電鍍鉻是一種傳統的表面電鍍技術,已經應用長達 70 多年之久。鍍鉻層硬度高、耐磨、耐蝕并能長期保持表面光亮,并且工藝相對比較簡單,成本較低。長期以來,鉻鍍層除了作為裝飾涂層外,還廣泛地應用作為機械零部件的耐磨和耐蝕涂層。電鍍硬鉻鍍層技術常常用來修復破損部件。
電鍍鉻是一種傳統的表面電鍍技術,已經應用長達 70 多年之久。鍍鉻層硬度高、耐磨、耐蝕并能長期保持表面光亮,并且工藝相對比較簡單,成本較低。長期以來,鉻鍍層除了作為裝飾涂層外,還廣泛地應用作為機械零部件的耐磨和耐蝕涂層。電鍍硬鉻鍍層技術常常用來修復破損部件。
然而,電鍍硬鉻工藝會導致嚴重的環境問題。導致環境問題的不是鉻本身, 而是鍍鉻過程。鉻是不活潑的元素,可以安全地用于日常用品乃至人工關節等。 主要問題是鍍鉻工藝使用的鉻酸溶液,產生含 Cr(VI)酸霧和廢水。因此,各國對 鍍鉻工藝的限制將會越來越嚴。比如,美國將現行的六價鉻的空氣排放標準從 0.1Mg/M 3 降低到 0.0050~0.0005Mg/M 3 。而據美國海軍部門估計,單是美國海軍在實施該標準后需要 2200 萬美元一次性投資用于更新設備等,而以后每年就要花費 4600 萬美元作為收集、處理等的費用。
(1) 電鍍硬鉻鍍層的硬度一般為 HV 0.3 800~900,遠不及一些陶瓷和金屬陶瓷材料的硬度高和耐磨性好,而且硬鉻鍍層的硬度在溫度升高時會因其內應力的釋放而迅速降低,其工作溫度也只能是低于 427℃,因此難以適應現代機械高溫、高速下的工作要求。
(2) 鍍鉻層內存在微裂紋,不可避免地會產生穿透性裂紋(如圖 1),導致腐蝕介質從表面滲透至界面而腐蝕基體,造成鍍層表面出現銹斑甚至剝落。
(3)電鍍工藝沉積速度慢(約 25μm/h),鍍 0.2~0.3MM 厚的鍍層往往需要 2~3個班的時間,也不利于厚鍍層的應用。
因此,人們一直努力尋找替代電鍍硬鉻的涂層工藝。隨著近年來涂層技術的 不斷發展,已經有一些涂層的使用效果證明比電鍍硬鉻層更清潔、更有效,甚至 成本更低。這些涂層技術包括物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、激光涂 層技術和熱噴涂技術等,其中超音速火焰噴涂(HVOF)的涂層的成本與電鍍硬 鉻鍍層相當,一些粉末材料已經比電鍍成本低,并且仍在不斷降低,而電鍍硬鉻 鍍層成本則在不斷上升,更重要的是熱噴涂涂層技術在紡織機械、造紙、航空方 面已經取得了成功的應用。