[转帖]三价铬镀铬简述

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三价铬电镀作为最重要、最直接有效的代六价铬电镀工艺，无论从工艺性能或环境保护上都比六价铬电镀具有无可比拟的优越性，研究其从装饰性和功能性上取肛六价铬电镀已是刻不容缓。尽管对三价铬研究从没停止过，但直到七十年代才取得突破性进展，成功推出三价铬电镀的产品和工艺。

真正意义上获得生产应用的是1974年Albright&Wilson公司推出的Alecra-3工艺和稍后改进型的Alecra-3000工艺。该工艺以甲酸盐作络合剂，配合其它成份，如主铬盐、导电盐、润湿剂等，在适当的工艺条件下可以获得3µm以下的三价铬镀层，镀层耐蚀性、硬度不差于六铬镀层。七十年代OMI公司对甲酸盐体系三价铬镀铬时如何增加走位能力、消除金属杂质离子的干扰，如何抑制镀液中的六价铬的生成申请了一系列的专利。与此同时，该公司还提出使用铁氧体阳极与石墨阳极配合可抑制Cr³⁺在阳极氧化成Cr⁶⁺。而此前的研究者均采用石墨作阳极，Cr³⁺在阳极氧化成Cr⁶⁺难以避免，从而限制三价铬镀液长期稳定的使用。

IBM公司则选择了不同的体系进行三价铬电镀的研究。该公司以高氯酸盐作主盐，硫氰酸盐作络合剂开始研究，之后又对以硫酸铬或氯化铬作主盐，硫氰酸盐为主络合剂，氨基酸为辅络合剂，主盐浓度甚至可低达0.03mol/L的三价铬电镀体系进行了研究。同时，该公司还推出了全硫酸盐体系的双槽电镀工艺，利用离子渗透性薄膜分开电解液为阴极室和阳极室，阳极液为三价铬镀液，阳极液为硫酸或硫酸盐。双槽电镀方法既可以避免有害气体（如卤气）的析出，又可以杜绝Cr³⁺在阳极氧化成为Cr⁶⁺，同时还为阳极材料的选择提供了方便。若添加含S化合物于上述电解液中，则可增加沉积速度，控制镀取不同厚度的镀层。

进入八十年代以后，Atotech对甲酸体系三价铬镀铬进行了详细的研究，就电镀时如何利用阳离子交换树脂去除金属杂质、再生三价铬镀液申请了专利。Canning公司结合自己的研究成果申请了涂层阳极在三价铬电镀中的应用专用。国际铅锌研究机构主要致力于以次磷酸盐作络合剂时，添加F^-改善低温镀性，提高电流效率，添加硫化物提高镀速，三价铬镀后处理以及三价铬镀黑铬等方面的研究。

三价铬镀铬不易镀取厚铬，其主要原因有以下几点：（1）镀液PH值，特别是阴极表面附近层的PH值的升高导致形成Cr(OH)₃胶体，阻碍三价铬镀层的继续增厚；（2）Cr³⁺的水解产物发生羟桥、聚合反应，形成高分子链状凝聚物吸附在阴极，阻碍Cr³⁺的还原；（3）Cr³⁺还原的中间产物Cr²⁺的富集，对Cr³⁺羟桥反应引发和促进作用；（4）持续电解过程中Cr³⁺的活性络合物的逐步减少和消失。Sharif等在氨基乙酸体系中采用提高镀液循环速度、降低PH值、提高活性络合物浓度等方法可实现以100～300µm/hr的速度镀取三价铬的厚镀层；Ibrahim等则在以尿素作络合剂的三价铬镀铬的体系中，通过添加甲醇和甲酸，可以以50～100µm/hr的速度镀取三价铬；Hong等则采用双槽电镀工艺，通过添加三种羧酸作络合剂，镀取了50～450µm厚性能良好的三价铬镀层；美国商业局和Atotech公司也分别镀取了厚度100～450µm的三价铬镀层。

三价铬厚铬镀层一般均有裂纹，但未贯穿基底，镀层中往往夹杂有C等杂质元素，呈现非晶或微晶结构。镀层一般耐蚀性较好，硬度在600～900Hv之间，若经适当温度的热处理，硬度可增加到1200～1800Hv，耐磨性也大大增强，能较好地满足镀硬铬的要求。

三价铬电镀工艺发展至今，其装饰性电镀工艺研究已经进入逐渐完善成熟的时期，生产应用不断扩大。国外著名的电镀吴加剂研究和销售公司，如Atotech、MacDermid等都相继在中国推出了三价铬电镀工艺。广东地区许多的电镀厂由于环保监管力度的不断加大而对三价铬电镀越来越感兴趣，但由于进口产品的价格较高、工艺不够稳定等原因，大规模的推广应用仍有困难。而在三价铬镀硬铬方面，据报道北美已有超过30%的工厂开始使用三价铬代替六价铬来电镀，国内则尚未见报道。由此可见，三价铬电镀在国外的研究和发展都遥遥领先于国内。而随着国外三价铬电镀工艺成功进入中国市场和国内对环境保护的日益重视，六价铬电镀越来越受限制。三价铬电镀在这种外逼内需的强力拉动下，必定又会掀起一股新的研究和应用热潮。