部被潤濕﹐取后以全部被潤濕的試樣的最短

85、時間﹐評定鍍層焊接性能。一般以2S以內(nèi)全部潤濕以好﹐10S潤濕為最差。</p><p>　　蒸汽考驗法﹕本法是將試樣放在連續(xù)的水面上部﹐溶器蓋呈型﹐以防蓋上的冷凝水滴在試樣表面而影響測試。試樣與沸水相距100mm﹐與頂蓋相距50mm。經(jīng)過240h后﹐不管試樣變色與否﹐讓試樣在空氣中干燥﹐然后用流布面積法或潤濕時間法測試﹐根據(jù)結果評定合格與否。</p><p><b>　　結論&l

86、t;/b></p><p>　　“標準鍍鉻”，相比其他鍍鉻工藝，它具有獲得光亮沉積物的廣泛工作范圍。其電流效率較高、擴散能力中等、鉻層的硬度也高，覆蓋能力較高，穩(wěn)定性高，導電性好，沉積物硬、均勻、不脫落。故又稱為“萬能鍍鉻液”，用于裝飾及功能性多種鍍鉻。</p><p>　　隨著人類物質文明和實用工業(yè)的發(fā)展，標準鍍鉻工藝作為表面處理工藝的一種，其重要性日益提高，但也帶來了負面效應，如

87、鉻污染。鉻的化合物中，六價鉻的毒性最大，是公認的環(huán)境致癌物質之一。它破壞生物體的新陳代謝，是一種蛋白質凝聚劑，能使血液中的蛋白質發(fā)生沉淀；吸人含鉻粉塵，會引起呼吸道發(fā)炎；飲用含鉻廢水，將引起貧血、腎炎、神經(jīng)炎等疾?。籆r(VI)對皮膚也有刺激性，能使其潰瘍l2 J。長期攝人會引起人體肉瘤、扁平上皮癌、腺癌等疾病。我國對工業(yè)廢水中鉻濃度作了嚴格規(guī)定(小于0．5 mg／L)，而生活飲用水標準更高(小于0．05 mg／L)I 。因此，有關行業(yè)

88、造成的鉻污染的防治已成為環(huán)境保護工程的重中之重。故我們應盡快研究開發(fā)新的電鍍工藝來減少對壞境的污染。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　從論文選題到搜集資料，從寫搞到反復修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中，心情是如此復雜。如今，如今伴隨著這片畢業(yè)論文的最終成稿；復雜的心情煙消云散。</p><p&

89、gt;　　我要感謝，非常感謝我的導師xx老師。他為人隨和，治學嚴謹細心。在論文寫作和措辭等方面也總是以“專業(yè)標準”嚴格要求我，從選題定題開始，一直到最后論文的反復修改、潤色，xx老師始終認真負責的給與我深刻而細致的指導，幫助我開拓研究思路，精心點撥，熱忱鼓勵。正是xx老師的無私幫助和熱忱鼓勵，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成。xx老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，隨歷時數(shù)月，但給于終生受益無窮

90、之道。對xx老師的感激之情是無法用語言表達的，在此，謹向尊敬的xx老師表示真誠的感謝和崇高的敬意！</p><p>　　我要感謝，非常感謝我的室友。感謝他們抽出時間幫助我搜集文獻資料，幫助我理清論文寫作思路，對我的論文提出了諸多寶貴的意見和建議，對室友的幫助表示真摯的感謝。</p><p>　　最后，我還要深深地感謝默默支持本人完成學業(yè)的父母、姐姐及親友，感謝他們?yōu)槲宜龀龅臒o私奉獻和巨大

91、支持！</p><p>　　謹向所有在本文的完成中給予作者關懷和幫助而在此無法一一提及的老師、同學和朋友致以誠摯的謝意！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　電鍍工藝學化學工業(yè)出版社2010.4馮立明王玥主編</p><p>　　鍍鉻修復及應用實例化學工業(yè)出版社2006.1

92、王尚義 主編</p><p>　　中級電鍍工工藝學機械工業(yè)出版社1999.7機械工業(yè)部 統(tǒng)編</p><p>　　電鍍知識三十講 化學工業(yè)出版社2009.4 袁詩舖 編著</p><p>　　防護與裝飾性電鍍 國防工業(yè)出版社 2008.11 沈亞光 編著</p><p>　　電鍍工

93、人技術問答 化學工業(yè)出版社 2007.5 劉仁志 主編</p><p>　　電鍍典型案例分析 國防工業(yè)出版社 2008.1 何長林 沈亞光 主編</p><p>　　電鍍液故障處理 國防工業(yè)出版社2006.1 張炳乾 何長林 編著</p><p>　　電鍍實踐600例 化學工業(yè)出版社2