三價(jià)鉻電鍍的前瞻與發(fā)展（一）

本文的主題分為三大部份:

1)傳統(tǒng)六價(jià)鉻電鍍工藝的弊端

2)歐盟RoHS相關(guān)法規(guī)對(duì)六價(jià)鉻工藝的沖擊

3)三價(jià)鉻電鍍工藝的發(fā)展

我向各位介紹一下金屬鉻電鍍工藝:

鉻是一種稍帶有天藍(lán)色的銀白色金屬，鉻鍍層具有很多的優(yōu)點(diǎn):硬度高、耐磨性好等。最重要的是鍍層耐熱性能好，它在480℃以下不會(huì)變色，光反射強(qiáng)度高。500℃以上才開始氧化顏色才會(huì)慢慢變暗。700℃則硬度開始下降;從硬質(zhì)的鉻變?yōu)檐涃|(zhì)。

鉻鍍層缺點(diǎn)就是太硬易脆。在功能性電鍍時(shí)，尤其是加厚鍍鉻，在零件端頭處的鉻層稍受一些沖擊便會(huì)使鉻層崩落。其實(shí)并不是鉻層與基體結(jié)合不好，而是鉻層太厚，脆性大。為了避免以上事情發(fā)生，一般在鍍鉻前將零件端頭進(jìn)行倒角處理。

由于鉻鍍層的電位比鐵負(fù)，在鋼鐵鍍鉻是屬于陽極性保護(hù)鍍層。而鉻本身于大氣中易形成極薄的鈍化膜，這鈍化膜很穩(wěn)定，具有韌性、耐溫，由于具有自覆性保護(hù)了下面金屬不會(huì)被進(jìn)一步發(fā)生腐蝕。

鉻鍍層具有上述的優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用在提高零件的耐磨蝕性、耐磨性，我們利用鉻的硬度高，具有多孔性，用來作零件的尺寸修補(bǔ)。

由于鉻鍍層具有多孔性，在鋼鐵上直接鍍鉻，對(duì)鋼鐵來說防腐性不是很理想。空氣中的水份和氧氣會(huì)透過孔隙慢了將鋼鐵腐蝕。我們一般先鍍銅、再鍍鎳最后再鍍一層鉻才能達(dá)到防腐蝕及裝飾的目的。由于鋼具有跟基體金屬鐵相接近的電位，并且鍍層具有良好的延展性，無孔隙。鉻鍍層只要0.1微米就可以達(dá)到很好防腐蝕及裝飾的目的。

由于鉻廣泛應(yīng)用在日常生活的產(chǎn)品上，我們先看看傳統(tǒng)的六價(jià)鉻電鍍工藝。

傳統(tǒng)的六價(jià)鉻主要是由鉻酸及少量的硫酸組成的。鉻酸一般是200-250克/升，鉻酸跟硫酸的比例為100:1，三價(jià)鉻離子為1-3克/升。硫酸與三價(jià)鉻是作為催化劑，促進(jìn)金屬鉻的釋出。三價(jià)鉻的來源主要是由兩種方法得到的:

一)大面積陰極、小面積陽極電解方法

二)加入小量的還原劑，例如雙氧水或酒精等將部份的鉻酸還原為三價(jià)鉻。

鉻槽的陽極為鉛錫合金，在電鍍時(shí)陽極不斷產(chǎn)生二氧化鉛氧化鍍液中的三價(jià)

鉻為六價(jià)鉻，保持了三價(jià)鉻的穩(wěn)定。另外在電鍍生產(chǎn)后，陽極上會(huì)蓋上一層厚厚的鉻酸鉛，這層膜是不導(dǎo)電的，而使電流難于通過，所以必須定期刷洗或者每次電鍍生產(chǎn)完后要將陽極從鉻槽取出，放在清水中防止產(chǎn)生鉻酸鉛。

傳統(tǒng)的六價(jià)鉻電鍍工藝的弊端:

<1>使用大量鉻酸提供金屬離子。

由于一般鉻槽的鉻酸為200克/升左右，粘稠度比較高，帶出量大，鉻酸氧化性強(qiáng)。所以污染比較嚴(yán)重。另外六價(jià)鉻廢水較難處理，費(fèi)用挺高。

<2>鉻槽使用鉛錫合金作陽極有大量鉛沉淀物積聚缸底，并且沉淀物內(nèi)含六價(jià)鉻，令廢水處理更困難，費(fèi)用更高。

<3>六價(jià)鉻電鍍的電流密高，用電消耗大，并且電流效率比較低，約為13-26%，容易產(chǎn)生大量鉻酸的煙霧，對(duì)環(huán)境和操作工危害較大。

<4>在電鍍過程中，電流不可以中斷。若電流中斷后，如需繼續(xù)鍍鉻，必須退去原本的鉻鍍層，活化鎳層后才能鍍鉻。

<5>在歐盟RoHS的法規(guī)下，六價(jià)鉻是禁止使用的。在產(chǎn)品上六價(jià)鉻含量必須低于0.1%。

RoHS及WEEE指令的認(rèn)識(shí)

一般來說，RoHS及WEEE指令大體上來說是保護(hù)環(huán)境、珍惜資源。每一個(gè)產(chǎn)品都有一個(gè)生命周期。以往用舊的產(chǎn)品就拿去堆填或者焚化。將來舊的產(chǎn)品會(huì)回收、再生、再用，減少對(duì)環(huán)境的污染及資源的再利用。RoHS是關(guān)于電子、電器產(chǎn)品有害物質(zhì)禁用指令。這個(gè)法案于2006年7月1日實(shí)施，所有輸往歐洲的電器與電子產(chǎn)品不可含有鎘、鉛、汞、六價(jià)鉻、PBB及PBDE;含有以上有害物質(zhì)的產(chǎn)品，則不可輸往歐盟成員國及禁止在市場(chǎng)上出售，違例者須負(fù)上法律責(zé)任。

RoHS指令的目的:

一)避免電動(dòng)產(chǎn)品和電子設(shè)備因含有有害的化學(xué)物質(zhì)對(duì)健康及環(huán)境造成損害。

二)禁止使用RoHS所管制的重金屬及溴化阻燃劑。

三)鼓勵(lì)使用其它化學(xué)代替品或技術(shù)代替。

所有設(shè)備以電流或電磁場(chǎng)分為8個(gè)類別:

一)大型家庭電器:冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)

二)小型家庭電器:吸塵機(jī)、時(shí)鐘、吹風(fēng)筒

三)通訊設(shè)備:計(jì)算機(jī)、電話、復(fù)印機(jī)

四)消費(fèi)品設(shè)備:電視機(jī)、影音產(chǎn)品、音響設(shè)備

五)照明設(shè)備:日光燈、電燈

六)電器和電子工具:縫紉機(jī)

七)玩具、休閑和運(yùn)動(dòng)設(shè)備:電子游戲機(jī)、健身運(yùn)動(dòng)設(shè)備

八)自動(dòng)售貨機(jī):賣雪糕可樂的那種售貨機(jī)

有害物質(zhì)的含量范圍

WEEE是指廢棄電子電器產(chǎn)品指令，這個(gè)法案于2005年8月23日實(shí)施。鼓勵(lì)產(chǎn)品上使用綠色環(huán)保設(shè)計(jì)，以使于拆配及回收應(yīng)用，以達(dá)到回收目標(biāo)(每戶居民取得4公斤WEEE的收集率)。WEEE指令的主要目的是防止電機(jī)與電子設(shè)備廢物的產(chǎn)生，促進(jìn)廢舊物的再利用，回收以及其它形式的二手物取回，延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期，減少廢棄電子及電器產(chǎn)品的數(shù)量，每種新型電機(jī)與電子設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)后，廠商均應(yīng)于1年內(nèi)提供該設(shè)備的相關(guān)修整處理以及再利用信息。

如果電機(jī)與電子設(shè)備中含有對(duì)人體及環(huán)境有害的物質(zhì)，則生產(chǎn)商也應(yīng)提供使用者相關(guān)的循環(huán)與回收地點(diǎn)。