H59黄铜表面发黑镀旱内铬.docVIP

H59黄铜表面镀黑铬新工艺研究 摘要：电镀方法制备黑铬镀层是进一步提高黄铜耐磨性及降低光学仪器中黄铜对光的反射率的有效途径。本研究是在H59黄铜的表面通过电镀黑铬方法制备铬镀层以达到表面改性的目的。实验中，黄铜通过超声波清洗、碱性除油、酸洗、活化的前处理后采用成分不同的镀液配方施镀。本研究在总结镀铬工艺成功经验的基础上，对黄铜进行了镀前表面活化，通过多次实验得到活化液最佳配方为60%磷酸、8%硝酸混合溶液，该活化液能有效去除黄铜表面的钝化膜，且对黄铜基体的腐蚀小。经过多次试验得出结论：将试样在碱液中碱洗3分钟，活化三分钟，采用电流密度为35mA时得到的镀层最光亮、均匀，晶粒细致。通过电镀前后试样重量差计算沉积效率，利用光学显微镜对镀层进行了金相组织分析，采用扫描探针显微镜（AFM）对镀层表面形貌进行观察，利用x衍射技术（XRD）对镀层的物相结构进行分析，用维氏硬度计测定镀层的硬度，最后用电化学分析仪测试镀层的极化曲线，为在室温条件下黄铜镀铬工艺提供了可靠的数据。 目 录 1 引言 1 1.1 黑铬镀层的组成及其性能 1 1.2 镀黑铬工艺的应用及发展现状 1 1.3 镀黑铬工艺过程的研究 2 1.4 课题要研究或解决的问题 4 2 实验方案与设备 5 2.1 实验材料 5 2.2 实验方案 5 2.3 主要设备及简介 6 3 电镀过程 8 3.1 试样前处理 8 3.2 电镀 10 4 镀层分析 12 4.1 沉积效率分析 12 4.2 镀层显微形貌分析 13 4.3 原子力显微形貌分析 14 4.4 黑铬镀层物象分析 15 4.5 镀层显微硬度分析 15 4.6 腐蚀极化曲线分析 16 结论 18 1 引言 黄铜的表面镀黑铬处理一般是通过用化学法在其表面生成一层黑色的表面膜。它在光学仪器、无线电工业以及工艺品加工过程有着广泛的应用。黄铜的表面镀黑铬处理主要目的是消光、装饰和防腐[1]。 黄铜表面采用镀黑铬的发黑工艺其性能特别优良。黑铬是镀铬体系中一种特殊的镀种，它与其他镀铬层的差异在于镀层为黑色，但并不是沉积出的金属铬发黑[2]。黑铬是在具有强氧化性的铬酸中，经过强烈的电子得失而获得的金属铬弥散在三氧化二铬水化物中，形成嵌件式的镀层。该镀层呈树枝状结构，结晶疏松，对入射光波全部吸收，致使镀层呈黑色。黑铬层中金属铬含量约占65%-75%，其余为三氧化二铬水化物及少量的碳、氢、氮元素。 1.1 黑铬镀层的组成及其性能 镀层组成结构：黑铬镀层是由金属铬和铬的氧化物组成的，根据结构分析其氧化物的形式主要为Cr2O3。 镀层硬度:130-360HV。 镀层耐磨试验:经英制“REL”耐磨机测定在10000次以上。 镀层的结合力:镀层经120℃烘15分钟，弯曲90度无镀层剥落。 镀层耐腐蚀性能: 黑铬镶层的耐腐蚀性能基本上与常规的铬镀层相同，对于装饰性黑铬层，更是不成问题。但黑铬层直接镀在不同的基体材料上，其耐腐蚀情况是不同的。 1.2 镀黑铬工艺的应用及发展现状 黑铬层耐蚀性、耐久性及对太阳能吸收的功能都很强。黑铬的硬度虽然只有130HV-360HV，但它的耐磨度与常规镀铬层相似[3]。黑铬层的热稳定性很高，在485℃的条件下工作无明显的外形变化。因此，黑铬被广泛地用于航空航天、汽车、光学仪器、仪表、照相器材、武器装备、日用品消光及装饰性电镀等领域。黑铬是吸收太阳能的镀层，属国家提倡的节能领域，它可以为家庭取暖、热水供应、能量储备等领域大显身手，为人类节能作出应有的贡献。黑铬镀层的主要功能除防护外还能吸收光线、防止反光，所以大多应用于仪器仪表，尤其是光学设备。就外观而言，黑色镀层纯正而又有金属质感，极富装饰性[4]。鉴于黑铬镀层诸多的优越性能以及其广泛的应用，国内外对镀黑铬工艺都有广泛的研究。 国内黑铬镀液大多采用铬酸—硝酸盐—硼酸型工艺。近年来上海市轻工业研究所和广州电器科学研究所也发表了新的黑铬电镀工艺。国外黑铬电渡工艺发展较早，1933年Siemers Halho首先取得了以醋酸为催化剂的黑铬镀液[5]。随后Qualey提出了在铬酸一醋酸镀液中添加偏钒酸盐和镍盐以改进黑铬镀液性能的配方。1959年A·K·Graham提出了含氟阴离子的黑铬镀液。这种添加剂可以改进黑铬镀层的均匀性。从五十年代后期至七十年代后期，虽然电镀研究者对黑铬镀液的添加剂作了很多的试验，但对黑铬工艺并无重要改进[6]。七十年代末，由于三价铬镀铬工艺取得了突破，随后也开发了三价铬电镀黑铬工艺配方。1978年英国BNF公司率先取得了三价铬电镀黑铬工艺的专利，为解决六价铬公害问题开创了一条新的道路。1983年日本生驹宗久等人发表了以三价铬为基础的黑色铬钴合金工艺[7]。 1.3 镀黑铬工艺过程的研究 1.3.1 前处理