电镀黑铬工艺
黑铬镀层是由铬和三氧化二铬的水合物组成，由于对光波的完全吸收而发黑。
黑铬的耐蚀性优于普通铬，耐磨性同于常规铬层，已被广泛应用现代工业中。
电镀黑铬工艺
1、工艺过程
前处理→电镀中间镀层→清水洗→镀黑铬→清洗→干燥→抛光处理（视需要）→上油（锭子油）→检验→包装。
2、配方及工艺条件
本工艺配方较为简单，溶液稳定，易于维护和调整，镀液分散能力较好。
铬酸酐(CrO3)/ (g/L) 250～300
硝酸钠(NaNO3) / (g/L) 5～12
硼酸（H3BO3）/（g/L） 20～30
添加剂 (ml/L) 50ml
三价铬/（g/L） 3g
阴极电流密度 30～60 A/dm2
槽电压 10～15V
温度(最佳)/(℃) 15～30℃
时间/( min) 5～15
阴极板铅锡合金(Sn含量在5%～7%)或石墨、碳钢添加剂：氟硅酸2ml/l+硝酸银4g/l=25升
3、溶液配制
1) 将计算量的铬酸酐溶于适量的蒸馏水中，搅拌使铬酐全部溶解。
2) 升温至50～60℃，在不断的搅拌下，加入5～6g/L碳酸钡以除去铬酸溶液中SO42-，待溶液澄清后，滤去碳酸钡沉淀。
3)用蒸馏水分别溶解硝酸钠和硼酸，倒入槽内，加蒸馏水至规定体积，加添加剂充分搅拌均匀，电解处理后，试镀。
4、镀液各成分作用
1) 铬酸酐：镀液中的主要成分。
含量太高：镀层硬度降低；含量过低（200g/l）：镀液变化较快，镀层易烧焦，覆盖能力差、耐磨性差。
一般控制在250～300g/l之间。
2)硝酸钠：发黑剂。
含量偏高：分散能力和覆盖能力恶化；含量偏低：镀层黑度差，颜色淡且发灰，有时会出现无黑色镀层，一般控制在8～10g/l。
也可加入硝酸铬和硝酸作发黑剂。
3)添加剂：是一种催化剂，有助于活化阴极表面，兼顾去除氯离子作用，提高镀液的覆盖能力，只要在镀液内含有添加剂50ml/l，就能提高镀液的分散能力和镀层的黑度；含量过高，呈灰褐色、分散能力差，太高会引起镀层的脆性、脱壳，因此必需严格控制含量，也可加入氟化钾0.2～0.5g/l或氟化钠0.3～0.8g/l；含量过低分散能力也差。
4)硼酸：在黑铬镀液中起催化作用，有助于提高阴极极化，提高镀液的分散能力，能使镀层细致，保证镀层均匀光泽，有效减轻或消除镀层表面挂灰都有一定作用。
含过高于40g/l时，易使镀层泛红，镀层出现脱壳、脆性现象；含量低于20g/l时，镀层粗糙疏松影响耐磨性。
5）三价铬：黑铬镀液若无三价铬存在，则镀层软，黑度不足且挂灰严重，一般控制在3～4g/l范围。
6）温度：温度低，镀层光亮范围宽，挂灰少，硬度高。
但温度过低，镀层易产生脆性。
温度过高，易产生挂灰，且镀层硬度、亮度均有下降。
随温度升高，电流密度需相应提高。
镀液温度一般控制在20～30℃之间，电流密度在45～60A/dm2时，是镀黑铬的最佳参数，这是黑铬的黑度美观，镀液的深度能力及均镀能力都好。
当温度超过35℃时，镀层就不黑了，镀层表面上出现灰绿色的挂灰，深度能力下降。
7）电流密度：黑铬电镀时用的电流密度一般在45～60A/dm2之间，镀层才能达到均匀的黑色，镀液的深度能力和分散能力都比较好。
当电流密度低于25A/dm2时，镀层呈灰黑色，甚至出现彩虹色。
电流
密度高于75A/dm2时，镀层会烧焦，槽液温度上升极快。
8）沉积时间：对消光或光线指示零件来讲，在规定条件下沉积15～20min就可获得4～5um的黑铬镀层。
沉积时间少于15min，镀件的深凹处或大件的平面中心处，镀层黑色欠深，整个镀件表面色泽不均，若沉积时间超过20min，镀层厚度增加更加缓慢。
5、镀液维护要点
1）黑铬镀液要用蒸馏水或去离子水配制。
2）注意平时不让硫酸根和氯离子带入黑铬溶液中。
3) 新配槽液应以大阴极、小阳极面积电解4～5小时产生三价铬后才可试镀,另一种方法是加入冰糖0.6g/l产生三价铬3g/l，还可提高镀层黑度。
三价铬过高会降低镀液电流效率，一般调节阳极与阴极比可控制三价铬浓度。
4) 每升镀液累计通电500A·h消耗硝酸钠5g左右。
氟硅酸每次添加宜在0.003-0.004g/l，或2ml/ka.h。
5) 添加剂控制低限值，每次添加宜在 1.5～2ml/L。
过高导致脱皮，过低出现白点状。
6）黑铬镀液中可用碳钢或高密度的石墨电极作阳极。
因黑铬镀液中没有硫酸，对阳极难以产生活化作用，而氟离子还会腐蚀阳极，因此通常镀铬用的铅或铅合金做阳极是不适用的，因为在这些阳极板的表面上会产生厚的阳极钝化泥而阻断电流。
如果是用铅或铅合金做阳极，应经常清理阳极板上的阳极泥，保证阳极电流通畅。
7）注意平时不让硫酸根和氯离子带入黑铬溶液中。
8）槽液应有冷却降温设施，镀黑铬的温度不宜过高，最佳温度在20～30℃，如使用商品添加剂应按说明书温度操作；温度过高，镀层结晶疏松，黑度降低。
9）电流密度要与槽液温度相适应，尽可能开大些，有利于镀层均匀和结晶细致，也不能过大，以控制在镀层不烧焦为度。
10）使用过的挂具上的黑铬镀层，应放在盐酸溶液中退掉，然后浸在清水中待用。
11）要获得表面更光亮、硬度及耐磨性更好的黑铬镀层，可以在装饰铬层表面再镀黑铬。
12）镀液内不宜有硫酸根，必须用碳酸钡打掉(碳酸钡5～6g/L)，沉清，倒掉缸脚。
13）中途断电的镀件可以再次电镀而无需下挂退镀，镀层不会出现脱皮等不良现象。
14）由于黑铬镀层结晶疏松、表面多孔，因此，黑铬镀层应浸热油处理，使镀层更黑更耐用。
6、杂质对镀液的影局和去除
1) 氯离子的影响：含量大于30mg/l时，会使镀层发花镀液的分散能力降低，镀层出现严重挂灰，导致附着力差，且镀层发软，高低电流密度之间有明细分界线，低电流区镀层发黄（褐黄色）。
含量超过120mg/l时，几乎得不到黑色镀层。
氯离子可用高温70℃电解法去除。
由于镀件清洗时经常降自来水中的氯离子带入镀液，生产时经常添加少量硝酸银（氯化银沉淀）是有好处的。
2)硫酸根的影响：含有硫酸根时，镀层呈灰白色或浅黄色，在低电区出现彩色镀层（彩膜）或局部出现发灰现象。
可加碳酸钡来消除（镀液在50～60℃下处理较好）。
镀液中有过量的碳酸钡存在是必要的，可提高镀层黑度。
3)铜离子和铁离子的影响：镀层出现褐色条纹。
当铜离子在3g/L、Zn2+浓度超过4.5g/L、铁离子在3g/L时镀液的覆盖能力下降，镀层出现发灰或发紫现象，分散能力差，故零件掉入槽内要随时捞出。
7、常见故障
1）镀层脱落
a.阳极电流密度不当影响镀层结合力。
电流密度过大，造成镀层容易脱落，所以必须注意控制阴极电流密度在工艺规定范围。
b.镀液中氟硅酸含量偏高也会使镀层容易脱落，可以通过电解处理使之降低并保持在工艺规定范围。
2）镀层耐磨性不良
a.主要成分含量不当对镀层耐磨性有影响。
如果镀液中铬酸含量低于200g/l，镀层耐磨性较差，而硼酸含量低于20g/l时，镀层结晶粗糙，硬度与耐磨性会有所降低。
b.在电镀过程中，阴阳极面积比控制不当、比例失调，也会使镀层耐磨性下降，通常情况下阴阳极面积比在1：5～1：10较为有利。
3）镀层颜色不正
a.镀液中带入氯离子或硫酸根有害杂质，容易使镀层颜色淡或发灰，可以定性分析确认后添加硝酸银或碳酸钡沉淀消除有害影响。
镀层颜色淡、黑度差，也可能是硝酸钠含量不足，
也可能是电镀时间太短所致。
b.镀层泛红主要原因是硼酸含量太高，可以通过电解处理降低其含量，以保证镀层质量。
c.镀层表面出现褐色条纹往往是二价铜等有害杂质超过允许含量造成，可以小电流电解去除。
8、故障处理
内部资料系列之
电镀黑铬工艺
指
导
书
攸碧晟电镀技术研究所攸碧晟科技有限公司
2017-10-18。