三价铬电镀面临的问题及其解决方法

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1、第4期周阳，等：三价铬电镀面l临的问题及其解决方法9三价铬电镀面临的问题及其解决方法周阳，周磊，王灵锋(江西理工大学应用化学研究所，江西赣州341000)摘要：概述了三价铬电镀的现状，总结了三价铬电镀面临的主要问题，即镀层难以增厚、阳极选择困难及溶液成分复杂、难以维护和控制等。并指出了其解决方法。关键词：三价铬；电镀；镀铬doi：10．3969／j．issn．1007-2217．2009．04．003近几年来．三价铬电镀技术迅速发展，国外1．1．2pH值的影响已实现了工业化生产，国内也有许多学者进行了三价铬的

2、价电子构型为3d，电化学惰性比较相关的研究，取得了不少的研究成果，目前在装高，在三价铬镀液中三价铬与配体生成的配合离饰镀铬方面也有工业化的实例．但镀硬铬尚处在子比较稳定，难以在阴极析出，致使在阴极表面上研究阶段。三价铬电镀过程中存在许多急需解决有大量氢气析出，结果造成阴极表面附近镀液的的问题pH值迅速升高，电流效率下降[2]。文献[3]报道了阴极附近(距电极表面20m处)pH值的变化1三价铬电镀面临的问题(镀液为甲酸盐一乙酸盐体系)，随着电镀时间的虽然许多学者都致力于三价铬电镀的研究，延长，pH值迅速上升，甚

3、至超过8，最后基本上达但就目前的情况来看，三价铬电镀还存在很多不到一稳定值8．4～8．6。pH值的升高，将增强离子足之处，如镀液不稳定、对杂质比较敏感、生产成的各种羟桥基聚合反应⋯。这些多聚配合物很稳本高、镀层色泽偏暗等。尤其是以下几个方面都是定，使得铬难以从聚合形式中脱逸并在阴极还原，在研究开发和生产中必须考虑的问题。导致电沉积铬难以继续进行。同时它们夹杂在镀1．1镀层难以增厚层里，也使得镀层结晶不致密、疏松，甚至脱落而就目前的情况来看．三价铬电镀层的厚度一无法增厚。般只能达到几个微米，因此只能应用于装饰性

4、的1．2阳极选择困难电镀。分析其原因，这主要是因为随着电镀时间的就目前的情况来看，国内研究的各种三价铬增加，电镀的条件发生了变化：在电镀过程中。阴电镀工艺几乎都采用石墨阳极。采用不溶性阳极极电流密度和时间是可以人为控制和恒定的．而(石墨)，其析氧过电位比较高，在电镀的过程中，溶液的pH值、温度会随着电镀时间的延长而发阳极析氧困难，致使三价铬容易被阳极氧化为六生变化。pH值和温度这两个因素是导致电镀层不价铬，而六价铬能毒化镀液。使电镀无法正常进能进一步增厚的主要原因[¨。行【]。1．1．1温度的影响同时文献指出

5、[7]，石墨阳极的主要缺点有：①温度升高，虽减少了金属离子的浓差极化。也在槽液中的工作条件下不够稳定．电极不断氧化降低了三价铬析出的过电位，但氢的析出过电位生成CO；②阳极崩坏而形成的炭粉渣会污染镀降低幅度更大，析出的氢仍远远大于铬。故温度较液；③电极氧化后变薄，引起内阻增大和阴、阳极高时，铬沉积层难以增厚。而在电镀的过程中会放之间的间距增大，导致槽压增高。这些现象也已被出热量，因此随着电镀时间的延长。镀液的温度会本研究的前期工作实验所证实。升高，也就使镀层增厚难以实现。由于三价铬电镀的镀液不稳定．而且对杂质

6、收稿日期：2009—10-0910杭州化工2009年12月2009．39(4)很敏感，故一般不能选可溶性材料作阳极；而在不保型三价铬电镀工艺研究中发现氧气在石墨阳极溶性阳极体系中三价铬又容易被氧化成六价铬。上析出超电势非常大，因此会致使三价铬优先被加速了镀液的不稳定。因此三价铬电镀工艺和别氧化为六价铬。而如果使用铅阳极或铁素体阳极的镀种存在很大差别．它的阳极选择是一大难等可溶性阳极，由于阳极的溶解．会将Pb+和Fe+题。忽视三价铬电镀工艺中阳极的研究．可能是等杂质离子带人镀液，从而会对镀液造成污染。具国内三价

7、铬电镀应用研究长期停滞不前的主要原有高催化活性的DSA阳极析氧超电势较小．可抑因之一。制六价铬的产生，而且镀层经过反复烧结．与钦基1．3镀液成分复杂体结合紧密，在电镀过程中不会因气体析出而造经过长斯的探索和研究，国内研究者们提出成脱落。因此它可避免上述问题的出现。是硫酸盐了多种镀液体系]，在使用的过程中，由于成份体系三价铬电镀的首选阳极。而在氯化物体系三太复杂，势必会给管理维护带来很大的麻烦，也使价铬镀液中，由于镀液中存在易氧化物质，可减少它的大规模工业化生产难以实现，这些都有待于氧气和六价铬的产生，因此可以

8、使用石墨阳极。然进一步的改善。而氯化物体系又存在析氯问题。氯气的析出也会以上的这些原因使得三价铬电镀的研究长期使阳极造成一定程度的损坏。除在镀液中加入抑以来进展不快，同时它们也是要实现三价铬电镀制析氯组分外，石墨阳极的制作工艺也是需要考规模化生产所必须解决的问题。虑的。目前，三价铬电镀中倾向于使用高密度石墨，以减小气体析出对阳极的破坏作用n引。2三价铬电镀问题的解决方法23镀液成分复杂的解决方法2．