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全硫酸盐体系三价铬电镀铬的研究

吴慧敏  
【摘要】:镀铬是工业上应用最广泛的电镀技术之一,传统的镀铬是按Sargent镀铬工艺进行的。由于Sargent电镀铬工艺存在阴极电流效率低,分散能力和深镀能力差,以及六价铬离子带来的对操作工人身体的危害和严重的环境污染等问题,近年来发展了三价铬电镀工作。本工作研究的全硫酸盐体系三价铬镀铬基本上克服了上述缺点,镀液的分散能力、深镀能力好,电流效率高,所得镀层光亮度高。而且该工艺具有成本较低、可操作电流密度范围和温度范围宽等优点。 本硕士论文的工作主要包括: 1.三价铬镀铬的工艺研究 用正交法进行小槽实验和Hull Cell实验,确定了主盐和导电盐均为硫酸盐的全硫酸盐体系的三价铬镀铬,并且讨论了各种成分的作用及各种工艺条件对镀层外观和主要性能的影响。在此基础上提出了该全硫酸盐体系的最佳工艺条件及电镀过程中常见故障的解决方法,设计出了该工艺的最佳生产工艺路线。针对三价铬镀铬体系对杂质比较敏感的问题,讨论了常见杂质对镀层的影响及除杂方法。 2.添加剂对三价铬电结晶行为的影响 采用稳态极化法、电势阶越法以及SEM、分光光度计等测试手段,初步研究了添加剂对三价铬电结晶行为的影响。Cr~(6+)的含量≥10mg/L时,会使镀液无法正常工作,甚至无铬镀层。稳定剂具有还原性,能消除镀液中存在的氧化剂,抑制Cr~(3+)向Cr~(6+)地转化,使镀液稳定。光亮剂的光亮效果是一个综合效应,能增大阴极极化,在较宽范围内得到光亮镀层,并且光亮剂的加入不会改变三价铬镀铬的电结晶行为,仍遵循瞬时成核机理。 3.全硫酸盐体系三价铬电镀液及铬层性能的测试 采用了若干种行业标准的检测方法,对全硫酸盐体系三价铬镀铬的镀液和镀层的一些性能分别进行了检测。检测结果表明,全硫酸盐体系三价铬镀铬的镀液和镀层的多项指标均能达到生产的需求。而且对比实验表明:三价铬镀铬液的性能优于六价铬镀铬液。 4.三价铬电被铬的阳极研究 利用小槽实验及Hun Cell实验分别对石墨、不锈钢和钉钦阳极的实际 使用效果进行了研究并作了对比。其中重点讨论了钉钦阳极。通过涂刷、干 燥和热氧化制得钉钦阳极,并对它的累计使用寿命及电化学方面的性能进行 了测试。研究结果表明,它的累计使用寿命长,析氧性能好,减缓了C尸’向Cr卜 地转化,也有利于镀液的稳定,适合做三价铬镀铬的阳极材料。


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