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【兆恒機械】電鍍的分類與選擇

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  • 添加日期:2021年05月11日

普通電鍍主要是指常規單金屬電鍍,諸如鍍Cu、Ni、Cr、Sn、Zn、Cd等,它是復合電鍍、非金屬電鍍、電鍍合金、刷鍍及電鍍稀貴金屬等特殊電鍍加工的基礎。不同的單金屬電鍍覆層具有不同的性質用途,采用的工藝也各有其特點,但其基本理論相近。今天就來說說鍍鉻的分類及應用情況。

鍍鉻層的性質和用途

鍍鉻層按其用途主要分為防護裝飾性鍍鉻和耐磨鍍鉻兩大類。前者的目的是防止基體金屬生銹和美化產品的外觀,后者的目的是提高機械零件的硬度、耐磨、耐蝕和耐溫等性能。

鉻是稍帶藍色的銀白色金屬,在大氣中具有強烈鈍化能力,能長久保持光澤。鍍鉻層有很高的硬度和優良的耐磨性,它的硬度為HV1000左右。

鍍鉻層有較好的耐熱性,在空氣中加熱到500℃時,其外觀和硬度仍無明顯的變化。鍍層的反光能力強,僅次于銀鍍層。

鍍層厚度0.25μm時是微孔性的,厚度超過0.5μm時,鍍層出現網狀微裂紋,鍍層摩度超過20um時,對基體才有機械保護作用。

防護裝飾性鍍鉻

防護裝飾性鍍鉻的目的是為了防止金屬制品在大氣中腐蝕生銹和美化產品的外觀,也常用于非金屬材料,最常見的是塑料制品。

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防護裝飾性鍍鉻大量應用于汽車、摩托車、自行車、縫紉機、鐘表、家用電器、醫療器械、儀器儀表、家具、辦公用品以及日用五金等產品。防護裝飾性鍍鉻的特點如下:

(1)鍍層很薄,厚度只需0.25~0.3μm;

(2)鍍鉻層對鋼鐵基體是陰極性鍍層,因此必須采用中間鍍層才能達到足夠的防蝕效果:

(3)鉻層光滑,光亮美觀。

目前,防護裝飾性鍍鉻可分為一般防護裝飾性鍍鉻和高耐蝕性防護裝飾性鍍鉻。前者用普通鍍鉻溶液,適用于室內環境使用的產品;后者用特殊的工藝條件改變鍍鉻層結構,從而達到高的耐蝕性,適用于室外較嚴酷條件下的產品。

1.一般防護裝飾性鍍鉻

鋼鐵、鋅合金和鋁合金鍍鉻必須采用多鍍層體系,如銅/鉻、鎳/銅/鎳/鉻、半亮鎳/光亮鎳/鉻、三層鎳/鉻、低錫青銅/鉻等。

銅及銅合金的防護裝飾性鍍鉻,可拋光后直接鍍鉻,但一般在鍍光亮鎳后進行鍍鉻,可更耐腐蝕。

目前,國內多采用銅/鎳/鉻鍍層體系,大多采用普通鉻溶液,有特殊要求時使用復合鍍鉻溶液。 鉻酸酐濃度300g/L左右,為了防止鉻層產生粗裂紋,采用

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具有導電性好、槽電壓飯,溶液變化范限小等的優點,Cr選電哪種防護裝飾性線絡溶液和操作條件還應根據戶品的基體材料積中間層而定

2.高耐蝕性防護裝飾鍍輅

20世紀50年代中期以來,在防護裝飾性鎳/鉻或銅/鎳/鉻渡層體系中,多層鎳的應用顯著提高了鍍件的耐蝕性能,進一步的研究表明,鎳/鉻鍍層的耐蝕性能不僅與鎳層的生質和厚度有關,同時在很大程度上還取決于鍍層的結構特征。鉻的電沉積與其他電鍍工藝相比不僅槽液特殊,而且形成金屬鉻的性質也不同。如果在標準鍍鉻溶液(鉻酸酐250g/L.硫酸2.5g/L)中進行鍍鉻,雖然鍍層厚度僅為0.25~0.5μm,但由于內應力高,鉻層表面分會產生稀疏的粗裂紋。這不僅造成鍍件外觀缺陷,更嚴重的是加重了底層的腐蝕,由于這一原因,發展了無裂紋鍍鉻工藝。雖然無裂紋鉻在加速腐蝕實驗和暴露實驗中具有良好的耐地性,但在使用過程中,鉻層仍要產生粗裂紋。 在特定條件下,鉻層表面的裂紋和孔隙不僅無害,反而能提高整個鍍層體系的耐蝕性。20世紀60年代中期,國外對鍍鉻層微觀結構進行了研究,開發了更耐蝕性的微裂紋鉻和微孔鉻新工藝。

(1)微孔鉻 形成微孔鉻的是通過光亮鎳取得的,即所謂鎳封法(Nickel Seal)。在光亮鎳中加人一些不溶性的非導體顆粒,如硫酸鋇、二氧化硅等,在促進劑的作用下,用壓統空氣強烈攪拌鍍液,使固體顆粒均勻地與鎳共沉積。鍍鉻時,在非導體顆粒上就鍍不上鉻而形成微孔鉻層。這種工藝的關鍵是如何選擇性能良好的促進劑,促進固體顆粒能均勻地分布在鎳層中。不溶性非導體顆粒的直徑應小于1μm。鎳封層厚度為0.5~1.0μm。

(2)微裂紋鉻 20世紀60年代中期,開發了電鍍高應力鎳產生微裂紋鉻新工藝。其方法是在光亮鎳上再電鍍一薄層(約 1微米)高應力鎳,具有很高內應力的鎳層,極易形成微裂紋,隨后鍍鉻,鉻層就形成微裂紋鉻。鉻層厚度為0. 25μm國外稱為PNS (Pots NickelStrike}工藝。

鍍耐磨鉻

鍍耐磨鉻是種功能性電鍍, 主要目的是利用鉻的特性以提高機械零件的硬度、耐磨、耐濕 和耐蝕等物化性能。

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耐磨鉻的應用非常廣泛,如機械模具、塑料模具、玻璃模具、化工耐蝕閥門、發動機曲軸,汽虹活塞和活塞環、光學刻度尺、印刷滾筒、紡織印花滾筒、造紙滾筒以及工具、量具、切削刀具等。這些產品經過鍍耐磨鉻后,可以延長使用壽命。耐磨鉻的另一個用途是修復磨損零件和切削過度的工件,使這些零件重復使用。

需要鍍耐磨鉻的零件,大多是碳鋼基體,亦有鋁和鋁合金、鋅合金、不銹鋼以及高合金鋼等材料?;w材料都必須按照各自的特性和電鍍工藝的妻求進行鍍前處理。

耐磨鉻層的厚度般為2~50μm, 根據零件的要求選擇。零件的修復鍍絡厚度可達800~1000μm。對于鋼鐵零件不需用中間鍍層。

現在國內大多采用普通鍍鉻溶液鍍耐磨鉻,其配方和工藝條件如下:

鉻酸酐 225~ 250g/L

硫酸 2.25~ 2.50g/L

三價鉻 3~8g/L溫度 50~ 60°C

電流密度 55~ 60A/dm2

鍍松孔鉻

微松孔絡主要應用在摩擦狀態下工作的零件,如內燃機的氣紅套、活塞環及轉子發動機等易造成干摩擦的狀態的內腔等。

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鍍鉻層表面的潤油性很差。尤其是承受高壓高速和高溫等感惡劣條件下的工作零件,容易造成干摩擦狀態,因而零件的使用壽命顯著下降。為了提高鉻層表面的潤濕性能,可用鍍松孔鉻法解決,鍍松孔鉻有以下幾種方法:

(1)機械法 在經過噴砂和磨光的基體表面上,用滾壓工具使基體表面壓成圓錐或者小坑。鍍鉻后保留著這些小坑, 此法簡便, 易于控制,但與潤滑油的附著性能不夠理想。

(2)化學法 在鍍鉻表面上用鹽酸處理,使鍍鉻層原有的裂紋和孔隙加大和加深,此法鉻層損耗多且難以均勻溶解。

(3)電化學法 零件經鍍耐磨鉻后,進行陽極松孔處理,使耐磨鉻層上原有的淺窄網狀裂紋夸大加深。鍍鉻表面就產生儲存潤滑油的功能,提高零件的抗府能力。

電化學法鍍松孔鉻的網狀裂紋主要依賴于鍍耐磨鉻上原有的裂紋密度,因此必須嚴格控制鍍鉻溶液的成分和工藝條件。

鍍黑鉻

采用化學或電化學方法形成的黑色覆蓋層中,以電沉積黑鉻的物化性能較優良,它不僅具有魂麗的裝飾性,而且還有耐磨、耐蝕和耐高溫等優點。

黑鉻鍍層既可美化產品的外觀,又可用作特殊要求的功能性黑色鍍層,如武器、光學儀器、照相器材以及部分輕工產品如金筆、自行車零件等。

黑鉻鍍層是由金屬鉻和鉻的氧化物組成,其氧化物的形式主要是Cr2O3。黑鉻鍍層的硬度為HV130~150,鍍層與底層的結合力也很好,其耐蝕性能與普通鍍鉻相同,主要決定于中間鍍層的厚度。


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