替代电镀

电镀铬是一种传统的表面电镀技术,已经应用长达 70 多年之久。镀铬层硬度高、耐磨、耐蚀并能长期保持表面光亮,并且工艺相对比较简单,成本较低。长期以来,铬镀层除了作为装饰涂层外,还广泛地应用作为机械零部件的耐磨和耐蚀涂层。电镀硬铬镀层技术常常用来修复破损部件。

介绍

电镀铬是一种传统的表面电镀技术,已经应用长达 70 多年之久。镀铬层硬度高、耐磨、耐蚀并能长期保持表面光亮,并且工艺相对比较简单,成本较低。长期以来,铬镀层除了作为装饰涂层外,还广泛地应用作为机械零部件的耐磨和耐蚀涂层。电镀硬铬镀层技术常常用来修复破损部件。

然而,电镀硬铬工艺会导致严重的环境问题。导致环境问题的不是铬本身, 而是镀铬过程。铬是不活泼的元素,可以安全地用于日常用品乃至人工关节等。 主要问题是镀铬工艺使用的铬酸溶液,产生含 Cr(VI)酸雾和废水。因此,各国对 镀铬工艺的限制将会越来越严。比如,美国将现行的六价铬的空气排放标准从 0.1Mg/M 3 降低到 0.0050~0.0005Mg/M 3 。而据美国海军部门估计,单是美国海军在实施该标准后需要 2200 万美元一次性投资用于更新设备等,而以后每年就要花费 4600 万美元作为收集、处理等的费用。


电镀硬铬镀层还有其他一些缺点

(1) 电镀硬铬镀层的硬度一般为 HV 0.3 800~900,远不及一些陶瓷和金属陶瓷材料的硬度高和耐磨性好,而且硬铬镀层的硬度在温度升高时会因其内应力的释放而迅速降低,其工作温度也只能是低于 427℃,因此难以适应现代机械高温、高速下的工作要求。

(2) 镀铬层内存在微裂纹,不可避免地会产生穿透性裂纹(如图 1),导致腐蚀介质从表面渗透至界面而腐蚀基体,造成镀层表面出现锈斑甚至剥落。

(3)电镀工艺沉积速度慢(约 25μm/h),镀 0.2~0.3MM 厚的镀层往往需要 2~3个班的时间,也不利于厚镀层的应用。

因此,人们一直努力寻找替代电镀硬铬的涂层工艺。随着近年来涂层技术的 不断发展,已经有一些涂层的使用效果证明比电镀硬铬层更清洁、更有效,甚至 成本更低。这些涂层技术包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、激光涂 层技术和热喷涂技术等,其中超音速火焰喷涂(HVOF)的涂层的成本与电镀硬 铬镀层相当,一些粉末材料已经比电镀成本低,并且仍在不断降低,而电镀硬铬 镀层成本则在不断上升,更重要的是热喷涂涂层技术在纺织机械、造纸、航空方 面已经取得了成功的应用。

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