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镀铬溶液分散能力

发布时间:2012-10-19   

    铬酸镀液分散能力较差,通常涉及到三种不同但又相关的现象:(1)覆盖能力;(2)分散能力;(3)光亮电镀范围(先前讨论过)。由于它们的紧密关系,分散能力和覆盖能力两术语常常被错误地认为两者同义。这也许是因为当镀液分散能力较差时,通常覆盖能力也较差,反之亦然。

    覆盖能力

    镀铬溶液的覆盖能力(CP)是指在不同电流密度下(CD)整个阴极表面上开始沉积的能力。其他镀液可能允许在很低电流密度下电沉积,但铬通常在不低于1A·dm-2(10A·ftq)下沉积,该最低沉积电流密度取决于电镀操作条件。低于极限电流密度有时形成一种多色非金属膜层。它具有彩虹般外观,彩虹亦为一这种麻烦现象的有趣代名词。据L.C.pan所述[99],通常使用不同棱角和不同边长的角形阴极和槽形阴极以及切口槽确定覆盖能力。

    覆盖能力由电解条件、电解液性质、所有的前处理以及基体金属的表面情况所决定。覆盖能力随电流密度的增加而改善,它尤其适用于电镀铬。因而在短时间内以高于正常电流密度的电流进行电镀(“闪镀”),然后在零件完全覆盖铬镀层后调整电流密度至正常电流密度电镀。铬镀液在铝和铝合金上的覆盖能力较差(与铜或铁相比),但可以利用合适的中间层进行改善,在铁上比在铜或镍上的覆盖能力好。

    分散能力

    镀液在阴极表面形成均匀镀层的能力用来衡量它的分散能力(TP)。在铬电镀液中影响TP的主要因素是初次电流分布、极化作用、二次电流分布以及阴极效率。初次电流分布随体系的几何性质而变,即与阳极相对的阴极形状和距离有关。体系的电化学性质将初次电流分布转化为二次电流分布,铬沉积中所有影响极化的因素决定二次电流分布。极化是指阴极上的电势变化,这主要归因于浓度梯度和电化学反应速度,并且铬相当稳定。总的说来,极化随电流密度的增加而增强。随着高电流密度区极化作用的增强,产生更加均匀的二次电流分布。但遗憾的是,在镀铬中,阴极电流效率随电流密度的增加而增加,它对金属沉积分布的影响将抵消任何极化带来的好处。镀铬操作中,覆盖能力通常是通过提高槽液的温度和电流密度来改善。与覆盖能力相反,较高比值的镀液具有更好的分散能力。增加阴极与阳极的间距对电镀有利,但这通常需要更高的工作电压,为了获得充分的覆盖层,必须在开始阶段采取高电流闪镀。对于不规则阴极,电流分布较宽,在角、棱以及与阴极距离较近处电流密度较高,在凹槽、凹角、凹面以及距离阳极较远处电流密度较低。可以确信,高电流密度区的阴极电流效率较高,获得的镀层较厚,而低电流密度区镀层较薄。

    因此,光亮镀铬中与分散能力相关的主要变量是电流效率和光亮电镀范围。如果在一定条件下的尽可能宽的光亮电镀范围,而且使用的平均阴极电流密度接近光亮区的阴极电流密度上限,则可以获得最好的分散能力。

    在常规分散能力的电解槽中,氰化镀铜槽液的分散能力较好,其比值为20%~40%,而大多数镀和酸性镀铜槽液比值接近于零。电镀铬的分散能力接近于-13%,最差条件时为-100%甚至更低[7,97,100]。镀铬溶液的相对分散能力通常由赫尔槽试验经验测试,该试验将在下章中阐述。