鉻是一種微帶藍色的銀白色金屬,相對原子質量51.99,密度6.98~7.21g/cm3,熔點為1875~1920℃,標準電極電位為尤什/c,-0.74V,老”/c,”-0.41V和P甚e+/Cr抖-1.33V,金屬鉻在空氣中極易鈍化,表面形成一層極薄的鈍化膜,從而顯示出貴金屬的性質。鍍鉻層具有很高的硬度,根據鍍液成分和工藝條件不同,其硬度可在很大範圍400~1200HV內變化。鍍鉻層有較好的耐熱性,在500℃以下加熱,其光澤性、硬度均無明顯變化,溫度大於500℃開始氧化變色,大於700℃硬度開始降低。鍍鉻層的摩擦係數小,特別是乾摩擦係數,在所有的金屬中是最低的。所以鍍鉻層具有很好的耐磨性。電鍍硬鉻一般套用於模具的產品位的表面。經處理後,工件有如下優點:
1、表面平整、光潔、易於脫模,為保證產品之光潔、平整。
2、不會生鏽,一點銹斑都不會有。
3、鍍的過程中原零件變形小,表層鍍鉻後可增強硬度(HR65以上),耐高溫達500℃、耐腐蝕、防酸、耐磨損。
4、如果零件尺寸不到位,可以通過加幾c鉻來達到尺寸。
5、根據產品之特點,達到視覺、立體的效果,確保產品的穩定的表面質量。
鉻鍍層具有良好的化學穩定性,在鹼、硫化物、硝酸和大多數有機酸中均不發生作用,但能溶於氫鹵酸(如鹽酸)和熱的硫酸中。在可見光範圍內,鉻的反射能力約為65%,介於銀(88%)和鎳(55%)之間,且因鉻不變色,使用時能長久保持其反射能力而優於銀和鎳。由於鍍鉻層具有優良的性能,廣泛用作防護一裝飾性鍍層體系的外表層和功能鍍層,在電鍍工業中一直占重要的地位。隨著科學技術的發展和人們對環境保護的日趨重視,在傳統鍍鉻的基礎上相繼發展了微裂紋和微孔鉻、黑鉻、松孔鉻、低濃度鍍鉻、高效率鍍硬鉻、三價鉻鍍鉻、稀土鍍鉻等新工藝,使鍍鉻層的套用範圍進一步擴大。
鍍鉻工藝的主要特點:從常用的鉻酸鍍液鍍鉻,與其他單金屬鍍液相比,鍍鉻液雖成分簡單,但鍍鉻過程卻相當複雜,並具有如下特點。
①鍍鉻液的主要成分不是金屬鉻鹽,而是鉻的含氧酸——鉻酸,屬於強酸性鍍液。電鍍過程中,陰極過程複雜,陰極電流大部分消耗在析氫及六價鉻還原為三價鉻兩個副反應上,故鍍鉻的陰極電流效率很低(10%~l8%)。而且有三個異常現象:電流效率隨鉻酐濃度的升高而下降l隨溫度的升高而下降;隨電流密度的增加而升高。
②在鍍鉻液中,必須添加一定量的陰離子,如SO42-、SiF62一、F一等,才能實現金屬鉻的正常沉積。
③鍍鉻液的分散能力很低,對於形狀複雜的零件,需採用象形陽極或輔助陰極,以得到均勻的鍍鉻層。對掛具的要求也比較嚴格。
④鍍鉻需採用較高的陰極電流密度,通常在20A/dm2以上,比一般的鍍種高l0倍以上。由於陰極和陽極大量析出氣體,使鍍液的電阻較大,槽壓升高,對電鍍電源要求高,需採用大於l2V的電源,而其他鍍種使用8V以下的電源即可。
⑤鍍鉻的陽極不用金屬鉻,而採用不溶性陽極。通常使用鉛、鉛一銻合金及鉛一錫合金。鍍液內由於沉積或其他原因而消耗的鉻需靠添加鉻酐來補充。
⑥鍍鉻的操作溫度和陰極電流密度有一定的依賴關係,改變二者關係可獲得不同性能的鉻鍍層。
鍍硬鉻(耐磨鉻)鍍層具有極高的硬度和耐磨性,可延長工件使用壽命,如切削及拉拔工具,各種材料的壓制模及鑄模、軸承、軸、量規、齒輪等,還可用來修復被磨損零件的尺寸公差。鍍硬鉻的厚度一般為5~50μm,也可根據需要而定,有的高達200~800μm。鋼鐵零件鍍硬鉻不需要中間鍍層,如對耐蝕性有特殊要求,也可採用不同的中間鍍層。