氯化物型體系鍍Cr-Ni-Fe 不銹鋼合金鍍液組成及工藝條件見表11-2。
1. 配方1 (見表11-2)的說明
本配方由長沙中南大學何湘柱提出。詳見他的專著:《電沉積非晶態Fe-Ni-Cr合金工藝研究》。他采用直流電流的方法獲得了光亮致密的非晶態Fe-Ni-Cr合金鍍層。非晶態材料是一種具有微觀近程有序、遠程無序結構的材料,具有較高的硬度和耐磨性,優良的耐酸耐堿腐蝕性能,光滑平整的外觀。
鍍液的pH保持在2.5左右。pH過低,析氫嚴重,鍍層質量不好,不利于鉻的沉積。pH過高,Cr3+易發生聚合反應,鉻離子在電極表面放電阻力增大,鍍層中鉻含量下降,鍍層邊緣出現黑色沉積物,鍍層耐蝕性能下降。
檸檬酸三鈉含量為80g/L,作為配位劑,形成配合離子,改變鐵、鎳、鉻離子的活度,從而改變它們的電位,使其相互接近以達到共沉積的目的。
氯化物體系的導電性能好,是其優點,但在陽極上析出大量的氯氣,造成環境污染,腐蝕設備,特別是使用不溶性陽極,如鉑,或鍍鉑的鈦陽極,或石墨板,鍍層色澤較暗,沉積速率較慢。這可通過添加添加劑(糊精8g/L)以改善色澤亮度,提高電流效率。在溶液中保持較高的含量如50g/L時,有抑制氯的析出的作用。
2. 配方2 (表11-2)
該配方的氯化鉻的含量較高,達到250g/L,并加入有氯化鋁作為導電鹽,在pH較低(0.2~0.3)的范圍內,陰極電流密度可開到25~30A/d㎡,使合金鍍層的鉻含量可達到3%~29%,鎳含量8%~54%,鐵含量37%~89%.
3. 配方3 (表11-2)
在配方3中含有溴化銨15g/L,溴離子具有抑制Cr3+被氧化為Cr6+的作用。因為鍍液中有少量六價鉻的存在,即會影響鍍層質量,并使沉積速率下降,溴離子含量大于0.8g/L時,即能抑制六價鉻的產生,適當的Br-濃度為4~24g/L,此外,Br-也能抑制氯的產生。當Br-為6~10g/L時,氯的析出即被抑制。在配方中還含有甲酸鈉68g/L,也是良好的氯氣抑制劑。
鍍液中含有硼酸,使鍍液的pH保持穩定,它也有抑制氯氣析出的作用,當硼酸含量達到30g/L時,氯的析出即被抑制。硼酸還有提高覆蓋能力的作用。當硼酸含量低于6g/L時,覆蓋能力很差,隨著含量的增加,覆蓋能力提高。硼酸的含量可達到飽和60g/L時使用。
鍍液中含有甘氨酸37.5g/L,甘氨酸作為配位劑,與Fe2+形成配離子,導致Fe2+陰極極化增加,析出電位負移,從而達到共沉積,當甘氨酸濃度含量高時,也可與Cr3+配合作用,使鉻的鍍層含量下降。