什麼是鍍鉻？它的工作原理是什麼？

什麼是鍍鉻？

鍍鉻是一種 電鍍工藝 其中，一層鉻沉積在金屬基底上。 鉻是一種銀白色金屬，略帶藍色色調。 金屬鉻暴露在空氣中時很容易鈍化，在其表面迅速形成一層極薄的保護性氧化膜。

從電化學角度來看，鍍鉻層在鋼、鋁或鋁合金等材料上沉積時，會起到陰極鍍層的作用。 鋁合金但當應用於銅和銅合金時，它是一種陽極電鍍。值得注意的是，鍍鉻層在空氣中能長時間保持其原始光澤，具有極佳的反射率和裝飾效果。除了美觀之外，它還具有高硬度、強熱穩定性和優異的耐磨性，使其成為不可或缺的工業塗層。

鍍鉻的特性

單層鍍鉻層本身就含有微裂紋且具有多孔性，這意味著它通常不適合單獨用作主要的防腐層。為了消除這種多孔性並增強對基體金屬的保護，電鍍系統通常採用多層鍍層，例如銅鎳鉻鍍層、多層鎳鉻鍍層或雙層鍍鉻鍍層。

鍍鉻層具有很高的硬度，其硬度範圍可達 400 至 1200 HV，具體數值取決於鍍液的化學成分和製程條件。此外，鍍鉻層還具有極低的摩擦係數，其乾摩擦係數在所有金屬鍍層中名列前茅。 鉻層具有高硬度和低摩擦係數的結合，使其具有優異的耐磨性。

塗層具有優異的化學穩定性，對鹼、硫化物、硝酸和大多數有機酸均呈惰性。但是，它可被氫鹵酸（如鹽酸）和熱硫酸溶解。

鍍鉻層也具有良好的熱穩定性。加熱至 500 °C 以下時，其光澤和硬度不會有顯著變化。溫度高於 500 °C 時開始出現氧化和變色，溫度超過 700 °C 時硬度開始下降。

在可見光範圍內，鉻的反射率約為65%，介於銀和鎳之間。由於鉻鍍層不會失去光澤，因此即使長時間使用也能保持其高反射率。

鍍鉻的種類

鍍鉻工藝有很多種不同的工藝，這裡根據其主要應用進行分類：

1.裝飾鍍鉻

這通常被稱為裝飾性鍍鉻。這種鍍層薄而光亮，美觀大方，通常作為多層鍍層系統的最外層。為了在鋼基材上提供有效的防腐蝕保護，必須先塗覆一層足夠厚的中間層，例如銅鎳合金層。最終的鍍鉻層非常薄，通常為0.25至0.5微米。經裝飾性鍍鉻處理的拋光錶面呈現銀藍色光澤，能夠抵抗大氣中的氧化變色。 它廣泛用於汽車、自行車、家電和消費五金行業的零件保護和裝飾。

2. 鍍硬鉻

硬鉻因其極高的硬度和耐磨性而備受青睞，可顯著延長切削刀具、拉拔模具、模架、軸承、軸、齒輪和量規等工業部件的使用壽命。它還可用於恢復磨損零件的尺寸精度。硬鉻層的厚度通常為 5 至 50 微米，但對於要求極高的應用，厚度可達 200 至 800 微米。鋼製零件通常不需要中間鍍層，但如果需要特定的耐腐蝕性能，也可以使用中間鍍層。

3. 不透明鍍鉻

這種鍍鉻層呈乳白色，反射率低。它具有良好的延展性、低孔隙率和柔和的色澤。雖然其硬度低於硬鉻或裝飾鉻，但其優異的耐腐蝕性使其成為測量工具和儀錶板的理想選擇。為了提高其硬度，可以在不透明層上再鍍一層硬鉻，形成雙層鍍鉻系統，從而結合兩種鍍鉻層的優點，適用於既需要耐磨又需要耐腐蝕的部件。

4. 孔鍍鉻

此製程利用鉻層固有的微裂紋結構。在初步硬鉻處理後，表面會經過機械、化學或電化學蝕刻工藝，以加深和拓寬裂紋網絡。這使得鉻表面覆蓋著更寬的溝槽，不僅保留了硬鉻的優點，還能有效地儲存潤滑介質，防止乾燥運轉，並顯著提高零件的抗摩擦和耐磨性能。此製程常用於內燃機汽缸汽缸體和活塞環等重載滑動摩擦表面。

5. 鍍黑鉻

黑鉻鍍層呈黑色，光澤均勻柔和，具有優異的防眩光（吸光）性能。其硬度相對較低，通常為 130 至 350 HV，但在相同厚度下，其耐磨性為亮鎳的 2 至 3 倍。其耐腐蝕性與標準鉻相當，主要取決於底層厚度。黑鉻具有良好的熱穩定性，在 300°C 以下不會變色。黑鉻常用於航空儀器、光學設備的零件，以及作為太陽能吸收板的保護性和裝飾塗層。

鍍鉻工藝

電鍍鉻生產過程中容易產生鉻酸霧，因此有環境和安全風險。操作人員必須穿戴個人防護裝備，所有廢水和廢氣都必須經過嚴格處理，以符合排放標準。典型的製程包括鍍前應力消除、脫脂和酸洗、實際鍍鉻以及鍍後氫脆消除。根據零件類型和具體要求，某些步驟可能會被省略或修改。

1. 緩解壓力： 此步驟主要針對易產生內應力的高強度鋼零件。將零件放入烘箱中進行低溫回火處理，以消除製造過程中產生的殘餘應力，並防止電鍍條件下變形或塗層剝落。
2. 脫脂和酸洗： 該製程包括使用鹼性溶液徹底去除油脂和有機污染物，然後用水沖洗。之後，將零件浸入稀酸溶液中，以去除氧化皮和鏽跡，從而活化基體金屬表面。
3. 銅鍍層： 銅層作為主要底塗層，利用其流平性能來填充輕微的表面缺陷，並為後續鎳層的優異粘合提供堅固的過渡層。
4. 鍍鎳： 鎳層在鉻體系中提供主要的抗腐蝕性，起到抵禦環境侵蝕的保護屏障作用。
5. 鍍鉻： 將工件作為陰極浸入鉻酸溶液中，並施加高電流密度進行鉻層電沉積。此製程對電解液溫度和電流密度非常敏感。
6. 氫脆緩解： 由於氫原子在電鍍過程中會滲入鋼基材並導致脆性斷裂，因此這項必要的安全步驟包括立即將零件加熱到低溫，以驅除滯留的氫，從而恢復基材的延展性和韌性。
7. 烘乾： 最後，使用熱風或脫水油對零件進行乾燥，以徹底去除零件表面和塗層孔隙中的任何殘留水分或溶液，從而確保最終的美觀品質並防止二次氧化。

鍍鉻製程選擇指南

在為零件選擇鍍鉻製程時，應遵循以下原則。

裝飾性鍍鉻常用於一般或工業大氣環境下的內部部件，起到保護和裝飾作用。它應始終以多層鎳或銅鎳合金鍍層作為中間層。

硬鉻可用作運動摩擦部件的抗磨損保護層。通常建議使用鎳或不透明鉻層作為中間塗層。對於嚴苛的海洋大氣環境，建議在電鍍後進行孔隙密封處理。

鍍鉻適用於以下要求的零件：

• 高反射率。
• 持久的裝飾光澤。
• 高耐磨性。
• 恢復磨損部件的尺寸。
• 防止粘附或附著在塑膠和橡膠等材料上。

以下部件不應選擇鍍鉻製程：

• 工作溫度超過 650°C 的零件。
• 在礦物油中運行的部件。

關於 Getzshape

Getzshape 提供符合全球標準的精密加工零件，包括硬鉻和裝飾鍍鉻解決方案。我們嚴格遵循 ASTM B177 等標準，承諾為全球工程師提供關鍵零件所需的卓越耐磨性、高硬度和尺寸精度。 聯絡我們 開始你的專案。