第六章 镀 铬.docx

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第六章镀铬

                               第六章鍍鉻

6.1.鉻的性質

（1）色澤:

銀白色，略帶藍色。

（2）原子量:

51．996。

       （3）比重:

7．2。

       （4）熔點:

1900。

C

       （5）硬度:

800~10OOHB。

       （6）標準電位:

為一0．71伏特。

       （7）在潮濕大氣中很安定，能長久保持顏色。

       （8）硝酸,硫化物,碳酸塭及有機酸中很安定。

       （9）易溶於塭酸及熱濃硫酸。

      （10）苛性鈉溶液中鉻陽極易溶解。

      （11）鉻鍍層耐熱性佳，在480"C以下不變色，50O℃以上才開始氧化，700"C則硬度下降。

      （12）鉻鍍層優點為硬度高、耐磨性好、光反射性強。

      （13）鉻鍍層缺點為太硬易脆、易脫落。

      （14）鉻的電位比鐵負,鋼鐵鍍鉻是屬於陽極性保護鍍層，而鉻本身於大氣中易形成極

       薄的鈍態膜，所以耐腐蝕。

     （15）鉻鍍層具多孔性，所以對鋼鐵腐蝕性不很理想，所以一般先鍍銅，再鍍鎳最後再鍍一層

       鉻才能達到防腐蝕及裝飾的目的

     （16）鉻鍍層廣泛應用在提高零件之耐腐蝕性、耐磨性、尺寸修補、反射光，及裝飾等用途.

6.2鉻電鍍之種類

      1.傳統式鉻酸鍍鉻。

      2.催化物鉻酸鍍鉻。

      3.自動催化鉻酸鍍鉻。

      5.熙色鉻簞鍍。

      6.滾桶鍍鉻‥

      7.多孔鉻電鍍‥

      8.微裂鉻電鍍‥

      9.無裂鉻電鍍

6．3鍍鉻之特性

（1）須嚴格控制浴溫、電流密度、極距等操作條件

（2）均一性差，對復雜形狀鍍件需適當處理。

        （3）電流效率很低，須較大電流密度。

        （4）陽極採用不溶解性陽極，鉻須用鉻酸補充。

        （5）電鍍過程中不許中斷

        （6）形狀不同鍍件不宜同槽處理，須用不同的掛具‥

        （7）鍍件預熱與浴溫一致，附著性才會好。

        （8）鍍件要徹底活化，要帶電入槽，附著性才艮好‥

        （9）需用沖擊電流（大於正常50-100%）在開始電鍍較複雜形狀鍍件

        約2-3分鐘而後慢慢降至正常電流密度範圍內。

6．4鍍鉻之影響因素

        （l）CrO3濃度與導電度關係

（2）溫度興導電度之關係

        （3）CrO3濃度與電流效率之關係

        （4）硫酸濃度之影響

        濃度低時，低電流密度下電流效率高，反之電流效率低‥

       （5）三價鉻的影響

               1.三價鉻很少時，沈積速率減媛。

               2.三價鉻很高時，鍍層變暗。

               3.三價鉻增加，則導電度降低，需較大電壓

               4.三價鉻愈多，光澤範圍愈小。

       （6）電流密度及溫度的影嚮

              1.鍍浴溫度升高，電流效率降低。

              2.電流密度愈高，電流效率愈高。

              3.高電流密度，低溫則鍍層灰暗，硬度高脆性大，結晶粗大‥

              4.高溫而低電流密度，鍍層硬度小，呈乳白色，延性好，無網狀裂紋，結晶細緻，適

                    合裝飾性的鍍件。

              5.中等溫度及中等電流密度，鍍層硬度高，有密集的網狀裂紋，光亮硬質鉻鍍層。

        （7）雜質的影響

              1.鐵雜質，電解液不穩定，光澤鍍層範圍縮小，導電性變差,電壓須

                   增高，去除鐵雜質比三價鉻還困難，要儘量防止鐵汙染，不要超過

                    10g/l

             2.銅、鋅雜質，含量低時，對鍍層影嚮不大，銅最好不要大於3g/l

             3.硝酸，是鍍鉻最有害的雜質，鍍浴須嚴禁帶入硝酸污染‥

       （8）陽極及電流分佈之影響

               1.陽極較大，電流分佈較不均勻使鍍層厚度不均勺‥

               2.陽極面積大，三價鉻形成較多。

               3.復雜鍍件，陽極宜用象形電極或輔助電極，使電流分佈均勻。

               4.陽極的鉛易氧化，形成黑色的氧化鉛及黃色的過氧化鉛。

過氧化鉛

                  導電性不良，應立刻除去。

               5.電流因尖端及邊緣效應，造成鍍層厚度不均，可採用絕緣物遮蓋尖

                    端或邊緣。

6．5鍍鉻之掛架（Rack）

            鍍鉻其鍍浴均一性極差，電流效率很低，須使用較高電流密度，所以

            掛架之設計要求對鍍鉻品質影響很大。

其設計要點如下

        （l）安定不溶解。

（2）導電順利不發熟，需足夠截面積。

        （3）與鍍件接觸良好。

        （4）結構以焊接方式，導電鉤要彎成直角

        （5）非電鍍部份要用絕緣物覆蓋，以減少電流消耗。

        （6）結構要簡單、易製造、輕便。

        （7）鍍件放置位置要使氣體自由逸出容易。

        （8）應用輔助電極、雙極電極。

        （9）依鍍件的形狀、尺寸、數量及鍍層用途等因素決定掛架之設計

6．6鍍鉻之缺陷及其原因

       （l）鍍層粗糙有顆粒

                 1.電流太大。

                 2.陰極保護不當或末裝。

                 3.陰陽極太近。

                 4.表面前處理不好，

                 5.鍍浴有浮懸雜質，

                 6.硫酸太少。

（2）鍍層脫落

                 1.前處理不良。

                 2.中途斷電。

                 3.中途加冷水。

                 4.預熱不夠。

       （3）局部無鍍層

                  1.電流太小。

                  2.鍍件互相遮蓋。

                  3.裝掛不當，氣體停滯。

       （4）鍍層不均勻

                  1掛具接觸不良。

                  2氣體不易逸出。

                  3陽極型狀不當

       （5）沈積速度慢

                  1.電流太小。

                  2.三價鉻太小。

                  3.二極間距太大。

                  4.鍍件過大。

                  5.槽內鍍件過多。

       （6）鍍層暗色

                  1.溫度太低。

                  2.硫酸此例太少。

                  3.三價鉻太多。

       （7）鍍層針孔

                 1.前處理不佳。

                 2.氣體停滯鍍件表面上。

                 3.鍍件被磁化。

                 4.浮懸雜質。

                 5.表面活性劑。

                 6.鍍浴有磁性粒子。

6．7三價鉻電鍍

                      三價銘的電鍍歷史此六價鉻久，其特點是只要六價鉻所需的電流一半

         ，電流效率較高，廢液毒性小處理容易，但所用化學品昂貴，所以一直沒

            有被廣泛採用，三價鉻電鍍一直積極地被研究，目前已有些專利及傷業配

             力公開發行，其中特點在良好的被覆性及低鉻濃度，使廢液處理的問題減

             小。

詳細資料由廠商提供，三價鉻電鍍的主要困難之一是六價鉻會在鍍浴

             陽極形成，有專利配方可以防止或還元六價鉻。

6．8鍍鉻之管理與維護

（1）每天

      1.將鍍槽添滿鍍浴。

．

      2.用低壓空氣徹底攪拌鍍液。

      3.檢查溫度控制器，綢整溫度於正常範圍內‥

      4.檢查掛架並修護之。

      5.用最大甯流15堊J30分鐘做淨化罔解處理‥

      6.哈氏槽試驗。

（2）每週

      1.蒸發濃縮回收鉻鍍液倒回鍍槽內。

      2.檢驗催化劑含量並補充需要。

（3）每月

      1.檢查鍍浴金屏雜質（Zn、Fe、Cu、Nj）‥

      2.清潔及整理陽極。

      3.檢查三價鉻含量。

（4）每年

      1.檢查安培計及安培小時計。

      2.檢查及校正溫度控制器。

      3.清潔及修理所有槽外設施。

      4.整修通風罩、輸送管路。

      5.鍍液出清，去除積泥，清潔、檢查及修理鍍槽、加熱管及導電棒

            頭。

陽極整理及更換。

6．9鍍鉻的氫脆性

                鍍鉻的電流效率非常低，所以產生大量的氫氣，會引起氫脆,尤其是

硬化鋼、高強度鋼更需注意，氫脆性增加的因素有

（1）鋼鐵之硬化處理。

        （4）酸浸。

（2）研磨。

                           （5）硬化厚度與鍍層厚度‥

      （3）表面缺陷。

去除氫脆方法有:

      （l）鍍前先做應力消除（stressrelieving）:

鍍鉻表面必須沒有應力存

            在，一般鍍件經機械加工、研磨，或硬化熱處理都有殘留應力（

           residualstre6s），可加熱150至230"C消除殘留應力。

（2）鍍後烘焙（baking）:

可依照規範QQ-C-320B及Mil-S-13165處理。

6．10鍍鉻之回收及廢物虛理

         鉻酸廢液可用回收法或消燬（destroy）法處理，其選擇因素有:

（1）投資金額。

            （6）廠液童。

'

（2）人工及維護成本。

      （7）鉻酸之價格。

       （3）化學品價格。

          （8）水費‥

       （4）空間。

                （9）環境保護之規範‥

       （5）公共設備成本。

最好是減少廢液生成，其方法有:

（1）儘量滴乾。

             （4）回收洗淨水。

（2）應用滴乾囤收槽。

        （5）控制水的帶入（drag-in），

       （3）掛架避免使鍍件裝水（cuppingaction）。

6．11 多孔鉻電鍍

              在二次大戰時，多孔鉻電鍍應用在飛機及引擎的活塞環[piston，

    rings）及氣缸導管（cylinderbores）的製造和修補,多孔鉻是一般硬

    鉻鍍層厚度超過0.004”含有許多的孔（porous）吸滲潤滑劑，所以可防

      止零件刮傷，引擎過熱而夾死不動（seizing）及擦傷（galling）等‥

多孔鉻的電鍍方法有三種:

         （I）在粗糙或刻蝕的基材表面鍍硬鉻。

（2）鍍硬鉻後用化學或電化學蝕刻。

         （3）控制鍍浴的成份及操作條件、溫度