摘要：本文实践的角度分析了电镀层提高钢铁基材的耐腐蚀性能的原理，对电镀过程中各前后处理工艺对镀层耐腐蚀性能的影响进行了分析；重点分析了有效提高电镀铬层钢铁基材耐腐蚀性能的途径及电镀工艺参数对基材耐腐蚀性能的影响。

1 前言

电镀是获得金属防护层的主要方法之一。根据对电镀层的要求不同，电镀层可分为防护性镀层、防护装饰性镀层和满足特殊要求的功能性镀层。一般防护性镀层是通过在基材表面电镀防护性金属层以达到保护基材不被腐蚀破坏的目的，为了达到防护要求，通常对电镀层的基本要求有：

(1) 与基体金属结合牢固，附着力好；

(2) 镀层完整，结晶细致紧密，孔隙率低；

(3) 具有良好的物理、化学和机械性能；

(4) 具有符合标准规定的镀层厚度，而且镀层分布要均匀。

为了满足上述要求，需要在电镀过程中选择适当的工艺参数，添加必要的辅助添加剂，以优化电镀的结晶过程，以期改善镀层性能。另外，电镀过程中还会增加必要的前处理和后处理工序，如除油、除锈、喷砂、钝化封闭等，从而改善镀前基材表面状态，提高镀层致密度及基材与基体金属的结合力；改善镀后镀层表面分布状态，强化镀层对金属的防护能力。

2 提高镀铬层对基体金属防护性能的途径分析

2.1 镀层对基体金属的防护机理

电镀层通过两个途径实现对基体金属的防护：物理防护和电化学防护。

物理防护：采用耐腐蚀性能比较好的镀层将需要保护的基体金属包裹起来，采用物理方法隔断外界空气及腐蚀性介质对基体金属的腐蚀。镀层要实现对基体金属的物理防护，需要做到结晶细致，无孔隙和裂纹，且具有一定的厚度。

电化学防护：采用相对于基体金属为阳极性的镀层对金属进行保护。一方面施镀金属对周围介质而言自身具有一定的耐腐蚀性能，另一方面，镀层相对于基体金属为阳极性，形成腐蚀时，镀层自身首先溶解，从而分散腐蚀电流，以消除腐蚀介质对基体的影响。

2.2 镀铬层的特点及防护性能

铬是一种微带天蓝色的银白色金属，虽然电极电位很负，但是它有很强的钝化性能，在大气中很快钝化，所以较钢铁基体零件，镀铬层是阴极性镀层，它对于钢铁基体金属的腐蚀防护属于物理防护。

铬层的沉积是在添加了添加剂的铬酸溶液中实现的。铬的沉积原理最普遍认可的是胶体膜理论。在胶体膜的溶解和铬金属沉积交替中，形成的镀铬层是一种带有微裂纹的镀层，因此镀层厚度和微裂纹的数量是影响铬镀层防护性能的重要因素。

3 提高镀铬层防护性能的途径

3.1 镀层厚度

试验表明，当镀层厚度小于5μm时，随着镀层厚度的增大，其耐蚀性也逐渐提高；当镀层厚度大于5μm时，镀层因应力而增大出现微裂纹，耐蚀性反而降低；当镀铬层厚度增大到10μm以上时，起初形成的微裂纹被后来沉积的铬层覆盖，此时耐蚀性随着镀层厚度的增大而增大，所以，常规情况下，作为防护性的镀铬层厚度一般在20μm以上；

3.2 电镀前后处理

镀前镀后的抛光也对镀铬层的耐腐蚀性能有一定的影响。镀前经过抛光后，去除了基体表面微观尖角，提高了基体表面电化学活性，降低了电镀过程中的析氢，宏观上表现为铬层的析氢减少，从而减少了镀铬层的氢脆，提高了零件的防护可靠性。

镀后抛光处理可改善镀层表面的微裂纹状态，从而提高零件的耐腐蚀性能。抛光过程中，在抛光力的作用下，金属零件表面摩擦产生高温塑性变形，凸起的部分被压入并流动，凹进的部分被填平，部分的铬层裂纹也被封死，从而使表面微观平整性进一步得到改善，进而提高了基材的耐腐蚀性能。

3.3 电镀工艺参数

溶液成分含量、溶液温度、电流密度都对镀铬层的微裂纹有一定的影响尤其是溶液温度。实验证明：在溶液成分一定情况下，当溶液温度达到68°以上时，在相对较低的电流密度下沉积的铬镀层裂纹数明显变小变少，因而此状态下镀层的耐腐蚀性能也明显提高。

4 结论

钢铁基材表面电镀铬是一种有效提高钢铁零部件耐腐蚀性能的方式。影响基材表面镀铬层耐腐蚀性能的因素较多，通过增加镀铬层厚度，调整电镀工艺参数，增加前后处理工序均能有效提高电镀铬层的耐腐蚀性能。实验证明：镀层厚度超过20μm；镀液温度68°以上，电流密度较低的情况下，可以得到性能优异的镀铬层。增加镀前镀后抛光工艺，可有效改善镀前基材表面状态，整平封闭镀后镀层表面微裂纹，从而进一步提高镀层耐腐蚀性能。

【参考文献】

[1] 《电镀手册》. 国防工业出版社

[2] 高远,程先华,汤斐然. 汽车减震器连杆镀铬及耐蚀性研究.

[3] 张升达,王如星. 镀铬层耐蚀性能的探讨.

【作者简介】

赵士钦，1988年毕业于天津大学应用化学系电化学工学专业。毕业后进入一家大型国企，从事内燃机配件产品的表面处理技术服务工作。在工作过程中，曾多次在国家二级刊物上发表论文，分享自己在工作中解决实际问题的心得体会和工作经验，也曾三次获得内燃机配付零件的耐磨减磨涂层的实用新型专利，2000年后，工作需要调动后，负责镀铬镀锌镀镍镀铜技术服务、新产品新工艺的研发和表面处理车间的技改技措实施至今。