硫酸鹽體系三價(jià)鉻鍍鉻工藝及鍍層性能的研究

劉小珍,　李　昕,　許路坤,　王　剛

(1.上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院化工系,上海200235;2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海200090)

摘要:　采用硫酸鹽體系進(jìn)行三價(jià)鉻鍍鉻,獲得了光亮銀白色鍍層。分別研究了鍍液的pH值、鍍液溫度、電流密度、熱處理溫度等對鍍層硬度的影響;分別用X射線衍射法、掃描電鏡法等研究了鍍層的性質(zhì)。當(dāng)溶液的pH值為2.4,鍍液溫度為45℃,電流密度為45A/dm2時(shí),鍍層的硬度和摩擦系數(shù)分別為7740MPa和0.816。鍍層分別在25℃,200℃,250℃,300℃和350℃下進(jìn)行熱處理,鍍層的硬度分別為7740MPa,8750MPa,9010MPa,9250MPa,9450MPa,鍍層的硬度增加的原因可能是鍍層由非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)化所致。

關(guān)鍵詞:　三價(jià)鉻;鍍鉻;硫酸鹽體系;顯微硬度

0　前言

鍍鉻層具有良好的硬度、耐磨性、耐蝕性和裝飾性,不僅用于裝飾性鍍層,還大量用于功能性鍍層[1],目前常用的是六價(jià)鉻鍍鉻工藝。而六價(jià)鉻是被美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)確定為17種高度危險(xiǎn)毒性物質(zhì)之一,EPA已明確規(guī)定將于2010年前全面禁止六價(jià)鉻電鍍生產(chǎn)[2]。歐美各國相繼制定了相關(guān)法規(guī)禁止使用六價(jià)鉻鍍鉻工藝,目前各國都在研究替代六價(jià)鉻鍍鉻的工藝。三價(jià)鉻鍍鉻工藝由于能減少對環(huán)境的污染,故又稱為"環(huán)保鉻"[3]。目前所研究的三價(jià)鉻溶液多以甲酸[4-5]、乙酸[6]、蘋果酸[7]、檸檬酸[8]和草酸[9]等為配位劑,但僅用單一的配位劑的鍍液和鍍層性能一般不夠理想,通常以兩種或多種配位劑[10-11]聯(lián)合使用,效果更好。當(dāng)前三價(jià)鉻鍍鉻體系主要有硫酸鹽體系、氯化物體系和硫酸鹽-氯化物混合體系[12-13,23]。而采用氯化物體系和硫酸鹽-氯化物混合體系鍍鉻,因陽極產(chǎn)生氯氣而影響環(huán)境,不利于電鍍行業(yè)的清潔生產(chǎn)。

本文采用硫酸鹽體系,并將草酸和另一種配位劑復(fù)配作為配位劑進(jìn)行三價(jià)鉻鍍鉻。研究了工藝條件對鉻鍍層硬度的影響,分別用X射線衍射法和掃描電鏡法等研究了鍍層的晶形、形貌和成分等。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1　試樣制備

實(shí)驗(yàn)以100mm×33mm×1mm的DSA板為陽極,以40mm×25mm×0.5mm的不銹鋼為底材。在電沉積前,對不銹鋼基體進(jìn)行0#~6#的金相砂紙打磨、化學(xué)除油、稀酸浸蝕及活化等前處理,以增強(qiáng)鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。

1.2　鍍液組成及工藝條件

鍍液組成:CrK(SO4)2·12H2O　200~400g/L,NaF30~50g/L,Al2(SO4)3·18H2O150~300g/L,Na2C2O430~50g/L,配位劑30~50g/L。工藝條件:溫度25~45℃,電流密度28~45A/dm2,磁轉(zhuǎn)子攪拌速率400r/min。