三价铬电镀的前瞻与发展（一）

本文的主题分为三大部份:

1)传统六价铬电镀工艺的弊端

2)欧盟RoHS相关法规对六价铬工艺的冲击

3)三价铬电镀工艺的发展

我向各位介绍一下金属铬电镀工艺:

铬是一种稍带有天蓝色的银白色金属，铬镀层具有很多的优点:硬度高、耐磨性好等。最重要的是镀层耐热性能好，它在480℃以下不会变色，光反射强度高。500℃以上才开始氧化颜色才会慢慢变暗。700℃则硬度开始下降;从硬质的铬变为软质。

铬镀层缺点就是太硬易脆。在功能性电镀时，尤其是加厚镀铬，在零件端头处的铬层稍受一些冲击便会使铬层崩落。其实并不是铬层与基体结合不好，而是铬层太厚，脆性大。为了避免以上事情发生，一般在镀铬前将零件端头进行倒角处理。

由于铬镀层的电位比铁负，在钢铁镀铬是属于阳极性保护镀层。而铬本身于大气中易形成极薄的钝化膜，这钝化膜很稳定，具有韧性、耐温，由于具有自覆性保护了下面金属不会被进一步发生腐蚀。

铬镀层具有上述的优点，所以广泛应用在提高零件的耐磨蚀性、耐磨性，我们利用铬的硬度高，具有多孔性，用来作零件的尺寸修补。

由于铬镀层具有多孔性，在钢铁上直接镀铬，对钢铁来说防腐性不是很理想。空气中的水份和氧气会透过孔隙慢了将钢铁腐蚀。我们一般先镀铜、再镀镍最后再镀一层铬才能达到防腐蚀及装饰的目的。由于钢具有跟基体金属铁相接近的电位，并且镀层具有良好的延展性，无孔隙。铬镀层只要0.1微米就可以达到很好防腐蚀及装饰的目的。

由于铬广泛应用在日常生活的产品上，我们先看看传统的六价铬电镀工艺。

传统的六价铬主要是由铬酸及少量的硫酸组成的。铬酸一般是200-250克/升，铬酸跟硫酸的比例为100:1，三价铬离子为1-3克/升。硫酸与三价铬是作为催化剂，促进金属铬的释出。三价铬的来源主要是由两种方法得到的:

一)大面积阴极、小面积阳极电解方法

二)加入小量的还原剂，例如双氧水或酒精等将部份的铬酸还原为三价铬。

铬槽的阳极为铅锡合金，在电镀时阳极不断产生二氧化铅氧化镀液中的三价

铬为六价铬，保持了三价铬的稳定。另外在电镀生产后，阳极上会盖上一层厚厚的铬酸铅，这层膜是不导电的，而使电流难于通过，所以必须定期刷洗或者每次电镀生产完后要将阳极从铬槽取出，放在清水中防止产生铬酸铅。

传统的六价铬电镀工艺的弊端:

<1>使用大量铬酸提供金属离子。

由于一般铬槽的铬酸为200克/升左右，粘稠度比较高，带出量大，铬酸氧化性强。所以污染比较严重。另外六价铬废水较难处理，费用挺高。

<2>铬槽使用铅锡合金作阳极有大量铅沉淀物积聚缸底，并且沉淀物内含六价铬，令废水处理更困难，费用更高。

<3>六价铬电镀的电流密高，用电消耗大，并且电流效率比较低，约为13-26%，容易产生大量铬酸的烟雾，对环境和操作工危害较大。

<4>在电镀过程中，电流不可以中断。若电流中断后，如需继续镀铬，必须退去原本的铬镀层，活化镍层后才能镀铬。

<5>在欧盟RoHS的法规下，六价铬是禁止使用的。在产品上六价铬含量必须低于0.1%。

RoHS及WEEE指令的认识

一般来说，RoHS及WEEE指令大体上来说是保护环境、珍惜资源。每一个产品都有一个生命周期。以往用旧的产品就拿去堆填或者焚化。将来旧的产品会回收、再生、再用，减少对环境的污染及资源的再利用。RoHS是关于电子、电器产品有害物质禁用指令。这个法案于2006年7月1日实施，所有输往欧洲的电器与电子产品不可含有镉、铅、汞、六价铬、PBB及PBDE;含有以上有害物质的产品，则不可输往欧盟成员国及禁止在市场上出售，违例者须负上法律责任。

RoHS指令的目的:

一)避免电动产品和电子设备因含有有害的化学物质对健康及环境造成损害。

二)禁止使用RoHS所管制的重金属及溴化阻燃剂。

三)鼓励使用其它化学代替品或技术代替。

所有设备以电流或电磁场分为8个类别:

一)大型家庭电器:冰箱、空调、洗衣机

二)小型家庭电器:吸尘机、时钟、吹风筒

三)通讯设备:计算机、电话、复印机

四)消费品设备:电视机、影音产品、音响设备

五)照明设备:日光灯、电灯

六)电器和电子工具:缝纫机

七)玩具、休闲和运动设备:电子游戏机、健身运动设备

八)自动售货机:卖雪糕可乐的那种售货机

有害物质的含量范围

WEEE是指废弃电子电器产品指令，这个法案于2005年8月23日实施。鼓励产品上使用绿色环保设计，以使于拆配及回收应用，以达到回收目标(每户居民取得4公斤WEEE的收集率)。WEEE指令的主要目的是防止电机与电子设备废物的产生，促进废旧物的再利用，回收以及其它形式的二手物取回，延长产品生命周期，减少废弃电子及电器产品的数量，每种新型电机与电子设备进入市场后，厂商均应于1年内提供该设备的相关修整处理以及再利用信息。

如果电机与电子设备中含有对人体及环境有害的物质，则生产商也应提供使用者相关的循环与回收地点。