材料和仪器阴极试片为自制的黄铜片,尺寸为4cm×5cm.镀层性能测试镀层光亮度以及均匀度通过肉眼观察,镀层走位通过直尺测量确定,镀层厚度采用称重法(平均厚度)和X射线荧光测厚仪法(点厚度)进行测量。
称重法(平均厚度)是将施镀工件裁剪成4cm×5cm小片,经前处理吹干后称重(m1),反面紧贴镀槽壁通电560min后再称重(m2),按公式得到镀层厚度(δ):42110mSδρ=δ─镀层厚度,μm;m1,m2─镀片通电前、后的质量,g;ρ─金属铬镀层密度,g/cm3;S─镀片面积,cm2。X射线荧光测厚仪法(点厚度)是利用X射线荧光测厚仪对镀片标记点测量得到各点厚度,再取平均值。
实验得到的铬镀层的热处理是分别置于200°C、300°C、400°C,500°C、600°C下保温1h,然后再进行退火处理。热处理前后的铬镀层表面形貌和硬度采用HXD-100TC型显微硬度计进行观察和测试。
镀液组分正交实验结果三价铬镀铬的硫酸盐溶液体系的导电盐为144g/L硫酸钠和50g/L硫酸钾;以60g/L硼酸作为pH缓冲剂;并以六水合硫酸铬作为三价铬离子的铬源;所用的络合剂为有机羧酸,并加入适量添加剂和1mL/L的BH-88湿润剂;镀液的pH=2.5,电流密度1020A/dm2,镀液温度为40°C.实验考虑到铬盐、络合剂、添加剂的浓度对镀厚铬的镀层质量影响最大,设计了中4因素3水平的正交实验,以镀层厚度和外观作为评判标准初步确定其最佳溶液组成。
络合剂体积浓度的影响为赫尔槽实验时溶液中络合剂体积浓度对镀层覆盖能力与镀速的影响。当溶液不含络合剂时,镀铬的镀速只有9μm/h,铬镀层的附着力极差,通电5min后,镀层就出现剥落现象。当溶液中络合剂体积浓度大于10mL/L时,铬镀层的附着力明显增加而未出现剥落现象。结果表明,随着溶液中络合剂体积浓度的升高,镀速增大,单位时间内的镀层厚度增加;当溶液中络合剂体积浓度为15mL/L时,镀速最大,单位时间内的镀层最厚。而当溶液中络合剂体积浓度继续增大时,镀层覆盖能力从5.8cm持续下降到4.8cm.当溶液中络合剂体积浓度太低时,镀层容易出现灰白竖条纹而影响镀层光亮度。
结论(1)硫酸盐溶液体系中三价铬镀厚铬的溶液组成范围:144g/LNa2SO4,50g/LK2SO4,6080g/L硼酸,15g/LCr3+,1015mL/L络合剂,1.01.5g/L添加剂和适量润湿剂,pH为2.53.0.
(2)盐溶液体系中三价铬镀厚铬在电流密度为1020A/dm2和温度40°C的工艺条件下可获得厚度超过30μm铬镀层,在30min内镀速接近30μm/h.
(3)硫酸盐溶液体系中三价铬镀厚铬可得到平均硬度为706HV的半光亮银白色铬镀层,经过200°C热处理后硬度可提高到1401HV;热处理温度提高,铬镀层出现裂纹且硬度下降。

















