表面镀铬作为一种重要的表面处理技术,在工业生产和日常生活中都有着广泛的应用，镀铬层以其独特的外观、优异的性能，为各种零部件和产品带来了诸多优势，从汽车的装饰件到机械制造中的耐磨部件，从精密仪器到日常用品，表面镀铬无处不在，它不仅提升了产品的美观度，更显著改善了其耐腐蚀性、耐磨性等关键性能，深入了解表面镀铬技术，对于提高产品质量、拓展材料应用范围以及推动相关产业的发展都具有重要意义。
表面镀铬工艺概述
（一）镀铬原理
镀铬过程是一种电化学过程,在镀铬槽中，以铬酐（CrO₃）为主要成分的电解液，在直流电场的作用下发生电离，铬酐在水中会离解产生CrO₄²⁻、Cr₂O₇²⁻等离子，当工件作为阴极放入镀铬槽中，阳极一般采用铅锑合金等不溶性阳极时，在阴极表面发生一系列的电化学反应，氢离子在阴极得到电子还原成氢气析出，同时六价铬离子也在阴极获得电子逐步还原成三价铬离子，最终三价铬离子进一步得到电子被还原成金属铬，沉积在工件表面形成镀铬层。
（二）镀铬工艺步骤
- 镀前处理
- 除油：工件表面通常会有油污等杂质，这会影响镀铬层与基体的结合力，常见的除油方法有化学除油、电化学除油等，化学除油是利用碱性溶液与油脂发生皂化反应，将油污去除；电化学除油则是在碱性溶液中，通过施加电流，利用电极反应加速油污的去除。
- 除锈：如果工件表面有锈迹，需要进行除锈处理，可以采用化学除锈剂，如盐酸、硫酸等酸液与铁锈发生化学反应，将铁锈溶解去除，也可以采用机械除锈的方法，如喷砂、抛丸等，通过高速喷射的砂粒或弹丸冲击工件表面，去除锈层。
- 活化：活化处理是为了在镀前使工件表面形成一层活性的微观状态，有利于镀铬层的沉积，一般是将工件在稀酸溶液中浸泡一定时间，去除表面的氧化膜等，使表面处于活性状态。
- 镀铬
- 镀液配制：镀铬液的主要成分是铬酐，同时还需要添加一些辅助成分，如硫酸、氟化物等，硫酸的作用是促进镀铬层的沉积，提高镀铬的效率和质量；氟化物可以改善镀液的性能，提高镀铬层的光亮性和均匀性等，镀液的浓度、温度、pH值等参数对镀铬过程和镀层质量都有重要影响。
- 电镀操作：将经过镀前处理的工件悬挂在镀铬槽内，连接好阴极，阳极固定在镀槽中，开启电源，调节合适的电流密度、电镀时间等参数，在电镀过程中，要保持镀液的搅拌均匀，以确保镀层的厚度和质量均匀一致，电流密度的大小直接影响镀铬层的沉积速度和质量，一般根据工件的材质、形状和要求的镀层厚度等因素来合理选择。
- 镀后处理
- 清洗：镀后工件表面会残留镀液，需要用清水进行彻底清洗，去除表面的残留化学物质，防止其对镀层和工件基体造成腐蚀。
- 钝化：为了提高镀铬层的耐腐蚀性，可以进行钝化处理，常用的钝化方法有铬酸盐钝化等，通过在镀铬层表面形成一层钝化膜，进一步增强其抗氧化和抗腐蚀能力。
- 除氢：在镀铬过程中，氢原子会渗入工件基体，可能导致氢脆现象，影响工件的力学性能，除氢处理一般是将镀后的工件在一定温度下进行加热保温，使氢原子从工件内部逸出，消除氢脆隐患。
镀铬层的性能特点
（一）外观
镀铬层具有光亮、镜面般的外观，反射率高，色泽美观，无论是装饰性镀铬还是功能性镀铬，其外观都能给人以良好的视觉感受，装饰性镀铬层通常具有很高的光泽度，可以模仿贵金属的外观，提升产品的档次；功能性镀铬层虽然可能更注重性能，但也具有一定的光亮外观，在满足性能要求的同时兼顾了美观。
（二）硬度
镀铬层的硬度较高,一般可达 700 - 1200HV（维氏硬度），远远高于许多金属基体的硬度，这使得镀铬层具有良好的耐磨性能，能够有效抵抗摩擦、磨损等作用，延长工件的使用寿命，在一些对耐磨性能要求较高的场合，如机械的轴类零件、模具等，镀铬层可以显著提高其耐磨能力。
（三）耐腐蚀性
镀铬层具有良好的化学稳定性,能够在许多腐蚀环境中形成一层致密的氧化膜，阻止基体金属与外界腐蚀介质的接触，在大气环境中，镀铬层可以长时间保持光亮，不易生锈；在一些弱酸性或弱碱性溶液中，镀铬层也能表现出较好的耐腐蚀性能，镀铬层的耐腐蚀性也受到镀液成分、镀层厚度、孔隙率等因素的影响，通过优化工艺可以进一步提高其耐腐蚀性。
（四）摩擦系数
镀铬层的摩擦系数相对较低,这对于一些需要减少摩擦的部件非常重要，例如在发动机的活塞环、气缸内壁等部位镀铬，可以降低部件之间的摩擦阻力，提高机械效率，减少能量损耗，同时也有助于降低部件的磨损。
表面镀铬的应用领域
（一）汽车工业
- 装饰部件：汽车的许多外观装饰件都采用了表面镀铬工艺，如汽车的格栅、门把手、轮毂等，镀铬装饰件不仅使汽车外观更加美观、豪华，还能提升汽车的品牌形象，镀铬层的光亮外观可以反射光线，增加汽车的视觉吸引力，而且在不同的环境光线下都能呈现出独特的质感。
- 功能性部件：在汽车的发动机、变速器等关键部位，也有大量的镀铬应用，例如发动机的活塞环，镀铬可以提高其硬度和耐腐蚀性，减少磨损，保证活塞环与气缸壁之间的良好密封，提高发动机的性能和可靠性，变速器中的齿轮、轴等零部件镀铬，能增强其耐磨性，延长使用寿命，减少故障发生的概率。
（二）机械制造
- 模具制造：模具在工业生产中起着关键作用，表面镀铬可以显著提高模具的性能，模具镀铬后，其表面硬度提高，耐磨性增强，能够承受更高的压力和摩擦力，减少模具在成型过程中的磨损和变形，镀铬层的耐腐蚀性也使得模具在恶劣的生产环境下能保持良好的性能，提高模具的使用寿命，降低生产成本。
- 轴类零件：各种机械中的轴类零件，如电机轴、机床主轴等，经常采用镀铬工艺，镀铬可以提高轴的表面硬度，增强其耐磨性，减少与轴瓦或其他配合部件之间的摩擦和磨损，保证轴的正常运转，提高整个机械系统的稳定性和可靠性。
（三）电子电器
- 电子元件：在电子元件的制造中，镀铬常用于一些需要良好导电性和耐腐蚀性的部件，一些电子连接器、接插件等，表面镀铬可以提高其接触性能，保证电流传输的稳定性，同时防止表面氧化和腐蚀，延长电子元件的使用寿命。
- 家电产品：许多家电产品的外观部件也采用镀铬工艺，如冰箱的把手、空调的装饰条等，镀铬不仅使家电产品外观更加美观，还具有一定的防护作用，能够抵抗日常使用中的磨损和腐蚀，提升产品的品质感。
（四）日常生活用品
- 卫浴产品：卫浴行业中，水龙头、花洒、毛巾架等产品广泛应用镀铬工艺，镀铬层使这些产品具有光亮的外观，易于清洁，而且能有效抵抗卫生间潮湿环境中的腐蚀，保持产品的良好外观和使用性能，延长使用寿命。
- 餐具和厨具：部分高档餐具和厨具也会采用镀铬处理，镀铬可以赋予餐具和厨具光亮、整洁的外观，同时提高其耐腐蚀性，使它们在日常使用中不易生锈，并且容易清洗，符合人们对高品质生活的追求。
表面镀铬面临的问题与解决措施
（一）镀铬层的孔隙率问题
镀铬层往往存在一定的孔隙率,这会降低其耐腐蚀性，尤其是在恶劣的腐蚀环境中，腐蚀介质可能会通过孔隙渗透到基体金属，导致基体腐蚀，为了解决这个问题，可以采用多层镀铬工艺，如先镀一层厚度较大的普通镀铬层，再镀一层薄的微孔铬层或微裂纹铬层，微孔铬层或微裂纹铬层可以将腐蚀电流分散，从而提高整个镀铬层的耐腐蚀性，优化镀液成分和电镀工艺参数，提高镀铬层的致密性，也有助于降低孔隙率。
（二）铬酐对环境的污染
传统镀铬工艺中使用的铬酐是一种强氧化剂,具有毒性，而且镀铬过程中会产生含铬废水、废气等污染物，为了减少铬酐对环境的污染，一方面可以采用清洁生产技术，如改进镀液配方，采用低铬酐含量的镀液，降低铬酐的消耗和排放，对含铬废水和废气要进行严格的处理，含铬废水可以采用化学还原法、离子交换法等进行处理，将废水中的六价铬还原成三价铬，并去除其中的铬离子；含铬废气可以通过吸收、过滤等方法进行净化处理，达标后排放。
（三）氢脆问题
如前文所述,镀铬过程中产生的氢脆可能会导致工件的力学性能下降，甚至发生脆断，为了防止氢脆，可以在镀前对工件进行去应力处理，消除工件在加工过程中产生的内应力；在镀铬过程中，合理控制电流密度和电镀时间，减少氢原子的渗入；镀后及时进行除氢处理，严格按照除氢工艺规范进行操作，确保氢原子充分逸出。
表面镀铬技术的发展趋势
（一）环保型镀铬技术的研发
随着环保要求的日益严格,研发环保型镀铬技术将成为未来的重要发展方向，这包括开发无铬或低铬的镀铬工艺，寻找替代铬酐的绿色电镀材料，一些新型的合金镀层或复合镀层技术正在研究和应用中，这些技术不仅可以减少对环境的污染，还可能具备比传统镀铬层更好的性能。
（二）微纳结构镀铬层的研究
研究微纳结构镀铬层可以进一步提高镀铬层的性能,通过控制电镀过程中的参数，制备具有微纳尺度结构的镀铬层，如纳米晶镀铬层、多孔纳米结构镀铬层等，这些微纳结构镀铬层可能具有更高的硬度、更好的耐腐蚀性和摩擦学性能，为高端制造业的发展提供技术支持。
（三）智能化镀铬工艺的应用
随着自动化和智能化技术的发展,智能化镀铬工艺将逐渐得到应用，通过传感器实时监测镀液的成分、温度、电流密度等参数，并利用计算机控制系统自动调整电镀过程，实现镀铬工艺的精准控制，这不仅可以提高镀铬层的质量稳定性，还能提高生产效率，降低人工成本。
表面镀铬作为一种重要的表面处理技术,凭借其独特的性能和广泛的应用领域，在工业生产和日常生活中发挥着不可替代的作用，尽管目前表面镀铬技术还面临一些问题，如环境影响和氢脆等，但随着技术的不断进步和创新，这些问题正在逐步得到解决，表面镀铬技术将朝着更加环保、高性能和智能化的方向发展，为推动各个产业的升级和发展做出更大的贡献，无论是在汽车、机械制造等传统产业，还是在电子电器、新能源等新兴产业，表面镀铬技术都将有着广阔的应用前景，持续为产品的性能提升和品质优化提供有力支持。
