三价铬镀铬自1854年Bunsen发表第一篇论文以来,迄今已有100余年历史,由于有些技术问题难以突破,因此进展比较缓慢。至20世纪70年代,随着科学技术的发展和化学原料的增多,以及人们对环保意识的进一步增强,三价铬镀铬研究又提到电镀工作者议事日程上来了。1974年英国发表了 Alecra-3的
三价铬镀铬工艺,并于1975年申请了一份用
三氯化铬作主盐的三价铬镀铬专利,即Alecra-3000。1981年,英国开发了硫酸盐的环保铬(Envir0-chome)的三价铬镀铬工艺。该工艺采用选择性离子隔膜将阴极区域和阳极区域分开,这样可避免
阳极板上氧化成的
六价铬对
三价铬镀液带来的危害:几乎同时,美国Harsha0公司也开发了Tri-chrome三价铬镀铬工艺。
(1)毒性低,
废水处理容易。据报道三价铬的毒性只有六价铬的1/100,而且在电镀过程中不产生六价铬酸雾。镀液浓度低,只有六价铬镀液的1/7左右,因而带出镀液量少,废水处理也容易。
(1)色泽不像
六价铬镀液中取出的呈青白色,而是带有不锈钢的黄白色,因而难以使用户接受。
(2)镀层的厚度只能达到3μm,不能再增厚,因此不适合
镀硬铬。
(4)镀层的镀态硬度虽较低(HV600~900),但若经一定的温度热处理后,硬度可达到HVl200~1800,耐磨性也大大增强。我们知道,这一硬度值已经大大超过了六价铬
镀铬层。
乌克兰国立化学技术大学在研制三价铬镀铬溶液的同时,还研究了三价铬镀铬的机理。配方主盐用
硫酸铬钾,作为
配位体的有
甲酸、
草酸和醋酸铵,作为
缓冲剂和导电添加剂的有
硼酸、
硫酸铝、
硫酸钠和
硫酸铵。,
三价铬镀液中三价铬离子在阴极上放电是分步进行的。含有相对稳定的二价铬
络离子的化合物,其放电速率明显加快。研究还表明,某些
有机硫化合物对二价铬离子放电有催化作用,如添加0.05g/L的
硫代甲酰胺到草酸镀液中,
电流效率可增加8%~12%。
俄罗斯科学院物理化学研究所研制的三价铬镀液也是用的硫酸盐,以草酸作为三价铬的配位
络合剂,以硼酸作为缓冲剂。含有10个
结晶水硫酸铬的浓度为100g/L,以铂或钛一铂作阳极。在
草酸溶液的
三价铬镀液中未发现
六价铬离子,而且获取的是具有塑性和没有裂纹的铬镀层。镀液的覆盖能力极佳,电流效率可达30%~35%。如果加入氟离子,则电流效率还会进一步提高,可达43%;沉积速率达1.5~2μm/min。作为硬铬镀层,厚度可达到50μm。从该三价铬镀液中获取的铬镀层光亮,外观较青白,已接近六价铬镀液中镀取的色泽。
由于三价铬镀铬一些难以解决的问题已基本得到了解决,因此近几年国外投入工业化生产也日渐多起来,尤其在北美洲,
三价铬电镀工艺应用最多,已发展到100多家电镀公司在采用该工艺,镀液的体积已达到近3×105L。国内发表的
三价铬研究文章也不在少数,其中
哈尔滨工业大学对此工艺的研究比较多,但大都停留在实验室阶段