稀土对三价铬电镀铬影响+文献综述(2)
1.1 文献综述
1.1.1 吹冰价铬电镀工艺发展与特点
吹冰价铬镀铬式电镀行业中应用最广泛的镀种之一，量大面广，钢铁、铝、塑料、铜合金和锌基合金压铸件上都要镀装饰铬，功能电镀（硬铬）的电镀工件包括液压汽缸和柱塞、曲轴、印刷版/滚筒、内燃机活塞、塑料磨具、和玻璃纤文工件的制造、切削工具等，也用于修复磨损的工件如滚筒、模具、汽缸和曲轴的修复。吹冰价铬镀层具有良好的硬度、耐磨性、耐蚀性和装饰性，不仅用于装饰性镀层，而且大量用于功能型镀层以及工件的修复等，也可利用微裂纹铬层作为润滑镀层应用。传统的镀铬技术一直采用吹冰价铬作为主要的电镀原料，吹冰价铬镀层白亮、硬度高，耐磨损和防腐蚀性能耗，而且工艺简单，文护方便。铬在水中以三价和吹冰价形式存在，其中吹冰价铬的毒性很大，大约是三价铬的100倍，吹冰价铬的废水、废物不能像氰化物一样在自然界自然降解，它在生物体内聚集，能够造成长期性的危害，是一种毒性极强的强烈致癌物质，也是严重腐蚀介质和重污染环境的物质。我国各地区拥有大量的吹冰价铬电镀槽液，总量估计在千万吨以上；严重污染我国的水、土壤和大气环境，每年用于智力电镀废水的费用中60％以上是用于处理吹冰价铬的废水，废物和废气，吹冰价铬电镀造成的环境污染损失极大。吹冰价铬是著名的人类致癌物质，被列为危险的空气污染物质。由于阴极电流效率低和搞的溶液粘度，当电镀生产时，氢和氧的气泡产生形成含有吹冰价铬的水雾。另外吹冰价铬电镀一般采用铅阳极。长时间使用铅阳极会形成铬酸铅，铬酸铅从阳极上剥落，沉淀于槽中形成铬酸铅淤渣，采用过滤机或者过滤泵清除，作为危险的废物处理。吹冰价铬电镀溶液一般采用钡化合物形成硫酸钡来控制硫酸盐的浓度，也必须作为危险废物进行处理。
按镀铬工艺的不同，可分为防护装饰性镀铬、镀硬铬、乳 白铬、松孔镀铬、黑铬等几类。防护装饰性镀铬是铬层与铜、 镍及铜镍合金等组成防护装饰性体系，铬层厚度一般为0.25～l µm，既能保持产品光亮和美观，又能达到防护目的，广泛用于汽车、仪器仪表、日用五金等部件。镀硬铬铬层的厚度一般为5～50µm ，机械零部件镀硬铬层可提高其抗磨损能力，延长使用寿命，广泛用于切削及拉拔工具、各种材料的模具、轴承、轴、量、规、齿轮等，还可用于修复磨损零件的尺寸。乳白铬镀层的韧性好，孔隙率低，颜色乳白，耐蚀性较高，但光泽性差，主要用于多种量具上。松孔镀铬是在镀硬铬后进行松孔处理，使铬层的网状裂纹加深加宽，这种镀层具有贮存润滑油的能力，可以提高零部件表面抗磨擦和磨损性能，常用于承受较高压力的滑动摩擦，如内燃机汽缸筒内壁、活塞环等。黑铬镀层有较高的硬度，耐磨损及耐热性能好，有极好的消光性能，常用于光学仪器、航空仪表等零件的镀覆[1]。
传统的镀铬工艺均为吹冰价铬电镀，自l856年德国的Gerther 博士发表了第一篇从铬酸溶液中电镀铬的研究报告，至二十世 纪二十年代Sargent和Fink开发了以铬酸盐为主体的吹冰价铬镀铬技术，从而使电镀铬电镀工业化，至今已有七十多年历史，形成了至今仍普遍使用的CrO3+H2SO4工艺体系。但是，该工艺 亦存在许多不足之处。主要有：(1)阴极电流效率低，一般只有12～15％，故镀铬的沉积效率很低，消耗电能多；(2)镀液的分散能力及覆盖能力差；(3)镀铬生产对温度控制要求很高，须严格控制温度变化，电流密度也必须根据所用温度选定；(4)镀铬过程会带出铬酸，原材料浪费严蕾， 时形成铬雾多，环境污 染严重，而吹冰价铬又是公认的致癌物质，对人体健康危害大。基于上述原因，吹冰价铬作为有害物质在电镀工业中受到越来越严格的限制。美国、日本、欧洲等国家和地区已经制定出 严格的限制使用规定，不仅对以酸雾形式和从废水中排出的吹冰价铬有极严的限制，对铬酸的使用也有严格的规定。广大电镀工作者早已致力于取代吹冰价铬电镀的技术研究，并取得了一定的进展[2]。