長(zhǎng)期以來,電鍍鉻通常采用六價(jià)鉻電鍍液。近年來,由于六價(jià)鉻對(duì)環(huán)境等方面帶來污染影響,于是加緊了對(duì)三價(jià)鉻電鍍的研究。實(shí)際上提出用三價(jià)鉻代替六價(jià)鉻的研究已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間。用三價(jià)鉻鍍裝飾鉻與六價(jià)鉻電鍍相比,具有很多優(yōu)異特性,但在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問題,其可鍍性受到一定限制。因此,用三價(jià)鉻電鍍功能性鉻還沒有被實(shí)際廣泛應(yīng)用。還介紹了三價(jià)鉻電鍍的機(jī)理及展望,并提出了有待深入研究的問題。
六價(jià)鉻的毒性大，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。鍍鉻溶液大量使用鉻酐，是電鍍行業(yè)含鉻廢水的主要污染源。這一問題已經(jīng)引起人們普遍的關(guān)注，各國政府也加強(qiáng)了立法管理，如美國對(duì)六價(jià)鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)已從0．05mg/L降到0．01mg/L，并從1997年起開始執(zhí)行。六價(jià)鉻鍍鉻液的電流效率低和覆蓋能力差也是一個(gè)問題。為了從根本上減輕污染和提高電流效率及覆蓋能力，三價(jià)鉻鍍鉻工藝越來越受到人們的青睞。
三價(jià)鉻鍍鉻自1854年Bunsen發(fā)表第一篇論文以來，迄今已有100余年歷史，由于有些技術(shù)問題難以突破，因此進(jìn)展比較緩慢。至20世紀(jì)70年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和化學(xué)原料的增多，以及人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的進(jìn)一步增強(qiáng)，三價(jià)鉻鍍鉻研究又提到電鍍工作者議事日程上來了。1974年英國發(fā)表了 Alecra-3的三價(jià)鉻鍍鉻工藝，并于1975年申請(qǐng)了一份用三氯化鉻作主鹽的三價(jià)鉻鍍鉻專利，即Alecra-3000。1981年，英國開發(fā)了硫酸鹽的環(huán)保鉻(Envir0-chome)的三價(jià)鉻鍍鉻工藝。該工藝采用選擇性離子隔膜將陰極區(qū)域和陽極區(qū)域分開，這樣可避免陽極板上氧化成的六價(jià)鉻對(duì)三價(jià)鉻鍍液帶來的危害：幾乎同時(shí)，美國Harsha0公司也開發(fā)了Tri-chrome三價(jià)鉻鍍鉻工藝。
(1)毒性低，廢水處理容易。據(jù)報(bào)道三價(jià)鉻的毒性只有六價(jià)鉻的1/100，而且在電鍍過程中不產(chǎn)生六價(jià)鉻酸霧。鍍液濃度低，只有六價(jià)鉻鍍液的1/7左右，因而帶出鍍液量少，廢水處理也容易。
(2)鍍液的電流密度范圍寬，可在0．5～100A/dm寬廣的陰極電流范圍內(nèi)獲得合格的鍍層。
(3)鍍液分散能力和覆蓋能力優(yōu)于六價(jià)鉻鍍液。
(4)鍍液的電流效率高，可達(dá)25%左右。
(5)鍍液可不必加溫，在常溫條件下工作，從而節(jié)約了能源。
(6)鍍層耐蝕性佳，可直接鍍?nèi)∥⒂^不連續(xù)的鉻鍍層。
(7)電鍍時(shí)，即使電流中斷也不影響結(jié)合力。
但早期的三價(jià)鉻鍍層的缺點(diǎn)是比較突出的，主要有如下幾點(diǎn)。
(1)色澤不像六價(jià)鉻鍍液中取出的呈青白色，而是帶有不銹鋼的黃白色，因而難以使用戶接受。
(2)鍍層的厚度只能達(dá)到3μm，不能再增厚，因此不適合鍍硬鉻。
(3)鍍液穩(wěn)定性差。
(4)鍍層的硬度低。
通過電鍍工作者不懈的努力，上述存在的四個(gè)問題目前已基本被突破。
(1)現(xiàn)在已能鍍?nèi)≥^青白色接近六價(jià)鉻鍍液中鍍?nèi)〉纳珴伞?
(2)鍍層厚度也可達(dá)到數(shù)十微米甚至可達(dá)數(shù)百微米。
(3)鍍液的穩(wěn)定性也大有提高。
(4)鍍層的鍍態(tài)硬度雖較低(HV600～900)，但若經(jīng)一定的溫度熱處理后，硬度可達(dá)到HVl200～1800，耐磨性也大大增強(qiáng)。我們知道，這一硬度值已經(jīng)大大超過了六價(jià)鉻鍍鉻層。
配方主鹽用硫酸鉻鉀，作為配位體的有甲酸、草酸和醋酸銨，作為緩沖劑和導(dǎo)電添加劑的有硼酸、硫酸鋁、硫酸鈉和硫酸銨。，三價(jià)鉻鍍液中三價(jià)鉻離子在陰極上放電是分步進(jìn)行的。含有相對(duì)穩(wěn)定的二價(jià)鉻絡(luò)離子的化合物，其放電速率明顯加快。研究還表明，某些有機(jī)硫化合物對(duì)二價(jià)鉻離子放電有催化作用，如添加0．05g/L的硫代甲酰胺到草酸鍍液中，電流效率可增加8%～12%。
三價(jià)鉻鍍液也是用的硫酸鹽，以草酸作為三價(jià)鉻的配位絡(luò)合劑，以硼酸作為緩沖劑。含有10個(gè)結(jié)晶水硫酸鉻的濃度為100g/L，以鉑或鈦一鉑作陽極。在草酸溶液的三價(jià)鉻鍍液中未發(fā)現(xiàn)六價(jià)鉻離子，而且獲取的是具有塑性和沒有裂紋的鉻鍍層。鍍液的覆蓋能力極佳，電流效率可達(dá)30%～35%。如果加入氟離子，則電流效率還會(huì)進(jìn)一步提高，可達(dá)43%；沉積速率達(dá)1．5～2μm/min。作為硬鉻鍍層，厚度可達(dá)到50μm。從該三價(jià)鉻鍍液中獲取的鉻鍍層光亮，外觀較青白，已接近六價(jià)鉻鍍液中鍍?nèi)〉纳珴伞?
由于三價(jià)鉻鍍鉻一些難以解決的問題已基本得到了解決，因此近幾年國外投入工業(yè)化生產(chǎn)也日漸多起來，尤其在北美洲，三價(jià)鉻電鍍工藝應(yīng)用最多，已發(fā)展到100多家電鍍公司在采用該工藝，鍍液的體積已達(dá)到近3×105L。
在英國的一家私營企業(yè)里面采用了3價(jià)鉻鍍鉻工藝，取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。目前國內(nèi)在這方面的進(jìn)展不容樂觀，主要是我們的相關(guān)大學(xué)沒有正確的心態(tài)來研究，往往急功近利，更沒有西方環(huán)保主義者的責(zé)任感。
這是一項(xiàng)很有環(huán)保價(jià)值的工藝，希望大家多研究關(guān)注。
三價(jià)鉻電鍍還存在很多弱點(diǎn)，如鍍液不穩(wěn)定、對(duì)雜質(zhì)敏感；生產(chǎn)成本高、鍍層色澤偏暗等，尤其以下幾方面在研究、開發(fā)和生產(chǎn)中必須考慮。
1.鍍層難以增厚
三價(jià)鉻電鍍層的厚度一般只能達(dá)到幾個(gè)微米，只能應(yīng)用于裝飾性鍍層。這主要是因?yàn)殡S著電鍍時(shí)間的增加，電鍍條件發(fā)生了變化：在電鍍過程中，陰極電流密度和時(shí)間可以控制，而溶液的pH值、溫度都會(huì)變化。因此，pH值和溫度是導(dǎo)致鍍層不能進(jìn)一步增厚的主要原因。
2.陽極選擇困難
由于三價(jià)鉻電鍍的鍍液尚不穩(wěn)定，而且對(duì)雜質(zhì)很敏感，因此一般不能選可溶性材料作陽極；而不溶性陽極中三價(jià)鉻容易被氧化成六價(jià)鉻，加速了鍍液的不穩(wěn)定性。目前，國內(nèi)研究的各種三價(jià)鉻鍍鉻工藝幾乎都是采用石墨陽極。石墨陽極的主要缺點(diǎn) ：
(1)在槽液中的工作條件下不夠穩(wěn)定，電極不斷氧化生成CO2；
(2)陽極崩壞形成的炭粉渣會(huì)污染鍍液；
(3)電極氧化后變薄，引起內(nèi)電阻增大和陰、陽極之間的間距增大，導(dǎo)致槽壓增高。
3.溶液成分復(fù)雜
最近國內(nèi)學(xué)者提出了一種鍍液體系——草酸鹽-乙二胺四乙酸體系，該體系的配方很復(fù)雜，而且溫度和電流密度范圍均太窄；陽極使用石墨，還存在前述缺點(diǎn)。使用過程中，由于成分復(fù)雜，管理維護(hù)難度很大。
