一、常規(guī)防護(hù)-裝飾鍍鉻

常規(guī)裝飾鍍鉻目前應(yīng)用最廣，其特點(diǎn)是要求鍍層光亮；鍍液覆蓋能力要好，主要表面均應(yīng)覆蓋上鉻層；鍍層厚度通常在0．25μm～0．5μm之間，國(guó)內(nèi)多用0．31μm。

裝飾鍍鉻的工藝控制方法：

(1)裝飾鉻宜用中等偏低的溫度，通常用50℃±5℃范圍。它對(duì)鍍層色澤有明顯影響，溫度偏低鍍層灰暗；適中鍍層光亮；過(guò)高外觀呈乳白色，且硬度和電流效率降低。加稀土添加劑后，在低溫下也能獲得光亮度好的鉻層。

(2)鍍鉻的電流密度范圍很寬，當(dāng)溫度固定后，電流密度也要相應(yīng)固定，并要隨溫度升降而增減。它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

　   溫度／℃    陰極電流密度A·dm-2    

　　溫度／℃    陰極電流密度／A·dm-2    

　　30±5       5—10(稀土添加劑鍍鉻)    

　　50          20—35

　　40          10—20

　　55          30—50

　　45          15—30

欲鍍0．3μm的裝飾鉻，溫度、電流密度和時(shí)問(wèn)的關(guān)系，如表3—5—9所列。

表3—5—9溫度、電流密度與厚度的關(guān)系電流密度與厚度的關(guān)系

(3)鉻酐消耗是鉻沉積、零件帶出和氫氣逸出時(shí)鉻霧等三方面造成的，應(yīng)采用鉻霧抑制劑和多槽回收，以減少損失和降低污染。

(4)為獲鏡面光亮鍍層，中間鍍層應(yīng)進(jìn)行拋光或采用全光亮鍍層。在光亮鎳和鎳鐵合金上鍍鉻時(shí)，工藝應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，防止鍍層鈍化。拋光后鍍鉻時(shí)工序間隔時(shí)間也應(yīng)盡量縮短。

(5)為保障鍍層的光亮度、硬度和覆蓋能力，鍍鉻電源一定要用三相全波整流，不能用波動(dòng)因素大的電源，鍍鉻電源紋波系數(shù)應(yīng)小于5％。在鍍鉻過(guò)程中不允許斷電。

(6)鍍裝飾鉻應(yīng)根據(jù)零件的復(fù)雜形狀，必要時(shí)用輔助電極。

防護(hù)-裝飾鍍鉻常見(jiàn)故障及糾正方法，列于表3—5—10。

表3—5—10鍍裝飾鉻常見(jiàn)故障及糾正方法

二、高耐蝕性的裝飾性鍍鉻

雙層鎳或三層鎳與微不連續(xù)鉻[微孔鉻(mp)和微裂紋(me)的總稱(chēng)]組成的鍍層體系，是一種高耐蝕性的防護(hù)-裝飾體系。耐蝕高的原因是采用了陽(yáng)極犧牲型和腐蝕分散型相結(jié)合的結(jié)果。

傳統(tǒng)的銅-鎳-鉻體系，一旦腐蝕介質(zhì)通過(guò)鉻層的裂紋或針孔，穿過(guò)鎳和銅的孔隙到達(dá)鐵基體，由于鐵基體是腐蝕電偶的陽(yáng)極，很快就會(huì)腐蝕出現(xiàn)銹點(diǎn)，這種腐蝕叫穿透性腐蝕。

采用雙層鎳(半光亮鎳+亮鎳)或半光亮鎳+高硫鎳+亮鎳組成的三層鎳，由于亮鎳含硫量比半光亮鎳高，其電位就比它負(fù)，當(dāng)腐蝕介質(zhì)通過(guò)鉻層到達(dá)亮鎳層時(shí)，亮鎳就是腐蝕龜偶的陽(yáng)極，先腐蝕而延緩了整個(gè)腐蝕速度，由穿透性腐蝕改變?yōu)闄M向腐蝕。三層鎳也是同理，先腐蝕含硫最高的高硫鎳，其后是亮鎳，它比雙層鎳更耐腐蝕。這種通過(guò)犧牲電位較負(fù)的鎳(即含硫量高)來(lái)延緩電位較正的半光亮鎳的腐蝕這就叫陽(yáng)極犧牲型。

普通裝飾鉻的厚度通常只有0．25μm左右，盡管鍍后無(wú)裂紋，但由于鉻層內(nèi)應(yīng)力大，在使用中由于應(yīng)力釋放而產(chǎn)生許多粗大的裂紋，而且薄層鉻多孔。腐蝕總是從鉻層的孔隙和裂紋處開(kāi)始，所以腐蝕的發(fā)生和腐蝕的速度與鉻層的表面狀態(tài)關(guān)系極大。腐蝕速度取決于腐蝕電流的大小。當(dāng)鉻與下層鎳之間產(chǎn)生微電池腐蝕時(shí)，鉻層是陰極，鎳層是陽(yáng)極遭受腐蝕。腐蝕的總電流取決于鉻層的表面積，而與鎳層的面積無(wú)關(guān)。若表面上鍍的是具有粗大裂紋的普通鉻，那么腐蝕總電流就分布在為數(shù)不多的大裂紋之中，暴露出來(lái)的鎳層面積小，鎳陽(yáng)極腐蝕的電流密度就大，腐蝕速度就快。采用微不連續(xù)鉻，微孔鉻0．3萬(wàn)／cm2～3萬(wàn)／cm2個(gè)孔；微裂紋鉻300條／cm～400條／cm裂紋，由于具有眾多的孔或裂紋，暴露出來(lái)的鎳陽(yáng)極面積就大，單位鎳表面積上的腐蝕電流就大為降低，因而腐蝕速度大大減緩。微不連續(xù)鉻將腐蝕電流分散，從而降低腐蝕速度就叫腐蝕分散型。由以上分析可知，采用多層鎳與微不連續(xù)鉻搭配的鍍層體系，必然是高耐蝕性的。

迄今為止，產(chǎn)生微孔鉻或微裂紋的方法，列于表3—5—11。

表3—5—11產(chǎn)生微孔鉻或微裂紋鉻的方法

微孔鉻和微裂紋鉻的表觀狀態(tài)，如圖3—5—12和圖3—5—13所示。

圖3—5—12微裂紋鉻狀態(tài)

圖3—5—13微孔鉻狀態(tài)

高耐蝕裝飾鉻體系與其他裝飾鉻體系耐蝕性比較，如圖3—5—14所示。

由圖可知采用高耐蝕裝飾鉻體系既可提高耐蝕性，又能降低整個(gè)鍍層的厚度，從而可節(jié)省鎳，降低成本。

1．微孔鉻(mp)

國(guó)內(nèi)外常用兩種方法獲得微孔鉻：①在鎳封層上鍍0．25μm普通裝飾鉻；②在一般防護(hù)-裝飾鍍鉻后在稀鉻酸溶液中進(jìn)行陰極電解。

(1)鎳封上套普通鉻。在光亮鍍鎳液中加入直徑為0．01μm～0．1μm無(wú)機(jī)微粒子，例如BaS04、Si02，等，在促進(jìn)劑存在下，在強(qiáng)攪拌下，吸附有無(wú)機(jī)微粒子的鎳離子傳遞到陰極，并吸附于電極上同鎳離子一起沉積于鍍鎳層中，這種鎳封層表面上密布著許多不導(dǎo)電的微粒，鍍鉻后微粒上沒(méi)有鉻層，從而可得到每平方厘米上有數(shù)萬(wàn)個(gè)孔的微孔鉻。試驗(yàn)表明微孔l萬(wàn)孔／cm2～3萬(wàn)孔／cm2為好。鎳封上的鉻層厚度宜用0．25μm～2μm，鉻層厚度超過(guò)0．3μm耐蝕性下降。微孔鉻用此法覆蓋能力好，在低電流密度部位亦可獲得高耐蝕性，關(guān)鍵要使微粒在鎳層中分布均勻。

圖3—5—14各種防護(hù)-裝飾鍍層體系的耐腐蝕性

(a)腐蝕膏試驗(yàn)；(b)CASS試驗(yàn)。

在IS0標(biāo)準(zhǔn)中指出，在極嚴(yán)酷的條件下，采用多層鎳+微孔鉻可比單層鎳+鉻的厚度減少一半左右，既降低了生產(chǎn)成本又可提高耐蝕性。不同鍍層體系與耐蝕要求見(jiàn)表3—5—12。鎳封鍍鎳層含硫量為0．03％～0．05％。

表3—5—12不同鍍層體系厚度與耐蝕要求

鎳封工藝規(guī)范可查閱第四章鍍鎳。

(2)普通裝飾鉻陰極電解：

　　鉻酐(Cr03)                                10g／L～20g／L    

　　陰極電流密度                             0．2A／dm2～1A／dm2

　　硫酸(H2S04)                               2mL／L～3mL／L    

　　時(shí)間                                     0．3min～3min

　　MP-1添加劑                               2mL／L～3mL／L    

　　陽(yáng)極                                     不銹鋼

　　溫度                                      65℃～70℃

用電解法處理獲得微孔鉻無(wú)需改變?cè)泄に嚵鞒?，只需在鍍鉻后增加一道微孔處理工序；鍍鉻前后允許拋光而不影響微孔質(zhì)量；鍍層厚度在0．05μm～2．5μm范圍均可獲得理想微孔鉻；對(duì)不同組合體系有廣泛的適用性。電解處理獲得的微孔直徑為1μm左右，因而孔數(shù)要求與鎳封法不同，微孔數(shù)控制在0．5萬(wàn)孔／cm2—3萬(wàn)孔／cm2為好。影響微孔的主要因素是陰極電流密度和電解時(shí)間。

2．微裂紋鉻(me)

微裂紋鉻的形成，主要是在亮鎳層上再閃鍍一層厚度為0．5μm～3μm高應(yīng)力的特殊鎳層，在高應(yīng)力鎳上鍍0．25μm的裝飾鉻后，因鎳鍍層龜裂成微裂紋，所以鉻鍍層也呈微裂紋。使之成為約有500條／cm裂紋的微裂紋鉻。這種沖擊鍍鎳被稱(chēng)為PNS法(PostNickelStrike)。IS0標(biāo)準(zhǔn)要求，在任何一個(gè)方向都要顯示出有250條／cm以上的裂紋，在整個(gè)主要表面內(nèi)形成密集的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。鉻層最低厚度為0．3μm。而實(shí)際中有些方法所要求的厚度應(yīng)大約為0．8μm，用較厚的厚度來(lái)達(dá)到所需的裂紋花樣。

一般的鉻鍍層容易形成大裂紋，約1條／cm～20條／cm裂紋。而若在鍍鉻時(shí)采用不同濃度、溫度、電流密度、催化劑和含量，可直接形成微裂紋鍍層。這些裂紋有l(wèi)00條／cm～1000條／cm不等，約有300條／cm～800條／cm裂紋。但也有可能大于這個(gè)數(shù)字。一般厚度為5μm時(shí)，全亮鎳的應(yīng)力為1．18MPa。而同樣厚度的高應(yīng)力鎳可達(dá)335MPa。形成的微裂紋數(shù)可達(dá)250條／cm，使耐蝕性能提高了很多。若變化操作條件，采用低溫度、高電流密度等方法，微裂紋密度也能提高，可達(dá)到500條／cm～1250條／cm。

形成微裂紋有以下幾種方法：

(1)直接形成微裂紋鉻，就是采用合適的鍍鉻液，通過(guò)改變鍍鉻操作條件及方法的手段，使之產(chǎn)生高應(yīng)力而獲得微裂紋鉻，也可以采用鍍雙層鉻的方法，直接形成微裂紋鉻。

(2)間接形成微裂紋鉻，就是在一種不同類(lèi)型的底層上沉積鉻，形成高應(yīng)力體系，使鉻層開(kāi)裂而呈微裂紋狀態(tài)。高應(yīng)力鎳PNS法就是這種工藝。

(3)機(jī)械方法產(chǎn)生微裂紋，這多數(shù)是在加厚鍍鉻后，采用機(jī)械加工使鉻層形成微裂紋。因加厚的鉻鍍層硬度高、內(nèi)應(yīng)力大、鍍層脆性也大，這樣的鍍層經(jīng)過(guò)磨削加工后，由于磨削時(shí)的擠壓和瞬時(shí)高溫，將使硬鉻層產(chǎn)生微小的裂紋。凡經(jīng)過(guò)研磨加工、超精加工、液體研磨加工、多孔性加工(松孔鍍鉻反拔)、刻痕(滾花)等機(jī)械加工，都可能形成微裂紋鉻層。

若在一般鍍鉻液(標(biāo)準(zhǔn))中獲得的鉻層是大裂紋，那么加入氟硅酸的復(fù)合鍍鉻液就可獲得較細(xì)的裂紋，經(jīng)磨削加工后，要比標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻液中獲得的鉻層更細(xì)、更密，抗蝕性能也要高上好幾倍。

加厚鍍鉻能夠直接鍍?cè)阡撹F件上，而且有良好的耐蝕性，主要還是因?yàn)殂t鍍層加厚后形成了多層裂紋鉻，再經(jīng)磨削加工后，裂紋更加增多，達(dá)到微裂紋鉻層。這樣，在電化學(xué)腐蝕時(shí)，分配到鉻鍍層微孔下的基體腐蝕電流就很小，顯著減慢了基體腐蝕速度。若同樣加厚鍍30μm的鉻鍍層，不經(jīng)磨削加工的零件，基體鋼鐵很容易腐蝕，但經(jīng)磨削加工的零件，使用很久情況仍良好。這也是微裂紋所起到的良好抗蝕性能的原因之一。隨著鉻層厚度增加，內(nèi)應(yīng)力更大，裂紋也更多，因此抗蝕性能更能顯著提高。

高應(yīng)力鎳工藝規(guī)范可查閱第四章鍍鎳。

3．顯示微孔鉻的工藝規(guī)范

　　硫酸銅CuS04·5H20                  200g／L～250g／L    

　　陰極電流密度                      0．5A／dm2—1A／dm2

　　硫酸H2S04                          50g／L～80g／L    

　　電解時(shí)間                           2min～3min

　　溫度                                室溫

電解處理后，有微孔的地方有銅沉積，顯出血紅色，在顯微鏡下觀察和計(jì)算每平方厘米上的銅顆粒數(shù)。

三、滾鍍鉻(見(jiàn)表3—5—13)

細(xì)小零件用掛鍍方法鍍鉻不僅效率低，而且零件上常留下夾具痕，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此采用滾鍍法可提高質(zhì)量和效率。滾鉻比滾鍍其他金屬要困難些，這是因?yàn)棰馘冦t液覆蓋能力差；②滾鉻無(wú)牢固的觸點(diǎn)；③電流斷續(xù)使鍍層結(jié)合力和光亮度降低；④溫升快。

為使陰極接觸良好，常使用螺旋陰極方法或離心式。后者靠離心力把零件和鍍液甩向器壁。

滾鉻同裝飾性掛鍍一樣可在光亮鎳上、光亮低錫青銅上、光亮鎳鐵合金上或光亮酸洗的黃銅上進(jìn)行。

表3—5—13滾鍍鉻的工藝規(guī)范

操作注意事項(xiàng)：

(1)加入氟硅酸防止斷電時(shí)鉻層鈍化，保障結(jié)合力，擴(kuò)大光亮區(qū)電流密度范圍；

(2)硫酸不能高，以免零件表面發(fā)黃或無(wú)鉻層沉積；

(3)帶電人槽，開(kāi)始用大電流沖擊1min～2min；

(4)零件總面積大時(shí)，可在滾桶外另加掛輔助陽(yáng)極；

(5)滾桶轉(zhuǎn)速一般不大于1．5r／min，否則不能沉積鉻；

(6)零件裝桶前，必須將滾桶內(nèi)的鍍鉻液洗凈，以防零件發(fā)花；使用一定時(shí)間后，用鹽酸溶解除去鐵絲網(wǎng)上的鉻層；

(7)加人稀土陽(yáng)離子進(jìn)行滾鍍鉻，其鉻酐濃度可降低至200g／L。

四、鍍緞面鉻

儀器面板、標(biāo)牌、量具等常用消光鍍鉻層。鋼鐵零件噴砂后直接鍍鉻，或鍍鎳后再鍍鉻可得緞面鉻。鋼鐵直接鍍鉻厚度一般為20min～40min；鋼鐵或黃銅先鍍鎳后鍍鉻，鉻層厚度為lOμm～15μm。量具(游標(biāo)卡尺尺身等)鍍鉻，鍍前用8號(hào)石英粉噴砂；一般零件用5號(hào)石英粉，空氣壓力為588kPa。

一般零件采用水噴砂，砂液組成如下：

　　石英粉(5#)                        40％    

　　磷酸三鈉                         0．5％

　　碳酸鈉                           1．5％    

　　水                               余量