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三价铬是指铬在+3状态下的化合状态,其危害性次于六价铬,在目前的产品运用中,属于环保系列。三价铬含量对镀铬层的质量至关重要,测定和控制三价铬的含量,不仅能了解镀液的性能、溶液的导电性、阳极的状况等情况,还能保证镀铬的正常进行。该法是通过目视比色法测定三价铬的含量,操作方便、快捷、准确。
用移液管吸取镀液5毫升于100毫升容量瓶中,加水 稀释至刻度,摇匀。用移液管吸此稀释液5毫升于250毫升锥形瓶中,加水75毫升、1:1硫酸10毫升、1%硝酸银溶液10毫升及过硫酸铵固体2克,煮沸至冒大气泡两分钟左右,冷却。加苯基代邻氨基苯甲酸指示剂3滴,以标准0.lmol硫酸亚铁铵溶液滴定至由紫红色变绿色为终点。
cCr3+=[ (V2-V1)×M×0.0173×1000]/0.25
式中:Vl一分析铬配时耗用标准硫酸亚铁链溶液的毫升数
V2一本实验耗用标准硫酸亚铁链溶液的毫升数
M一标准硫酸亚铁铰溶液的摩尔浓度
三价铬在酸性溶液中,在硝酸银接触下,与过硫酸铵反应氧化成六价铬:
Cr2(SO4)3十3(NH4)2S2O8十8H2O=2H2CrO4十3(NH4)2SO4十6H2SO4
然后测定总铬量,从总铬量中减去六价铬量,即得三价铬量。过量的过硫酸铵经煮沸后完全分解。
2(NH4)2S2O8+2H2O===2(NH4)2SO4+2H2SO4+O2↑
三价铬就是蓝紫,绿色是因为有氢氧根干扰。三价铬离子具体颜色不定,跟不同离子水合,会显出不同颜色。Cr(iii)的水合离子是深紫色的,水解得到的羟合离子以及羟桥聚合离子呈现不同程度的绿色,另外有氯离子存...
三价铬是绿色的,是橙红色的。铬元素符号Cr,银白色金属,在元素周期表中属 ⅥB族, 铬的原子序数24,原子量51.9961,体心立方晶体,常见化合价为+3、+6和+2。氧化数为10。1797年法国化学...
镀锌后进行钝化,你指的应该是钝化层.三价、六价是针对钝化层中的铬而言的.钝化效果最好,能够自修复,钝化液价格也略低,但是有毒,对人体和环境造成很大的有害影响.三价铬价格较高,但是毒性低,仅为的1%.钝...
1、1:1硫酸:配制方法同前。
2、苯基代邻氨基苯甲酸指示剂:配制方法同前。
3、标准0.lmol硫酸亚铁按溶液:配制方法与标定方法同前。
4、1%硝酸银溶液:称取1克硝酸银,溶于100毫升蒸馏水中即可。
5、过硫酸铵:固体。
三价铬是葡萄糖耐量因子的组成部分,对调节糖代谢、维持体内正常的耐量起重要作用。三价铬还作用于葡萄糖代谢中的磷酸变位酶。人吃进的淀粉可以分解为葡萄糖,在胰岛素和三价铬的共同作用下完成糖代谢。
三价铬能影响机体的脂质代谢,降低血中胆固醇和甘油三酯的含量。
三价铬是核酸类的稳定剂,可防止细胞内某些基因物质的突变,从而预防癌症。
食疗补三价铬
营养学家推荐的摄取量:
1~3岁每日20~80微克,4~6岁是30~120微克,青少年和成人为50~200微克。补充三价铬时应注意无机铬的吸收率很低,有机物生成的自然复合物中的三价铬较易被吸收。三价铬的主要食物来源有:玉米、胚芽米、米糖、苹果皮、动物肝脏、红糖、海产品、坚果、啤酒等。
关于三价铬装饰性镀铬工艺的研究论文和专利不少,但由于各方面的原因一直未能成功进入生产应用。真正意义上获得生产应用的是1974年。
国际铅锌研究机构主要致力于以次磷酸盐作络合剂时,添加F-改善低温镀性,提高电流效率、添加硫化物提高镀速、三价铬镀后处理以及三价铬镀黑铬等方面的研究。关于添加F-提高电流效率,不同的研究者似乎有着不同的研究结果。Edigaryan等证实在以草酸作络合剂时添加F-可提升电流效率;但Hwang等在以次磷酸盐作络合剂的三价铬电镀时得出相反结论,添加F-降低电流效率,添加NH4+;可提高电流效率。
在三价铬装饰性镀铬取得进展的同时,对三价铬镀取厚铬的研究也逐步展开,但进展不大。究其主要原因有以下几点:
(1)镀液pH值,特别是阴极表面附近层的pH值的升高导致形成Cr(OH)3胶体,阻碍三价铬镀层的继续增厚;
(2)Cr3+的水解产物发生羟桥、聚合反应,形成高分子链状凝聚物吸附在阴极,阻碍Cr3+的还原;
(3)Cr3+还原的中间产物Cr2+的富集,对Cr3+羟桥反应的引发和促进作用;
(4)持续电解过程中Cr3+的活性络合物的逐步减少和消失 。
针对以上几点,要镀厚度超过50um的三价铬镀层,就必须在镀液方面作出调整,采取相应措施,如降低镀液的pH值、选择更好的缓冲剂、加快溶液循环搅拌、增加络合剂浓度来增加络合反应与羟桥反应的竞争性、保持足够的活性络合物浓度、添加特殊化合物减少Cr2+的富集,使之形成二核络合物来减少其对Cr3+羟桥聚合反应的引发促进作用等。近几年来关于三价铬镀厚铬的报道都是围绕以上措施的联合作用而实现的。
三价铬厚铬镀层一般均有裂纹,但未贯穿基底,镀层中往往夹杂有C等杂质元素,呈现非晶或微晶结构。镀层一般耐蚀性较好,硬度在60O-900HV之间,若经适当温度的热处理,硬度可增加到1200~1800HV,耐磨性也大大增强,能较好地满足镀硬铬的要求。
三价铬。六价铬,镍钴铁代铬镀层比较
三价铬、六价铬镀铬及代铬(镍钴铁)工艺特点的比较 镀种 工艺特点 三价铬镀铬 六价铬镀铬 环保代铬工艺(镍钴铁) 铬的含量 /(g/L) 15-20 50-300 无 镀液温度 /℃ 30-55 49-52 40-50 pH 值 2.3-4.0 <1 3-5 阴极电流密度 /(A/dm 2) 4-16 19-22 0.5-10 电流效率 /% >30 10-16 >96 分散能力 较好 差 好 覆盖能力 较好 差 好 搅拌 空气搅拌 无 空气搅拌 铬雾溢出 无 有 无 电流中断的影响 无 无色继续再镀, 需特别处理 无影响 杂质敏感性 敏感( Ni,Fe,Cu ) 不敏感 不敏感 槽液稳定 沉积速度 / (μm/min ) 0.1-0.3 0.1-0.2 1.5(5A/dm 2 ) 最高镀层厚度 / μm <3 可镀厚铬层 >100( 无脆性 ) 镀层硬度 低(HV600-900 )高 9
三价铬钝化的时间比六价铬长,所溶解掉的锌镀层相对较多,所以要求镀锌层要厚些。
三价铬钝化膜虽然没有自修复能力,但结构致密。为防止因钝化膜损伤造成腐蚀,应该采用封闭处理,避免零件碰伤。
三价铬彩色钝化膜和黑色钝化膜比六价铬钝化膜耐蚀性弱,三价铬蓝白色钝化膜的耐蚀性与六价铬蓝白色钝化膜相差不大。
三价铬钝化膜的耐热性比六价铬钝化膜要好。
三价铬钝化液的使用寿命比六价铬要长。
三价铬钝化液允许pH范围窄,且不太稳定,需经常测定调整。最好采用自动加药机添加。
长期以来,电镀铬通常采用六价铬电镀液。近年来,由于六价铬对环境等方面带来污染影响,于是加紧了对三价铬电镀的研究。实际上提出用三价铬代替六价铬的研究已经有很长时间。用三价铬镀装饰铬与六价铬电镀相比,具有很多优异特性,但在实际应用中也存在一些问题,其可镀性受到一定限制。因此,用三价铬电镀功能性铬还没有被实际广泛应用。还介绍了三价铬电镀的机理及展望,并提出了有待深入研究的问题。
六价铬的毒性大,对环境污染严重。镀铬溶液大量使用铬酐,是电镀行业含铬废水的主要污染源。这一问题已经引起人们普遍的关注,各国政府也加强了立法管理,如美国对六价铬的排放标准已从0.05mg/L降到0.01mg/L,并从1997年起开始执行。六价铬镀铬液的电流效率低和覆盖能力差也是一个问题。为了从根本上减轻污染和提高电流效率及覆盖能力,三价铬镀铬工艺越来越受到人们的青睐。
三价铬镀铬自1854年Bunsen发表第一篇论文以来,迄今已有100余年历史,由于有些技术问题难以突破,因此进展比较缓慢。至20世纪70年代,随着科学技术的发展和化学原料的增多,以及人们对环保意识的进一步增强,三价铬镀铬研究又提到电镀工作者议事日程上来了。1974年英国发表了 Alecra-3的三价铬镀铬工艺,并于1975年申请了一份用三氯化铬作主盐的三价铬镀铬专利,即Alecra-3000。1981年,英国开发了硫酸盐的环保铬(Envir0-chome)的三价铬镀铬工艺。该工艺采用选择性离子隔膜将阴极区域和阳极区域分开,这样可避免阳极板上氧化成的六价铬对三价铬镀液带来的危害:几乎同时,美国Harsha0公司也开发了Tri-chrome三价铬镀铬工艺。
到了90年代,三价铬电镀有了较快的发展。1998年 Ibrahim等人发表了几篇以尿素为配位体的三价铬电镀厚铬工艺。我国中南工业大学、北京科技大学、华南师范学院等也相机开展了三价铬电镀的研究,取得了一些成果,但仍不能实现工业应用。90年代后期的研究主要集中在提高镀液的稳定性、改进阳极、改善镀层的外观和提高镀层的厚度等方面。
21世纪初,国内的研究开始取得实质性的进展。广州二轻工业研究所经过几年的努力,在硫酸盐三价铬电镀工艺和钛基涂层阳极方面取得了突破,目前已实现工业化,多家工厂已在应用,并有商品出售。目前国内外研制或代理的三价铬镀铬产品和工艺已有10多家,他们是:广州二轻工业研究所、美国电化学公司、美国乐思公司、美国安美特公司、国际化工公司、美坚公司、安恩特公司、柏安美公司、金迪公司、意笙公司、瑞期公司等,但大多数工艺操作较复杂,生产条件要求苛刻,不易维护和管理,而且所得铬层多以不锈钢色或亮灰白色为主,与人们早已习惯的传统六价铬的蓝白色调相差较远,同时镀层厚度也较薄,硬度较低,耐蚀性也较差,这些问题还需一步改进、提高和完善,以适应工业化生产和产品性能的要求。
三价铬钝化剂一般含有以下成分。
①三价铬Cr(Ⅲ) 钝化膜的主成分来源,三价铬可取氯化铬、硫酸铬、硝酸铬、磷酸铬、醋酸铬和硫酸铬钾等,还可以使用铬酸和重铬酸的还原产物。
②氧化剂 产生锌离子,促使钝化膜形成。氧化剂可用双氧水、硫酸盐、卤酸盐、过硫酸盐、四价铈等。使用氧化剂的钝化剂在钝化过程中,由于pH值的自动升高,会把三价铬氧化成六价铬,而夹杂于镀层中,从而使镀层含有六价铬,因此,含氧化剂的钝化剂形成的膜层颜色较深,如果钝化膜中含有Cr,就不符合 RoHS法规的要求。
③络合剂 控制成膜的速度和钝化液稳定性。络合性太强,成膜速度慢,膜层薄,甚至不能形成膜层。络合剂有氟化物、有机羧酸、有机羧酸的酰胺、多羟基羧酸等。实用配方中往往配伍2~4种有机络合剂,起到互补长短、稳定溶液、提高钝化液使用寿命之目的。
专利中提到的有机羧酸不外乎有二元羧酸(如乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸),含氧羧酸(如柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、苹果酸、衣康酸)或多元羧酸。
④其他金属 主要调整外观颜色与耐蚀性,可用Mn、Sb、 M0、Ti、C0、Ni、Ce和其他镧系稀土金属盐的混合物,例如LaReCl3(6H20)。它们的存在,对形成钝化膜促进处理溶液的活化作用,对提高钝化膜耐蚀性大有好处,最常用到的是钴盐和镍盐。
pH值变化不会对含钴膜层的耐蚀性产生明显的影响,但是含钴膜层的耐蚀性明显优于无钴膜层。并且耐蚀性与其中钴含量成正比。通过加入钴比通过提高三价铬含量来增加膜厚,提高耐蚀性更为有效。
⑤成膜促进剂 调整膜层的颜色。可用有机与无机阴离子。
⑥封孔剂 为了克服第二代钝化剂工艺存在的耐蚀性等难题,满足汽车部件电镀的环保高耐蚀要求。研究表明由于三价铬钝化工艺的膜层有一定的沟痕,而又没有自愈能力,可加入纳米水溶性硅化物进行填充,以提高钝化膜的耐蚀性和硬度。最好应用有机硅酸盐,它能使钝化液的稳定性增加,延长槽液的寿命。
⑦润湿剂能提高钝化膜的均一性。有效的润湿剂一般选用阴离子表面活性剂,如十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠,还包括脂肪族氟碳化合物的磺酸盐。;第二类润湿剂是磺基丁二酸盐的衍生物,如磺基琥珀酸钠十二烷基酯;第三类润湿剂是萘的磺酸盐,它们都能增加钝化膜的色泽、均匀度和硬度。
传统六价铬的钝化膜是通过锌的溶解、铬酸根的还原以及三价铬凝胶的析出而形成,膜层中含有六价铬,因此,钝化膜有自修复能力,亦被称为自愈能力。而三价铬膜层是通过锌的溶解形成锌离子,同时锌离子的溶解造成锌表面溶液的pH值上升,三价铬直接与锌离子、氢氧根等反应,形成不溶性化合物沉淀在锌表面上,而形成钝化膜。