(1)可能原因:硫酸含量过高
原因分析:铬酐的水溶液是铬酸,是铬镀层的唯一来源。实践证明,铬酐的浓度可以在很宽的范围内变化。例如,当温度在45~50℃,Dk=10A/dm2时,铬酐浓度在50~500g/L范围内变化,甚至高达800g/L,均可获得光亮镀铬层。一般生产中采用的铬酐浓度为150~400g/L之间。铬酐的浓度对镀液的电导率起决定性作用,镀液温度升高,电导率随铬酐浓度增加向稍高的方向移动。因此,单就电导率而言,宜采用铬酐浓度较高的镀铬液。但采用高浓度铬酸电解液时,由于随工件带出损失严重,不仅造成材料的浪费,更主要的是会造成严重的环境污染。而低浓度镀液对杂质金属离子比较敏感,覆盖能力较差。铬酐浓度过高或过低都将使获得光亮镀层的温度和电流密度的范围变窄。铬酐浓度低的镀液阴极电流效率较高,多用于镀硬铬。较浓的镀液主要用于装饰电镀,镀液的性能虽然与铬酐含量有关,最主要的取决于铬酐和硫酸的比值。一般控制Cr03:SO42-=(80~100):1,最佳值为100:1。当SO42-含量过高时,对胶体膜的溶解作用强,基体露出的面积大,真实电流密度小,阴极极化小,得到的镀层不均匀、发花,特别是工件凹处还可能露出基体金属。当SO42-含量过低时,阴极表面只有很少部位的膜被溶解,即成膜的速度大于溶解的速度,铬的析出受阻或在局部地区放电长大,所以,镀层发灰粗糙,光泽性差。
处理方法:分析调整镀液成分,并控制Cr03:SO42-=l00:1,若SO42-的含量过高;加入计算量的BaCO3,过滤镀液。
(2)可能原因:镍层表面钝化
详见硫酸盐镀光亮镍故障分析:亮镍层钝化,镀铬时“发花”的原因分析及处理方法。
(3)可能原因:阳极接触不良
原因分析:镀铬与一般电镀不同,采用不溶性阳极,主要采用的是铅或铅合金(铅一锑合金阳极;铅一锡合金阳极;铅一银合金阳极),近年来也有钛镀铂或铌阳极。
在铬酸电解液中,金属铬镀层是由六价铬直接还原的,而金属铬阳极溶解时,却以不同价态的离子形式存在,主要是以三价铬的离子形式进入溶液,而阳极的电流效率接近100%,这将导致三价铬的含量迅速增加,而阴极电流效率只有10%~25%,使得三价铬离子不断升高,铬镀液不稳定。另外,金属铬硬而脆,不易加工成型。在正常生产中,铅或铅合金阳极的表面上生成一层暗褐色的二氧化铅膜
Pb+2H20一4e一→PbO2+4H+
这层膜不影响导电,阳极反应仍可正常进行,其电极反应为
2Cr3++7H20一6e一→Cr2072-+14H+
2H20一4e一→02↑+4H+
由上述反应可以看出,在阴极生成的三价铬离子,在阳极上又重新氧化成Cr2072-,从而使电解液中Cr3+浓度维持在一定的水平,以保证镀铬生产的正常进行。当镀液中的三价铬离子含量过高时,可采用大面积阳极和小面积阴极的方法进行电解处理,以降低镀液中三价铬的含量。在生产中一般控制阳极面积:阴极面积=(2:1)或(3:2),即可保持三价铬的稳定(在工艺允许的范围内)。阳极的选择第一考虑的是导电,由于镀铬溶液的分散能力和覆盖能力较差,阴阳极问的几何因素对电镀质量影响大,所以镀铬阴阳极的形状是镀层厚度均匀与否的决定因素,在生产中特别是在镀硬铬上,大量采用象形阳极来保证厚度均匀。就是在装饰性电镀生产中,也尽量采用合理的阳极摆放,并采用辅助阳极、阴极屏蔽的办法来辅助,使阳极到阴极的电力线尽可能分布均匀,来提高产品的质量。
在不通电时,悬挂于镀液中的铅或铅合金阳极,由于遭受铬酸浸蚀而在其表面形成导电性很差的黄色铬酸铅膜,使槽电压升高,严重时造成阳极不导电,因此,在不生产时,应将阳极从镀槽中取出,浸在清水中,使用前用钢丝刷洗刷去黄色的铬酸铅后,在通电的情况下重新挂入镀槽,防止再生成铬酸铅黄色膜。若黄色膜坚固难以刷去,可在碱液(5%NaOH)中浸几天,待膜软化后,再刷洗除去。如果阳极表面为褐色膜,该膜是二氧化铅,那么阳极导电良好。
铬酸及某些催化剂(如F一)对阳极的浸蚀机理。在断电时,对铅阳极及二氧化铅膜均有浸蚀作用,形成大量的铬酸铅沉积在阳极表面,使已形成的二氧化铅与阳极的基体剥离,而影响导电。为了减轻阳极的腐蚀,在普通镀铬中使用含锑6%~8%的铅一锑合金阳极,它比纯铅阳极的抗腐蚀性能好,并且由于锑的加入,阳极不易变形。对于含氟的镀铬溶液常使用含锡60/4~12%的铅一锡合金阳极。若使用含银1%~2%的铅一银合金阳极,其抗腐蚀性较为显著,尤其是对于含氟的镀铬阳极,其抗腐蚀性更加显著,并且由于银的加入,阳极不易变形。
处理方法:
据镀铬工艺和阴极几何形状,合理选择和设计阳极的材质、几何形状和阳极面积,并加强阳极的维护保养。
(4)可能原因:挂具设计不合理
用弹钩作触点的挂具,必须保证接触良好和及时消除弹钩处的底镀层,以免弹钩过粗,此外还必须注意,弹钩处的金属裸露部分不能过长,只需保证接触牢固即可,不允许弹钩的金属裸露部分超过工件,否则电流将集中在弹钩处的金属裸露部分,而使网罩上电流不足,造成覆盖能力差。
详见装饰性镀铬故障分析:深镀能力差,工件的深凹处镀不上铬层的原因分析及处理方法(8)、装饰性镀铬故障分析:铬层发花或发雾的原因分析及处理方法(7)。
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