三價鉻鍍鉻

六價鉻的毒性大，對環境污染嚴重。鍍鉻溶液大量使用鉻酐，是電鍍行業含鉻廢水的主要污染源。這一問題已經引起人們普遍的關注，各國政府也加強了立法管理，如美國對六價鉻的排放標準已從0．05mg／L降到0．01mg／L，並從1997年起開始執行。六價鉻鍍鉻液的電流效率低和覆蓋能力差也是一個問題。為了從根本上減輕污染和提高電流效率及覆蓋能力，三價鉻鍍鉻工藝越來越受到人們的青睞。
三價鉻鍍鉻自1854年Bunsen發表第一篇論文以來，迄今已有100餘年歷史，由於有些技術問題難以突破，因此進展比較緩慢。至20世紀70年代，隨著科學技術的發展和化學原料的增多，以及人們對環保意識的進一步增強，三價鉻鍍鉻研究又提到電鍍工作者議事日程上來了。1974年英國發表了 Alecra-3的三價鉻鍍鉻工藝，並於1975年申請了一份用三氯化鉻作主鹽的三價鉻鍍鉻專利，即Alecra-3000。1981年，英國開發了硫酸鹽的環保鉻(Envir0-chome)的三價鉻鍍鉻工藝。該工藝採用選擇性離子隔膜將陰極區域和陽極區域分開，這樣可避免陽極板上氧化成的六價鉻對三價鉻鍍液帶來的危害：幾乎同時，美國Harsha0公司也開發了Tri-chrome三價鉻鍍鉻工藝。
三價鉻鍍鉻液的主要優點如下。
(1)毒性低，廢水處理容易。據報導三價鉻的毒性只有六價鉻的1／100，而且在電鍍過程中不產生六價鉻酸霧。鍍液濃度低，只有六價鉻鍍液的1／7左右，因而帶出鍍液量少，廢水處理也容易。
(2)鍍液的電流密度範圍寬，可在0．5～100A／dm寬廣的陰極電流範圍內獲得合格的鍍層。
(3)鍍液分散能力和覆蓋能力優於六價鉻鍍液。
(4)鍍液的電流效率高，可達25％左右。
(5)鍍液可不必加溫，在常溫條件下工作，從而節約了能源。
(6)鍍層耐蝕性佳，可直接鍍取微觀不連續的鉻鍍層。
(7)電鍍時，即使電流中斷也不影響結合力。
但早期的三價鉻鍍層的缺點是比較突出的，主要有如下幾點。
(1)色澤不像六價鉻鍍液中取出的呈青白色，而是帶有不鏽鋼的黃白色，因而難以使用戶接受。
(2)鍍層的厚度只能達到3μm，不能再增厚，因此不適合鍍硬鉻。
(3)鍍液穩定性差。
(4)鍍層的硬度低。
可喜的是通過電鍍工作者不懈的努力，上述存在的四個問題目前已基本被突破。
(1)現在已能鍍取較青白色接近六價鉻鍍液中鍍取的色澤。
(2)鍍層厚度也可達到數十微米甚至可達數百微米。
(3)鍍液的穩定性也大有提高。
(4)鍍層的鍍態硬度雖較低(HV600～900)，但若經一定的溫度熱處理後，硬度可達到HVl200～1800，耐磨性也大大增強。我們知道，這一硬度值已經大大超過了六價鉻鍍鉻層。
烏克蘭國立化學技術大學在研製三價鉻鍍鉻溶液的同時，還研究了三價鉻鍍鉻的機理。配方主鹽用硫酸鉻鉀，作為配位體的有甲酸、草酸和醋酸銨，作為緩衝劑和導電添加劑的有硼酸、硫酸鋁、硫酸鈉和硫酸銨。，三價鉻鍍液中三價鉻離子在陰極上放電是分步進行的。含有相對穩定的二價鉻絡離子的化合物，其放電速率明顯加快。研究還表明，某些有機硫化合物對二價鉻離子放電有催化作用，如添加0．05g／L的硫代甲醯胺到草酸鍍液中，電流效率可增加8％～12％。
俄羅斯科學院物理化學研究所研製的三價鉻鍍液也是用的硫酸鹽，以草酸作為三價鉻的配位絡合劑，以硼酸作為緩衝劑。含有10個結晶水硫酸鉻的濃度為100g／L，以鉑或鈦一鉑作陽極。在草酸溶液的三價鉻鍍液中未發現六價鉻離子，而且獲取的是具有塑性和沒有裂紋的鉻鍍層。鍍液的覆蓋能力極佳，電流效率可達30％～35％。如果加入氟離子，則電流效率還會進一步提高，可達43％；沉積速率達1．5～2μm／min。作為硬鉻鍍層，厚度可達到50μm。從該三價鉻鍍液中獲取的鉻鍍層光亮，外觀較青白，已接近六價鉻鍍液中鍍取的色澤。
由於三價鉻鍍鉻一些難以解決的問題已基本得到了解決，因此近幾年國外投入工業化生產也日漸多起來，尤其在北美洲，三價鉻電鍍工藝套用最多，已發展到100多家電鍍公司在採用該工藝，鍍液的體積已達到近3×105L。國內發表的三價鉻研究文章也不在少數，其中哈爾濱工業大學對此工藝的研究比較多，但大都停留在實驗室階段