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15年鍍硬鉻行業(yè)經(jīng)驗

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陳先生

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很好的鍍鉻方面的資料

來(lái)源: 時(shí)間:2023-08-19 10:32:02 瀏覽次數:

鉻在電化序中雖比鐵負,但有很強的鈍化性能,在大氣中鉻層表面容易形成鈍化膜,鈍化后鈍化膜的表面電位立即變正,電極行為相當于銀,故鐵上鍍鉻層屬陰極性鍍層。與其他陰極性鍍層一樣,只有當鍍層致密無(wú)孔隙時(shí)才能對基體有保護作用。而鉻鍍層的致命弱點(diǎn)便是存在孔隙和裂紋,且鉻層的脆性又較大,當局部處受到壓縮或沖擊時(shí),鍍層極容易發(fā)生裂紋。在這種情況下,鋼鐵基體遇到潮濕天氣中的水分即會(huì )通過(guò)鉻層孔隙,滲到基體金屬表面,使鉻、鐵電偶形成一個(gè)微電池,這時(shí)鉻、鐵電偶中的鐵實(shí)際電位比鉻負,從而作為陽(yáng)極腐蝕,腐蝕產(chǎn)物即是鐵銹,并通過(guò)鉻的孔隙溢出表面,形成泛點(diǎn),隨著(zhù)時(shí)間的延續,泛點(diǎn)不斷擴大、增多,結果遍及整個(gè)工件表面。


一,鍍鉻層生銹 

鉻在電化序中雖比鐵負,但有很強的鈍化性能,在大氣中鉻層表面容易形成鈍化膜,鈍化后鈍化膜的表面電位立即變正,電極行為相當于銀,故鐵上鍍鉻層屬陰極性鍍層。與其他陰極性鍍層一樣,只有當鍍層致密無(wú)孔隙時(shí)才能對基體有保護作用。而鉻鍍層的致命弱點(diǎn)便是存在孔隙和裂紋,且鉻層的脆性又較大,當局部處受到壓縮或沖擊時(shí),鍍層極容易發(fā)生裂紋。在這種情況下,鋼鐵基體遇到潮濕天氣中的水分即會(huì )通過(guò)鉻層孔隙,滲到基體金屬表面,使鉻、鐵電偶形成一個(gè)微電池,這時(shí)鉻、鐵電偶中的鐵實(shí)際電位比鉻負,從而作為陽(yáng)極腐蝕,腐蝕產(chǎn)物即是鐵銹,并通過(guò)鉻的孔隙溢出表面,形成泛點(diǎn),隨著(zhù)時(shí)間的延續,泛點(diǎn)不斷擴大、增多,結果遍及整個(gè)工件表面。 

這一現象更多見(jiàn)于鈑金件、沖壓件的邊緣,因這些部位經(jīng)過(guò)剪切,組織疏松,無(wú)氧化皮,酸液浸蝕時(shí)易引起過(guò)度腐蝕,且飛邊的遮蓋、鉻層相對較薄,孔隙相對較多,因而更易出現紅棕色銹跡。 

為減少上述現象的發(fā)生可采取下列措施:

(1)改善基體表面的粗糙度;

(2)加強鍍前處理工藝;

(3)在可能條件下增加鍍鉻層厚度; 

(4)除必要之外不采用單層鉻; 

(5)在工藝條件允許下適當提高溶液濃度;

(6)鍍成后用熱水燙洗并迅速干燥; 

(7)采取油封防腐。 

(8)硬鉻是屬于微裂紋鉻,它本身有很多微小的裂紋,直達基體,時(shí)間長(cháng)了,如果不做防護的話(huà),它就會(huì )生銹。解決的辦法是,在布輪上打上拋光皂拋光封閉,就可以了。 


二,鑄鐵件鍍鉻的困難 

鑄鐵導電性差,大面積件若按常規只有一、二點(diǎn)接觸,則很難滿(mǎn)足要求,故工件與掛具的導電接觸點(diǎn)宜多設幾處。其次,鑄鐵件含有大量的碳和較多的縮孔、氣孔和砂眼,這些都是鑄鐵件鍍鉻的困難因素,但若能采取相應的措施,也能獲得理想的鉻層質(zhì)量。 

(1)用鹽酸清洗鉛板引起。甲廠(chǎng)用的陽(yáng)極由純鉛板代替,純鉛板在鍍鉻過(guò)程中容易產(chǎn)生氧化鉛,氧化鉛在鍍鉻溶液中又極易轉化為鉻酸鉛,由于這一弊端的存在,影響了鍍鉻時(shí)電流的正常通過(guò),使陽(yáng)極面積相對減小,進(jìn)而又促使溶液中三價(jià)鉻積累。為此,該廠(chǎng)操作者每天下班時(shí)把鉛板提出來(lái),第二天上班前再把鉛板移至鹽酸中浸泡,而事后卻不進(jìn)行徹底洗刷。 

(2)掌握好工藝條件。鑄件的孔隙多,其真實(shí)的表面積比測得的表面積大,配送電流時(shí)若未能考慮到這一點(diǎn),也難以獲得理想的鉻層,同時(shí)還要考慮到足夠的沖擊電流,以增強陰極極化作用,沖擊電流應不小于正常鍍硬鉻時(shí)的2~3倍,以便讓其在短時(shí)間內獲得一層鉻,這是由于采用了高電流密度沖擊之后,大大提高了氫的濃差極化程度,顯著(zhù)降低了析氫量。此時(shí)金屬的陰極極化程度也相應提高,這樣在瞬間鑄件表面即會(huì )形成更多的晶核,從而可以得到細致的、結合力良好的鍍層質(zhì)量。 不銹鋼鍍鉻的前處理 


三,不銹鋼表面想要獲得牢固的鉻層質(zhì)量,首先要徹底除盡表面的氧化膜,這層結合牢固且致密的氧化膜較難除去,且工藝繁雜。


經(jīng)友人介紹采取下列預處理的工藝方法即能獲得滿(mǎn)意的.鉻層質(zhì)量,多年來(lái)的生產(chǎn)質(zhì)量一直很好,也未曾發(fā)生過(guò)起皮脫殼等質(zhì)量故障,試驗也很方便,直接在鍍鉻溶液中即可試驗。 

已經(jīng)除盡油污的工件掛入鍍鉻槽的陰極杠上,以5~6A/dm2的低電流密度進(jìn)行活化處理,這時(shí)不銹鋼表面不會(huì )沉上鉻,只有氫原子析出,這些氫原子與不銹鋼表面的氧化膜作用,使其表面獲得充分活化,活化處理時(shí)間需視不銹鋼表面的膜層情況而定,一般在5min左右即可,膜層過(guò)厚的需8~10min,然后施以正常的電流進(jìn)行鍍鉻,不要反鍍,否則不利于鍍鉻層的結合強度。鍍鉻件下半部位出現毛刺、針孔。

某電鍍廠(chǎng)鍍出硬鉻層下半部嚴重起毛刺,稍加擦抹即能脫落,毛刺脫落后即出現針孔。

這二現象據說(shuō)過(guò)去未曾發(fā)生過(guò),經(jīng)進(jìn)一步觀(guān)察發(fā)現問(wèn)題在槽底,因工件的上半部分少且多為細毛刺、小針孔,下部分則相反。與因鍍液中硫酸與鉻酐之比含量過(guò)低或被氯離子污染而引起的針孔情況完全不一樣,且多在工件的朝上面。 

為了解鍍鉻槽溶液中的槽底部位情況,筆者找來(lái)一根化驗溶液時(shí)吸取溶液的長(cháng)型玻璃管,吸出一管從液面到槽底的溶液,從溶液看上部清澈,中部渾濁,底部呈泥漿狀。這是第一次發(fā)現這一癥狀,因過(guò)去一直鍍小件,小件離槽底泥漿部分還有一定間距,工件進(jìn)、出槽時(shí)不會(huì )擾動(dòng)泥漿,互不干涉,故相安無(wú)事。

最后清理去沉淀物之后,鍍出工件平整光滑,無(wú)毛刺、針孔,質(zhì)量問(wèn)題徹底得到解決。

為徹底除盡污物,可用活性炭吸附法,但不能用氧化劑氧化。 

處理時(shí)可加入3~4g/L粉末活性炭,并同時(shí)將溶液的溫度調至60~70℃,處理過(guò)程中要多攪拌,以提高吸附效果。 


有些工件鍍鉻層結合力不好是什么原因?如何克服? 

通常來(lái)說(shuō),表面處理欠佳是結合力不好的原因,加強去油及去膜處理是提高結合力的有效辦法。但制件材質(zhì)對鉻層結合力影響也是不可忽視的,如含有鉻、錳、鉬、釩等的合金鋼制件表面容易鈍化,因此鍍前或浸稀鹽酸或硫酸,以增強鉻層結合力。 

陽(yáng)極(反電)處理采用大電流沖擊也是提高鉻層結合力的好辦法。反電處理能除去零件表面的氧化物。處理時(shí)陽(yáng)極的電流密度應為30~35A/dm2,溫度與正鍍時(shí)相同,時(shí)間視零件大小而定,通常是0.5~2min。鍍層越厚,則反電處理時(shí)間越長(cháng)(合金鋼比普通碳鋼反電處理時(shí)間要長(cháng))。 

沖擊電流及零件預熱也能提高鉻層結合力。沖擊電流為正常電流的兩倍左右,時(shí)間一般在0.5~2min內。另外,還可采用陰極活化,直接在陰極上通以小電流處理(4~6A/dm2,時(shí)間2~3min)。這時(shí)陰極上只析出氫氣,可以達到活化零件表面的目的,從而提高鉻層的結合力。

鍍鉻后的工件進(jìn)行除氫處理可減小鉻層脆性,提高結合力。處理時(shí),應視基體金屬材料的不同來(lái)確定溫度,一般為200~350℃。鉻層厚度對結合力也有影響。試驗表明,鉻層厚度測試超過(guò)0.3mm時(shí),金屬材料的疲勞強度及鍍層結合力均顯著(zhù)下降。 


四,鍍鉻有哪些工藝特點(diǎn)? 

鍍鉻層的用途雖然很廣,但是與其他鍍種相比,鍍鉻卻是相當復雜的,而且具有許多工藝特點(diǎn)。

(1)鉻在很多介質(zhì)中都很穩定,這是由于鉻很容易鈍化所造成的,從本質(zhì)上說(shuō),鉻是一個(gè)很活潑的金屬,鉻的原子結構也有一些與其他金屬不同的特點(diǎn),所以在鉻酸溶液中進(jìn)行鍍鉻時(shí),要在很負的電位下才可以獲得連續的鍍層。與其他金屬電鍍過(guò)程相比較,鍍鉻的陰極反應比較復雜,它有金屬鉻的沉積,也有三價(jià)鉻的生成,但大量的還是氫的析出,并因此而造成陰極電流效率特別低。從鉻酸根離子還原到金屬鉻的電極反應很復雜,直至目前為止,它的中間過(guò)程還一直是一個(gè)爭論不休的問(wèn)題。此外,鍍鉻電解液中還必須添加一定的陰離子如S04 2+一并維持電解液中有一定量的Cr 3十,鍍鉻過(guò)程才能實(shí)現。 

(2)鍍鉻所采用的電流密度很高,比一般鍍種的電流密度高幾十倍;鍍鉻過(guò)程的槽電壓也很高,常常需要采用直流輸出電壓l5V的電源。 

(3)鍍鉻所用的陽(yáng)極不是金屬鉻,而是使用鉛一銻或鉛一錫合金作不溶性陽(yáng)極。這是因為鉻金屬脆而易斷裂,很難制成鉻板材。加之金屬鉻溶解時(shí)將以不同價(jià)態(tài)進(jìn)入溶液,會(huì )使溶液變化大,給鍍液維護帶來(lái)困難。

(4)鍍鉻過(guò)程中,欲獲得光亮鉻層的范圍是很狹小的。這需要在生產(chǎn)操作中嚴格掌握工藝規范,正確地控制鍍液與電流密度兩者間的變化關(guān)系才可獲得較寬而滿(mǎn)意的光亮鉻層。

(5)鍍鉻電解液的分散能力極低。對于形狀復雜的制件,要想鍍取全部均勻一致的鉻層或者加厚鉻層都是比較困難的。生產(chǎn)中常采用防護陰極和輔助陽(yáng)極等措施,來(lái)獲得質(zhì)量良好的鍍層。 

(6)目前,有許多人對鉻鹽鍍鉻取代鉻酸鍍鉻的工藝進(jìn)行了研究,企圖克服鉻酸鍍鉻的許多缺點(diǎn)。如采用三價(jià)鉻鹽鍍鉻工藝能獲得類(lèi)似于拋光不銹鋼色澤的鍍層。在對鉻酸污染管制越來(lái)越嚴的情況下,三價(jià)鉻鍍鉻不失為一種過(guò)渡性技術(shù)措施。 


鍍鉻層為什么常作為其他鍍層的外層? 

鉻是一種略帶藍色的銀白色金屬,在空氣中,鉻很容易氧化而生成一層很薄的致密氧化膜。這層膜有很好的機械強度,并且透明,使金屬鉻能長(cháng)時(shí)間保持光澤。鉻的化學(xué)穩定性較好,很多酸對它不起作用,且具有硬度高、耐磨、反光性能好的特征,這是許多金屬不能與之相比的,因此常作為其他鍍層的前沿哨兵,抵抗著(zhù)各種腐蝕介質(zhì)的侵襲,被廣泛地應用在工業(yè)產(chǎn)品和日用產(chǎn)品的各個(gè)方面。如改變潤滑條件而鍍微孔鉻層;用于制造反光鏡而鍍光亮鉻;用于消光而鍍黑鉻;用于增加硬度或修復零件尺寸而鍍硬鉻;還可利用鉻鎳層具有低的摩擦系數而鍍耐磨鉻層等。其中以用作防護裝飾目的裝飾鍍鉻尤為最廣。 

由于鉻在空氣中很容易鈍化,使其電極電位變得比鐵還正,因此,鐵上直接鍍鉻屬于陰極性鍍層,對鐵只能起到機械保護作用。只有當鉻層無(wú)孔隙時(shí),鍍層才具有較高的防蝕能力。為了提高鉻層的防蝕能力,目前普遍采用多層電鍍:如銅一鎳一鉻;銅錫合金一鉻;鋅銅合金一鉻或鍍無(wú)孔隙的乳白鉻等,在大多數情況下,只有單純用于耐磨目的的鋼鐵制件才直接鍍鉻,但這時(shí)的鉻鍍層則比較厚。 


有些零件的凹入及孔眼等處鍍不上鉻層怎么辦? 

對于鍍鉻來(lái)說(shuō),有孔眼或凹入部位的制品不容易鍍上鉻層,出現類(lèi)似魚(yú)眼的眼圈處無(wú)鍍層現象。這是因為凹入處電流密度太小或因溶液中硫酸含量過(guò)高之故。操作中可采用高電流沖擊處理或將眼孔堵塞。沖擊處理的方法是增大電流1/3左右沖擊電鍍l~2min后回復到正常電流密度,應注意不得中途斷電。


酸洗 

酸洗除銹、除氧化皮的方法是工業(yè)領(lǐng)域應用最為廣泛的方法。利用酸對氧化物溶解以及腐蝕產(chǎn)生氫氣的機械剝離作用達到除銹和除氧化皮的目的。酸洗中使用最為常見(jiàn)的是鹽酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗時(shí)產(chǎn)生有毒的二氧化氮氣體,一般很少應用。鹽酸酸洗適合在低溫下使用,不宜超過(guò)45℃,使用濃度10%~45%,還應加入適量的酸霧抑制劑為宜。硫酸在低溫下的酸洗速度很慢,宜在中溫使用,溫度50~80℃,使用濃度10%~25%。磷酸酸洗的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì )產(chǎn)生腐蝕性殘留物(鹽酸、硫酸酸洗后或多或少會(huì )有少會(huì )有Cl-、SO42-殘留),比較安全,但磷酸的缺點(diǎn)是成本較高,酸洗速度較慢,一般使用濃度10%~40%,處理溫度可常溫到80℃。在酸洗工藝中,采用混合酸也是非常有效的方法,如鹽酸-硫酸混合酸,磷酸-檸檬酸混合酸。

在酸洗除銹除氧化皮槽液中,必須加入適量的緩蝕劑。緩蝕劑的種類(lèi)很多,選用也比較容易,它的作用是抑制金屬腐蝕和防止“氫脆”。但酸洗“氫脆”敏感的工件時(shí),緩蝕劑的選擇應特別小心,因為某些緩蝕劑抑制二個(gè)氫原子變?yōu)闅浞肿拥姆磻?,即?[H]→H2↑,使金屬表面氫原子的濃度提高,增強了“氫脆”傾向。因此必須查閱有關(guān)腐蝕數據手冊,或做“氫脆”試驗,避免選用危險的緩蝕劑。

發(fā)黑和鍍鉻時(shí)都要進(jìn)行去油-清洗-酸洗-清洗,甚至事先還要打磨等預處理工序.,其中一個(gè)目的就是要去除氧化皮和銹蝕,從這個(gè)意義上說(shuō),表面生銹和氧化對鍍鉻和發(fā)黑影響不大.當然,有些鐵銹混有油脂和有些氧化皮比較致密且比較厚,也是比較難清除的.尤其是高溫形成的四氧化三鐵,(也稱(chēng)氧化皮),就比較難清除.



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