镀铬常见故障及处理办法
镀铬常见故障及处理1. 工件因渗氢镀不上铬 某电镀厂镀一批由热轧钢板制成的镀铬件时，由于工作表面锈蚀严重，酸洗时，氧化皮难以除尽， 不得不延长时间，此时氧化皮虽然尽了，但工件的表面却出现了坑坑哇哇，边缘部分因为是剪切加 工的，酸洗时又极易过腐蚀，结果遭到严重渗氢，镀不上铬，经驱氢处理仍未能满足镀铬要求。 解决这个问题的最有效的方法是表面重新加工， 把锈蚀处的平面和剪切加工的表面在重新加工一下， 该厂经于来协单位商定， 对工件加工后镀出铬层满足了质量要求。 这种工件如果在机加时先把锈蚀 处磨削掉，不仅不会发生这次故障，而且还能提高工件的表面质量。 2. 不锈钢镀铬的前处理要求 不锈钢表面想要获得牢固的铬层质量， 首先要彻底除尽表面的氧化膜， 这层结合牢固且致密的氧化 膜很难除去，经过实践，摸索出下列工艺方法。 已经除尽油污的工件挂入镀铬槽的阴极上， 5~6 的电流密度进行活化处理， 以 这时不锈钢表面不会 沉积上铬，只有氢气析出，这些氢原子与不锈钢表面的氧化膜作用，使表面获得充分活化，活化时 间需视不锈钢表面的膜层情况而定，一般在 5min 即可，膜层过厚的需要 8~10 分钟，然后施以正 常的电流镀铬，不要反镀，否则不利于结合强度。 3. 镀铬阳极的保护方法 新铸成的铅锑合金阳极，经刷洗干净后（或经过刷洗的旧铅锑阳极），如果直接挂入镀铬槽中，会 很快生成一层导电性差的黄色铬酸铅，此铬酸铅会影响正常使用，但若在带电的情况下进入渡槽， 并通过 5~10A/dm2 的电流阳极处理 30~40min，阳极表面就会生成褐色的过氧化铅，有了这层过氧 化铅，就很难再生成铬酸铅，但停产后还是应该把阳极从槽子中取出，经水洗后保存。 4. 阳极铬酸铅的的除去方法 清除可先在下列溶液中阳极电解处理。 NaOH 70~100g/L V 6~8v NaCO3 70~100g/L t 视退除情况而定 若采用这方法处理后未能彻底，最后还需要用钢丝刷洗，且勿用盐酸洗，盐酸洗会产生氯化铅，不 仅不宜再除去，且氯离子带入槽液易造成污染。 5. 硬铬层生锈 铬的电位虽然很负， 但它有很强的钝化能力， 它本身在大气中很稳定， 但铬层内有很大空隙和裂纹， 若单层镀铬，极有可能出现锈蚀，为此，在镀铬前需先镀层铜或镍，以防止基体金属裸漏出来。 一般镀铬后可以先用热水洗，后用毛巾擦干和烘箱中烘烤，最后在高于 105℃的机油中侵泡 2~3 分钟，以达到封闭镀层的目的。 6. 大面积件中间部位难以沉上理想铬层 某厂接到一批 1.1*0.9m 大板的抛光镀铬任务，质量总是过不了关，中间部位镀不上铬，中间镀上 铬后四周，特别是四角即会严重烧焦，否则中间部位难以获得正常镀层。笔者采取以下 2 点措施。 1）镀铬阳极由平面改为锅形，锅形阳极可用铅版制作。 2） 镀单面， 把一排阳极撤下来， 阴极移动到阳极位置， 使阴， 阳距离由原来的 35cm 增加到 50~70cm （锅底 50cm，锅沿 70cm）。 7. 镀铬件孔眼、 镀铬件孔眼、狭缝等处铬难以沉积 镀铬件的孔眼、狭缝等部位难以沉积上铬，主要是由电力线对这一部位密集而成的，众所周知，电 流在电解液中流动时要克服较大欧姆电阻， 同时电阻也由于该处电流密度的增大而增大， 所以铬离 子不能到达表面而沉积。 因此， 要改善与解决这些部位的沉积问题， 在电镀过程中要注意以下几点。 1）要注意绑扎方法。要避免镀件与镀件，镀件与夹具以及不导电的护框贴靠过近等人为因素而引 起的缝隙，否则该部位的镀层厚度将远远低于其他部位，甚至镀不上铬。为此，在绑扎过程中要考 虑他们之间的距离，此外，镀件悬挂时的角度方向等也需要注意。 2）采取堵孔措施。避免孔的周围镀不上铬的有效办法就是堵孔（一般孔内是允许无镀层的），装 饰铬可用乳胶塞子， 镀硬铬以采取铅堵为好。 可避免产生边缘效应以及由此而引起孔周围镀层过厚 的弊端。 3）正确计算所需要的电流。否则不但这些部位镀不上铬，其他部位也镀不上。4）采用辅助阳极。采用辅助阳极有利于降低电流在电解液中的电阻，这是改善深孔内表面镀层的 主要措施之一，但只适用于一定直径的孔眼，孔径过小也是无能为力的。 5） 采用大电流冲击， 对于浅的通孔或较大的盲孔可用大电流冲击， 来满足孔内及周围的铬层要求， 冲击电流比正常电流大 1/2，时间 15~30min，时间过长尖端部位容易烧焦。 6）改进设计结构。 8. 镀铬槽内首尾两串工件容易烧焦 此类问题可利用压电棒来解决，压电棒是用直径 5mm，长略长于阳极板的铜棒制成，使用时挂在 槽内的阴极杠的首尾两端，把镀件夹在中间，以引走部分电流。 9. 电抛光件镀铬困难 根据电抛光原理的假说：当电路接通后，随着阳极表面层金属的溶解，在工件表面就被一层由溶解 的阳极金属和电解液所组成的黏膜盖住，它的黏度很高，导电率很低，由于电抛光件表面黏膜的存 在，（凹陷部位较厚，电阻大，凸出部分薄，电阻小）且受到电抛光过程中形成的氧化膜的覆盖， 因而严重影响了铬离子的放电析出， 从而造成电抛光件镀铬困难， 若在镀铬前在稀酸中处理即可获 得良好的效果。此工艺既稀释了黏膜又使氧化膜溶解，从而大大改善了镀铬的表面状况，促进了铬 的沉积。 10. 镀铬液体积电流密度的控制 镀铬工艺中对溶液的体积电流密度有严格的要求，必须控制在 15~20A/L，否则就可能造成下列弊 端。 1）引起溶液温度升温过快，槽内挂镀件过多时必然需要配送较大的电流，从而引起溶液的电热效 应加剧，致使溶液温度上升过快，当溶液温度超过工艺范围要求 2℃时，就有可能影响镀层质量。 2）影响镀件的深镀能力。当额定容积内受镀面积过大时必然会减少阴、阳极之间的自由空间，从 而产生电力线的分布不均，进而影响镀件的深镀能力。 为了避免产生上述后果， 镀硬铬的槽内镀件挂的稀一点为好。 这样对保证产品质量促进生产进度都 是有好处的。 11. 根据溶液成分和工艺条件调节电流密度 根据溶液成分和工艺条件调节电流密度 在正常情况下， 按工艺文件中规定的电流密度范围配送电流能获得理想的铬层质量， 当遇到溶液组 成的比例失调、溶液温度失控、工艺方法变更、基体材料更改、镀件的几何形状过于复杂、应设置 而未设置辅助阳极或屏蔽阴极、 表面光洁度相差悬殊、 绑扎方法欠妥以及镀件的表面状态过差等因 素时，按工艺配送电流可能难以获得理想的铬层质量。将调整方法简述如下。 1）镀铬溶液组分失调时电流的调整。标准镀铬溶液配方中除了少量必要的三价铬之外，其余就是 铬酐和硫酸，比例为 100：1，当两者比例发生变化时，所需要配送的电流也需要做相应的调整， 以弥补各自存在的不足： 比例小于 100：1（硫酸略高）时，因电流效率和覆盖能力下降，溶液中三价铬生长速度加快，需 要适当提高电流密度值，以强化覆盖能力。 比例小于 100：1（硫酸略低）时，镀层的光亮度虽然有所降低，但覆盖能力仍较好，为避免镀层 烧焦，应适当降低电流密度。 2）溶液温度失控电流密度的调整，温度升高电流密度升高，反之则降低 3）基体不同的调整，不同材料镀铬的起始电流不同，以铜和铜合金为例，由于铜在镀铬溶液中容 易钝化，故起始电流应该大些，并带电入槽，防止钝化膜的产生。待表面镀上铬层需要加厚时，要 调整到正常范围。否则容易出现烧焦现象。 4）复杂形状的零件电流的配送。和简单零件是不同的，如凹入面较深的零件镀铬时（为采取其它 措施），要采取大电流冲击的方法，而对于尖端凸出的零件应采取电流密度下限，防止烧焦。（切 莫把尖端朝向阳极） 5）镀件设有辅助阳极或未设屏蔽阴极时的电流密度的调整。电流要相对小些，具体应根据实际情 况而定，批量生产应做实验件。 6）表面光洁度好的零件电流可比光洁度差的小一些。 7）不同表面形状的镀件镀铬时电流密度的调整。镀镍后立即镀铬的可比放置多日的镀件低些，经 过抛光的镀镍表面可比未经抛光或抛光后又除油活化的要高些。 12. 补镀方法将要补镀的部位侵入溶液中并稍过一点，用镀件的挂钩做导线，挂钩的一头与镀件之间连接，另一 头与阴极梗连接，按正常镀铬的 2 倍电流冲击，镀半分钟后稍加提高，然后再镀半分钟即可，此时 原来没有铬层的部位呈光亮色，有铬的部位呈灰色，该灰色用布轮抛光即可恢复光泽。 13. 铬上镀铬困难 铬上镀铬也称二次镀铬，工艺较为复杂，质量较难保证，这是因为铬在大气中容易钝化，故表面难 直接获得结合牢固的镀层，需要经过特殊处理才可以满足要求。 1）阴极极化法 就是利用阴极处理时氢离子在阴极放电这一过程，促使原由铬层表面的钝化状态 转化为活化状态，然后在此基础上进行补镀，具体的操作如下：化学除油→阴极电化学除油→温水 冲洗→流水冲洗→20%硫酸补充活化→流水冲洗→镀铬槽中预热→镀铬，镀铬起始电流为 5A/dm2 的电流密度处理 3~5min，再用 15min 多次把电流调到 15~20A/dm2，并在此电流密度下镀 10min， （这种工艺下不会沉积铬，只能生成一层金黄并捎带棕色的薄膜）。 经上述处理后即可以正常电 流电镀。 2）阳极反镀法 先将镀件挂入槽内预热，2min 后以 40~50A/dm2 反镀，反镀 1min 后，转入正常 状态电镀。实践证明，阴极活化法优于阳极反镀法。 14. 因忽视镀铬的预处理引起镀层粗糙 某厂镀出硬铬层很粗糙，结合力也不好，原估计是预处理不彻底，后经现场发现，操作者向槽内挂 入镀件后没有进行预处理直接送电流，导致镀层状态不好。 其实，镀铬对温度的要求是很严格的，温度变化的范围在±2℃之内，否则就有可能影响镀层质量。 如果不采取预热手段， 镀件入槽后立即配送电流， 就有可能因为镀件表面温度过低 （偏离工艺条件） ， 而产生黑色的粗糙沉积层， 在此粗糙的的沉积层表面继续加厚的铬层就会显得很粗糙， 而且镀层的 结合力将受到影响。钢铁件可直接在镀铬槽中预热，铜和铜合金一般在热水槽中预热。 14. 镀铬工艺中直流电源设备功率不够的补救方法 工件电镀时遇到整流器功率不够的情况，可采取下列措施进行补救。 1）采用同一型号，统一规格的两台整流器并联配送电流法，工作前先将两台整流器并联，并分别 与阴，阳极连接好，两台保持整流器保持一致的电流读数同步升压，至达到该镀件的电流要求为止 （读数总和），最后同步退回至零，关闭电源。 2）采用屏蔽阴极分段镀法。用聚氯乙烯塑料板屏蔽。 15. 溶液中出现三价铬的积累 镀铬的阳极和阴极面积之比是（1.5~2）：1 较为合适，若阳极面积小，溶液中三价铬容易积累， 当三价铬超过容许的浓度值时就会影响正常工作， 此时除镀层的光亮范围缩小之外， 溶液的导电能 力也随之下降，电阻增大，侄使电流不稳定，镀出铬层呈暗黑色（高），或者出现蓝膜和雾状（略 高）。为此在控制阴、阳极面积的比值上要注意有效面积，有的阳极面积虽然不算小，但大部分被 铬酸铅覆盖，失去了应有的作用，实际上是减少了阳极的面积。 为了避免阳极表面生成导电性差的黄色铬酸铅， 使三价铬浓度控制在正常的范围内， 可在使用新阳 极时（洗刷过的），用高电压电解 5~10min，促使阳极表面预先生成一层黑褐色，导电性好的过氧 化铅，为阳极再氧化六价铬创造条件，使溶液中三价铬维持在平衡状态。从而有利于维护镀液的稳 定性。平时为了保护阳极阳极表面的过氧化铅，在工作结束后，将阳极取出并用喷头洗净表面的溶 液。否则依然容易生成铬酸铅，如： PbO2+2H2CrO4→Pb(CrO4)2+H2O 解决方法：大阳极和小阴极 面积比 30：1，阳极电密 2A/dm2 16. 镀铬溶液被氯离子污染 含有过高的氯离子时（超过 0.5g/L），溶液的覆盖能力和电流效率将明显下降，铬的沉积速度也会 降低，更严重的出现雾状和发花。溶液中的氯离子可按下列方法去除 1）电解处理 DA 40~50A/dm2 T 60~70℃ 2）化学处理法 向溶液中加入少量碳酸银，生成沉淀。 3）自然挥发 速度缓慢 但加温且时时搅拌有利于加快分解。 17. 镀铬溶液被铁离子污染 笔者曾走访了市郊的几家电镀厂，结果发现竟有三家电镀厂的镀铬溶液出现了相似的故障，后 发现是被溶液中的铁离子浓度过高引起的（分别为 23g/L,26 g/L,27 g/L）,这说明厂家在镀液维护方 面存在存在严重问题。镀液出现故障后，笔者在现场仔细观察了镀铬工艺的全过程及镀层质量，未发现工艺漏洞，但 镀铬的覆盖能力很差，镀铬呈雾状，有斑点，另外两家的斑点呈紫褐色。 上述故障现象估计是铁离子污染所致。 于是，笔者按以下 3 个步骤查找并解决了这几家电镀厂所出现的故障。 (1)检查镀铬工艺及设备； (2)分析可能引起故障的原因； (3)提出解决方法。 现将各厂的调查结果，分述如下。 (1)反镀时间过长引起铁离子积累。 ①镀铬工艺及设备。该厂为单一镀硬铬，批量生产、加工量大。 采用内衬铅板的铁壳镀槽，容积 414L，蛇形蒸汽管铺设于镀槽前、后壁。 ． ②故障原因分析。用磁铁在槽底探测，未发现有掉落镀件。笔者察看了该厂硬铬镀件废品，发 现其中一些镀件腐蚀严重，尤以棱角部位为甚，已成圆角，表面无置换层，这与酸洗引起的过腐蚀 不同，后者镀件表面生成置换铜层。由此可确定上述故障是因返镀超时而引起的。根据尖端放电原 理，棱角部位首先溶解，而且表面没有置换铜层。 ③解决方法。设立定时返镀装置，以振铃及指示灯控制返镀时间，提醒操作者注意。 (2)掉入槽底的工件未及时捞出引起铁离子积累。 ①镀铬工艺及设备。该厂为常规装饰性镀铬，底层为亮镍，镍层很薄，镀件种类复杂，工作量 大。 镀槽由聚氯乙烯硬质塑料板焊接而成，容积为 430L，用蛇形蒸汽管加温，管导用瓷块垫着， 铺设在离槽底 10cm 处。 ②故障原因分析。用磁铁探测槽底，磁铁被吸住，提不上来。吸出溶液后发现槽底有大批掉入的镀 件在加温的蛇形蒸汽管上， 约有 2～3kg， 且已被严重腐蚀， 用分析溶液用长形玻璃吸管吸出观察， 槽底溶液的颜色比上层深。 由此可知， 溶液的故障是由蛇形管的铺设不合理所致。 即不应远离槽底。 ③解决方法。用一块铅板，剪成与槽底同样尺寸，每隔 5cm 钻一直径为 6mm 的小孔。盖于 蛇形蒸汽加温管上方， 这样既不影响热能交换， 又可防止镀件掉入槽底后被蛇形管卡住而引起难以 打捞的弊端。 (3)由塑料内衬槽破损引起铁离子积累。 ①镀铬工艺及设备。该厂为常规装饰性镀铬，高浓度配方(铬酐 350g／L、硫酸 3．5g／L)， 加工量大。 镀槽由 4mm 厚的铁板焊成，制作粗糙，不平整。容积 570L，用电热棒加温。 ②故障原因分析。现场发现在铁壳槽与塑料衬槽之间有蒸汽逸出，用铁丝探测，似有镀件掉入 槽底，且槽底凹凸不平，磁铁探索时磁铁被凹入部位牢牢吸住，最后捞出两块手掌大小的不规则塑 料板，可见内衬的塑料槽已经破碎，对铁壳槽起不到保护作用。将槽内溶液用虹吸管吸出来，结果 发现，铁壳槽的槽底呈锅底形，而原塑料槽的底是平的，估计镀铬时曾有重物掉入撞击此部位并砸 碎内衬塑料板所致。塑料板碎片脱离槽底，使部分铁壳槽底暴露出来，直接接触溶液。将内衬塑料 槽由铁壳槽中取出后， 发现铁壳槽的内壁已被腐蚀不堪， 4mm 厚的铁板最厚处还不到 2． 原 5mm。 ③解决方法。重做一只镀槽，用 3mm 的钢板做铁壳槽，内衬 10mm 硬质聚氯乙烯塑料板。在 铁壳槽侧面离槽液面 5cm 处打一个 3mm 的小孔，如果在使用中发现有槽液自小孔向外注出，溶 液液面突然降低 5cm，则可判定塑料衬槽可能有损。 在塑料衬槽底部面上再放上一块与槽同样大小的聚氯乙烯软质塑料板， 以备重物掉落槽底时起 到缓冲作用，从而防止了塑料槽底的碎裂。 以上三家电镀厂受污染的镀铬溶液均需采用阳离子交换法处理。 笔者建议暂时保留， 可用于配 制镀锌钝化溶液，也可用于铜及其合金的钝化，铝件化学抛光或碱洗后的去膜，以及钢铁件酸洗后 置换铜层的退除等，因这些溶液中的铁离子对被处理件是无影响的，这样既节省了费用，也减轻了 环境污染。
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