硬铬涂层的性能及工业应用
模具表面处理之镀硬铬知识介绍
目录
一、引言:镀铬技术的分类及应用
二、镀硬铬原理和主要性能特点
三、镀铬过程介绍和质量影响因素
四、镀铬前后注意事项以及模具的保养 五、M1模具项目实例
在高速、高压冲压作业过程中，模具和制件会产生巨大的摩擦， 由于铁和铁的巨大摩擦，模具和材料上极易产生擦伤和烧坏等不良 现象，增加了产品的返修和报废率。电镀硬铬技术可以大大提升耐
(1)铬的性质：铬是一种微带天蓝色的银白色金属，电极电位为负，但它
有很强的钝化性能，在大气中很快钝化，显示出具有贵金属的性质，所以钢 铁零件镀铬层是阴极镀层。铬层在大气中很稳定，能长期保持其光泽，在碱、 硝酸、硫化物、碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中也非常稳定，但可溶于盐酸 等氢卤酸和热的浓硫酸中。铬层硬度高(HV900～110kg／mm2)、耐磨性好、反 光能力强以及有较好的耐热性，在500℃以下光泽和硬度均无明显变化，温度 大于500℃开始氧化变色，大于700℃时才开始变软。 (2)硬度及电泳液温度：对比各种热处理形式，情况如下页表l所示。通 过比较，我们发现，对于车身上的大件如侧围、翼子板等大型模具的凸凹模 本体，因其模具型腔大型面复杂且壁厚不一致，受热后容易发生热变形，镀
Cr处理温度一般在50～70℃，属低温处理，处理后模具不会产生变形，其表
面硬度一般可控制在HRC65以上，高于拉延所需的硬度要求。
(3)高耐磨性：经镀铬处理后的模具型腔比未处理的模具型腔光洁
度效果有明显改善，有效地降低了摩擦系数，提高了模具使用寿命。模 具在生产过程中因各种原因产生的拉毛等问题得到有效解决，下图是某
润滑不良时，局部易出现干摩擦现象，难以电镀处既有较高硬度、又有较大
镀铬后： 1、模具吊运分解将工程样件及保护薄膜、牛皮纸去除。 2、确认模具与镀铬前拍照存证的状况比是否有异常。 3、模具擦拭，用小于逃气孔孔径0.2左右的钻头对逃气孔逐个进行 清理，清理完毕后再用气枪将杂物吹出； 4、模面用400#砂纸/油石精修。 5、模具上易剥落的油漆去除后模具清洗整理。 6、将镀铬前拆除的相应附件按编号进行还原。 7、模具组合上机TRY。 8、生产状况OK后模具刷漆（防止镀铬后模具油漆易剥落造成品质不 良）
无裂纹镀铬和双层硬铬涂层的比较
无裂纹镀铬和双层硬铬涂层的比较在这项研究中,标准的单层无裂纹镀铬和双层和无裂纹硬铬涂层制备使用直流电(DC)和脉冲电流(PC)低碳钢基体上电镀过程。
研究了涂层的显微组织、显微硬度和耐蚀性的观点。
涂层的腐蚀抗性相比已经通过电化学极化在3.5%氯化钠溶液和标准盐雾试验。
腐蚀测试前后的显微结构的表征测试是通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)。
硬铬的微观裂纹密度、显微组织、利用脉冲电流电沉积可能是有限的。
无裂纹硬铬涂层,它由PC-electroplating沉积,是优良的耐腐蚀性能。
双涂层的厚度比与无裂口子层和硬铬表面涂层厚,也分别由PC -和DC-electroplating流程标准镀铬浴。
标准硬铬涂层沉积到DC-electroplating已经锈渍的表面和边缘。
无裂纹子层的涂料在耐腐蚀涂料表现出非常好的业绩,没有腐蚀产物的表面和边缘样本。
在3.5%氯化钠溶液由DC-electroplating Cr-deposited 低于标准。
所有的涂料钝化在3.5%氯化钠溶液和盐雾测试环境。
此外,双层涂料,涂层之间的比率的75%无裂纹层(破碎硬顶层25%)显示最好的耐腐蚀性能。
►微裂纹可以通过使用脉冲电流电沉积中删除。
►裂口硬铬涂层是优良的耐腐蚀性能。
►双涂层制备PC -和DC-electroplating流程。
►双涂层表现出优异的耐腐蚀的结果。
►在生理盐水环境中所有的涂料钝化。
1，双层铬工艺及流程同一镀液两种镀槽中电沉积制备乳白/光亮双层铬镀层。
工艺流程为：前处理─装挂─入槽─镀乳白耐蚀铬─镀光亮耐磨铬─出槽─清洗─除氢─抛光─检验。
镀液组成为：CRO3 200 -250G/L，H2SO4 2.2 -2.6G/CR3+离子2.0 -3.5 G/。
先在60 -65 °C、15 -25 A/DM2 下施镀30 分钟得到乳白铬镀层，随后在55 -60 °C 40 -50 A/DM2镀90 分钟，即得乳白/光亮双层铬镀层。
镀硬铬
中国第一重型机械集团公司标准镀硬铬JB/ZQ 4268-2006代替JB/ZQ 4268-1997中国第一重型机械集团公司2008-12-01批准2008-12-31实施镀硬铬是在母体材料上镀一层铬的薄膜，以提高耐磨性和在一定介质中的防腐蚀能力。
也可用于磨损零件尺寸的修复。
1对被镀母材的要求几乎所有金属材料都可用来镀铬，但下述几种材料镀铬是困难的：含碳（C ）量很高的钢（C>0.90%）；含硅（Si ）量很高的钢（Si>1.00%）；含铬（Cr ）、钨（W ）较高的钢；灰口铸铁；球墨铸铁；镁；含镁铝材。
如果铸钢件的表面无金属杂物及发裂时，也可以镀铬。
2镀铬前母体的状态镀铬前被镀母体的表面粗糙度应与镀铬后的表面粗糙度一致。
表面硬度应为40~60HRC ，否则，镀层被压入母材。
已淬过火的钢需要镀铬时，硬度不应大于60HRC ，否则，镀层容易脱落。
此外，淬火钢应在180~200℃下进行退火，以免使用时镀层上出现裂纹或裂缝。
3镀铬层的硬度镀铬层的硬度可达900~1000HV ；工作温度在100℃时硬度降至830HV ；工作温度在150℃时硬度降至750HV ；工作温度在250℃时硬度降至700HV ；工作温度在500℃时硬度急骤下降。
4镀铬层厚度镀铬层约为30μm 时最为经济，因为它对磨损和腐蚀起着很好的保护作用。
如果由于磨损需要进行补偿时，镀铬厚度可达800μm ，但不经济。
5图样标注根据产品设计者对零件的要求，提出：成品件的尺寸和公差；成品件的镀铬层厚度；镀铬层的硬度（HV ）；表面粗糙度：R a 0.8μm 用于要求不高的表面；R y 3.2μm 用于密封和旋转的表面。
上述标注是最低要求。
根据特殊情况，如用户的要求，也可低于此要求。
图1和图2是镀硬铬举例。
镀铬层厚度30μm ；硬度900~1000HV图1一般情况1后退返回分目录返回总目录JB/ZQ 4268-2006镀铬层厚度30滋m ；硬度900~1000HV镀铬前表面淬火，硬度50~55HRC （硬度值根据所选用的材料而定）淬硬层深度t =2mm图2镀铬表面承受冲击和压力负荷轴类零件必须预先考虑带有中心孔，棱角必须倒圆，最大半径不限，最小半径不应小于1mm。
硬质涂层概况方法培训
物理气相沉积法通过将气态物质在基材表面进行物理吸附和反应，形成固态沉积物，形成涂层。该方 法制备的涂层具有高纯度、高致密、高结合力等优点，广泛应用于光学、电子、薄膜等领域。
热喷涂法
总结词
热喷涂法是一种利用热源将喷涂材料熔化或软化后喷射到基材表面形成涂层的制备方法。
详细描述
热喷涂法通过将喷涂材料加热至熔化或软化状态，然后以高速气流将熔融或软化的材料喷射到基材表面，形成涂 层。该方法具有涂层厚度可调、工艺灵活、适应性广等优点，广泛应用于防腐、耐磨、耐高温等领域。
汽车工业领域的应用
硬质涂层在汽车工业中主要用于保护汽车表面免受腐蚀、划痕和磨损等影响，提高 汽车的美观度和使用寿命。
硬质涂层具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性等特点，能够提高汽车的抗划痕和抗 冲击能力。
硬质涂层在汽车发动机、车身、车轮等部位广泛应用，能够提高汽车的耐久性和可 靠性。
建筑行业领域的应用
硬质涂层概况方法培训
目录
• 硬质涂层简介 • 硬质涂层的应用 • 硬质涂层的制备方法 • 硬质涂层性能的检测与评价 • 硬质涂层的发展趋势与展望 • 培训总结与展望
01
硬质涂层简介
硬质涂层的定义
01
硬质涂层是一种特殊类型的涂层 ，通过在基材表面涂覆一层硬度 较高的材料，以提高表面的耐磨 、耐腐蚀、耐高温等性能。
功能化涂层
通过在涂层中添加特殊元素或化合物，赋予涂层 特殊的功能，如抗菌、防辐射和自修复等。
06
培训总结与展望
培训内容的回顾与总结
硬质涂层定义
01
硬质涂层是一种具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性的表面涂
层，广泛应用于机械、航空、化工等领域。
硬质涂层制备方法
替代硬铬工艺的方法及合金电镀发展趋势
8
4.离子束注入技术
金属离子注入是通过高能金属离子的轰击来改变金 属表面性能的工艺。因为该工艺不生成涂层，零件尺寸和 整体性能保持不变，注入后的表面不存在附着力、残余应 力和不良的显微组织等问题，离子注入的表面耐磨性和耐 蚀性均优于镀铬表面，所以是一种处理温度比较低的工艺 ，可处理塑料、铝和低合金钢等材料。 金属离子注入技术几乎能处理任何材料，如各种金 属、硬质合金、陶瓷、玻璃，大多数塑料、复合材料，一 些有机材料等。前处理过程只需要清洗而不需要其它处理 过程如酸洗、抛光、磨削、喷砂或热处理等。由于注入后 表面尺寸不变化，所以通 Nhomakorabea也不用夹具。
四、结束语
以上几种新工艺可在不同领域替代镀硬铬传统工艺，与现 行镀硬铬技术相比，有许多优点，但也有一定的局限性。因此 在进行镀硬铬工艺替代方案中应根据具体的要求，从技术、经 济以及环保的角度来综合选择合适的替代新工艺，达到减少或 无六价铬产生的目的。
关于1、3课题理解
课题一
合金电镀目前的技术应用进展及工艺优点
电镀合金由于其具有较高的硬度、致密性、耐蚀性、耐(磨)摩性 、润性、耐高温性、钎焊性、磁性以及装饰性，具体可分为： 1.电镀防护性合金
近几年来防护性合金有了较快的发展，主要是锌基合金。目前，在 生产上大量应用的有锌-镍、锌-铁、锌-钴、锌-锡及镉-钛等。它们对钢铁 基体来说属于阳极镀层，具有电化学保护作用，特别适用于要求高耐蚀和 低氢脆的产品。
金属离子注入技术相对于镀硬铬工艺有5个优点： ①尺寸不变化，能保证被处理零件有严格的公差； ②注入温度通常在150℃以下，一般不需要后处理； ③不产生有害的废物，不需要处理废液和废气等； ④大多数金属离子注入后可用X射线荧光光谱仪作质量控制 ； ⑤具有灵活性和适应性，可提供多种不同材质的涂层。 与镀硬铬工艺相比，在某些应用领域，金属离子注入技术 可提高材料的耐磨性，提高硬度，减少摩擦，提高耐氧化、腐蚀 性，提高光学性能，增加疲劳寿命，降低氢脆性等。 但是，金属离子注入技术必须在真空（真空度达到 1.33×10^（-3）Pa）下进行处理，而且它是直射的，最大入射角 为45° ，所以复杂的零件必须在离子束中作特殊处理，对深径比 大于1 的孔，内壁不能处理，显然离子注入不能用于厚涂层，如 零件的修复等。
什么是模具硬铬电镀
模具硬铬电镀一、硬铬概述镀硬铬是一种传统的表面电镀技术，已应用长达百年。
镀铬层硬度高、耐磨、耐腐蚀并能长期保持表面光亮且工艺相对比较简单、成本较低。
长期以来，铬镀层除了作为装饰涂层外，还广泛作为各类模具耐腐蚀涂层和作为机械零部件的耐磨涂层。
随着科学技术的进步，硬铬在技术及成本上仍然占据塑胶模具涂层技术宝座。
二、硬铬特点1. 镀层硬度达到洛氏60-70度，抛光面镀层光亮如镜2. 镀层耐磨性、耐腐蚀性极强，防锈很好3. 镀层厚度可控4. 镀层均匀致密5. 镀层与金属基体结合强度高，不起皮、不脱落三、电镀硬铬加工项目：适合硅胶模，橡胶模，塑胶PVC模，塑胶透明模具，塑胶黑色高光模具，电木模，五金模，机械零件、台面板，超声波焊接铝模等各种类型模具。
硅橡胶模具电镀硬铬1.镀层硬度达到HV1100（洛氏HRC75度），抛光面镀层光亮如镜。
2.耐磨性好。
不易损伤模具，延长模具使用寿命。
3.自滑性好，易脱模，提高生产效率，减少次品的产生。
4.抗酸性强，模具不生锈，不腐蚀，保护纹路长期使用不褪色。
5.易清洗，并减少生产过程中清洗次数。
6.保护模具砂纹，生产中不掉砂。
生产普遍存在粘模、脏污、不好品多、产能低等问题。
模具经过电镀后都能解决以上问题，节省了一笔可观的费用，节省的部分远远超出模具电镀费用，对产品质量要求高和需长期生产的，电镀是一个明智的选择。
塑胶模具电镀硬铬1.光洁度达到镜面要求，比人工抛光光洁度高达一倍以上。
2.表面硬度增加，镀层硬度达到HV1100（洛氏HRC75度）,耐磨性好，不易损伤模具，延长模具使用寿命。
3.抗酸性强，能抵抗含酸性物质PVC材料腐蚀，模具不生锈，不腐蚀。
4.自滑性好，易脱模，提高生产效率，减少次品的产生。
冲花，拖花是透明、黑色高光、镜面模具的生产难点。
经常短时间内停机重新抛光模具，严重影响生产，浪费不必要开支，电镀后能解决以上问题。
五金模电镀硬铬1.表面硬度增加，镀层硬度达到HV1100（洛氏HRC75度）,耐磨防拉伤作用，不易损伤模具。
镀铬的类型及用途
镀铬的类型及用途镀铬工艺种类众多，按其用途可作如下分类。
①防护-装饰性镀铬防护-装饰性镀铬俗称装饰铬，镀层较薄，光亮美丽，通常作为多层电镀的最外层，为达到防护目的，在锌基或钢铁基体上必须先镀足够厚的中间层，然后在光亮的中间层上镀以0．25～0．5μm的薄层铬。
常用的工艺有Cu/Ni/Cr、Ni/Cu/Ni/Cr、Cu—Sn/Cr等。
经过抛光的制品表面镀装饰铬后，可以获得银蓝色的镜面光泽。
在大气中经久不变色。
这类镀层广泛用于汽车、自行车、缝纫机、钟表、仪器仪表、日用五金等零部件的防护与装饰。
经过抛光的装饰铬层对光有很高的反射能力，可用作反光镜。
在多层镍上镀微孔或微裂纹铬，是降低镀层总厚度，获得高耐蚀性防护一装饰体系的重要途径，也是现代电镀工艺的发展方向。
②镀硬铬（耐磨铬）镀层具有极高的硬度和耐磨性，可延长工件使用寿命，如切削及拉拔工具，各种材料的压制模及铸模、轴承、轴、量规、齿轮等，还可用来修复被磨损零件的尺寸公差。
镀硬铬的厚度一般为5～50μm，也可根据需要而定，有的高达200～800μm。
钢铁零件镀硬铬不需要中间镀层，如对耐蚀性有特殊要求，也可采用不同的中间镀层。
③镀乳白铬镀铬层呈乳白色，光泽度低、韧性好、孔隙低、色泽柔和，硬度比硬铬和装饰铬低，但耐蚀性高，所以常用于量具和仪器面板。
为提高其硬度，在乳白色镀层表面可再镀覆一层硬铬，即所谓双层铬镀层，兼有乳白镀铬层和硬铬镀层的特点，多用于镀覆既要求耐磨又要求耐腐蚀的零件。
④镀松孔铬（多孔铬）是利用铬层具有细致裂纹的特点，在镀硬铬后再进行机械、化学或电化学松孔处理，使裂纹网进一步加深、加宽。
使铬层表面遍布着较宽的沟纹，不仅具有耐磨铬的特点，而且能有效地储存润滑介质，防止无润滑运转，提高工件表面抗摩擦和磨损能力。
常用于受重压的滑动摩擦件表面的镀覆，如内燃机汽缸筒内腔、活塞环等。
⑤镀黑铬黑铬镀层色黑具有均匀的光泽，装饰性好，具有良好消光性；硬度较高（130～350HV），在相同厚度下耐磨性比光亮镍高2～3倍；其抗蚀性与普通镀铬相同，主要取决于中间层的厚度。
硬铬涂层的性能及工业应用
硬铬涂层的性能及工业应用硬铬镀层硬度对照表外形划痕硬度应用磨砂铬640 装饰硬格乳白色铬830 打底镀铬略带乳白色铬990 打底镀铬，装饰硬铬亮铬1000 普通硬铬。
耐磨微雾铬1005 装饰硬格冷若冰霜（平滑）铬1020 装饰硬格，耐磨铬冷淡的（粗糙）铬1060 装饰硬格焦铬1165 不合格铬采用镀硬铬的决定，将取决于以下的需求和要求：1固有的硬度和耐磨性，电沉积铬。
2所需的铬的厚度。
3的部分是由形状，大小，结构和材料。
4掩蔽区域的要求不被镀。
5尺寸要求，如果将需要额外的机械加工。
硬度的电铬存款是电镀条件的函数。
一般来说，在明亮条件下镀铬是最佳硬。
明亮的铬镀层的常规浴有维氏硬度为900〜1000，，来自混合催化剂浴中的硬度为1000〜1100或更高。
镀硬铬层的耐磨性能与其硬度息息相关，通常硬度越高，耐磨性能越好。
硬铬层的硬度与电镀时的温度、电流密度和溶液成分有关。
当镀液中铬酐含量固定时，硫酸根含量升高会使得镀层硬度下降。
在不同镀液温度、不同电流密度条件下，所得镀硬铬层的硬度测定结果。
可以看出：镀液温度越高，硬度越低；电流密度越高，硬度越高。
由于高硬度和高应力（脆性）往往是相关的，因而镀硬铬层的硬度不宜过高。
笔者所在项目组将镀液温度控制在３５～５５℃之间，将电流密度控制在３０～５０Ａ／ｄｍ２之间，可获得满足空客镀铬层硬度技术要求（≥７００ＨＶ）的镀铬层。
镀硬铬的应用典型的镀铬部分将是：汽车的阀杆，活塞环，震动棒，Mac弗森支柱的，柴油和航空器发动机气缸的孔，和液压轴。
是常用的镀硬铬，以恢复原来的尺寸的大型柴油机，燃气发动机和压缩机的曲柄轴的磨损表面。
硬铬还发现使用修复受损的印刷和造纸辊轴颈。
硬铬存款的目的主要是为了提高功能部件的使用寿命，增加其耐磨性，耐磨，耐热和耐腐蚀性。
加硬铬用于恢复尺寸不足的部分。
1．电镀硬铬性能特点工程用镀铬层习惯称为“镀硬铬”‚它有以下特点：①耐磨性好‚镀铬层随工艺规范不同‚可获得不同的硬度400～1200HV。
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硬铬涂层的性能及工业应用
硬铬镀层硬度对照表
外形划痕硬度应用
磨砂铬640 装饰硬格乳白色铬830 打底镀铬
略带乳白色铬990 打底镀铬，装饰硬铬
亮铬1000 普通硬铬。
耐磨微雾铬1005 装饰硬格
冷若冰霜（平滑）
铬1020 装饰硬格，耐磨铬
冷淡的（粗糙）铬1060 装饰硬格
焦铬1165 不合格铬
采用镀硬铬的决定，将取决于以下的需求和要求：
1固有的硬度和耐磨性，电沉积铬。
2所需的铬的厚度。
3的部分是由形状，大小，结构和材料。
4掩蔽区域的要求不被镀。
5尺寸要求，如果将需要额外的机械加工。
硬度的电铬存款是电镀条件的函数。
一般来说，在明亮条件下镀铬是最佳硬。
明亮的铬镀层的常规浴有维氏硬度为900〜1000，，来自混合催化剂浴中的硬度为1000〜1100或更高。
镀硬铬层的耐磨性能与其硬度息息相关，通常硬度越高，耐磨性能越好。
硬铬层的硬度与电镀时的温度、电流密度和溶液成分有关。
当镀液中铬酐含量固定时，硫酸根含量升高会使得镀层硬度下降。
在不同镀液温度、不同电流密度条件下，所得镀硬铬层的硬度测定结果。
可以看出：镀液温度越高，硬度越低；电流密度越高，硬度越高。
由于高硬度和高应力（脆性）往往是相关的，因而镀硬铬层的硬度不宜过高。
笔者所在项目组将镀液温度控制在３５～５５℃之间，将电流密度控制在３０～５０Ａ／ｄｍ２之间，可获得满足空客镀铬层硬度技术要求（≥７００ＨＶ）的镀铬层。
镀硬铬的应用
典型的镀铬部分将是：汽车的阀杆，活塞环，震动棒，Mac弗森支柱的，柴油和航空器发动机气缸的孔，和液压轴。
是常用的镀硬铬，以恢复原来的尺寸的大型柴油机，燃气发动机和压缩机的曲柄轴的磨损表面。
硬铬还发现使用修复受损的印刷和造纸辊轴颈。
硬铬存款的目的主要是为了提高功能部件的使用寿命，增加其耐磨性，耐磨，耐热和耐腐蚀性。
加硬铬用于恢复尺寸不足的部分。
1．电镀硬铬性能特点
工程用镀铬层习惯称为“镀硬铬”‚它有以下特点：
①耐磨性好‚镀铬层随工艺规范不同‚可获得不同的硬度400～1200HV。
滑动摩擦系数约为钢与铸铁的50％‚并有抗粘附性。
②耐腐蚀性较好‚镀铬层在轻微的氧化作用下即表面钝化‚形成很薄且透明的钝化膜‚在常温下长期不变色‚对镀铬层起保护作用。
③镀铬层强度随厚度增加而降低‚镀铬层与基体结合强度高于自身晶体间结合强度‚而抗拉强度与疲劳强度随镀层厚度增加而下降。
因此‚镀铬层厚度一般应≤0.3mm。
2．电镀硬铬层的应用
①不带底层的镀铬层‚抛光后可直接使用。
镀层厚度＜12μm用于模具以提高其耐磨性；镀层厚度12～50μm用于液压装置的柱塞‚以提高其密封性和耐磨性；对不重要的配合表面‚镀层厚度可＞50μm‚镀后磨削达到要求尺寸精度‚以补偿磨损量。
②带底镀层的镀铬层多用于较厚的尺寸补偿。
先沉积足够厚度的底层金属（如镍可镀厚lmm)‚磨光后再镀铬层。
最终磨削为成品后‚镀铬层应保持在250μm以内。
由于镀铬层脆性较大‚不宜承受较大的变形‚否则会引起镀层断裂或脱落。
因此零件基体金属部分应有足够的强度‚能抵抗施加在镀层厚度方向上的所有外力。
除常规镀铬层外‚还可以制成松孔镀铬层。
其方法是在完成硬铬层后‚再对其进行腐蚀处理（如盐酸腐蚀）‚使镀层表面的微细裂纹加宽‚达到表面布满微裂纹‚可以有效地储存润滑介质改善润滑状况。
在修复滑动轴承轴颈时可以采用。
操作规程及注意事项
1、镀前检验镀件尺寸，机加工表面状况，根据镀层厚度准确计算电镀时间。
2、控制好镀液工作条件，勤观察，注意温度变化，液位变化，仔细操作，如实填写操作记录。
根据化验结果补加药水，校正电镀液。
3、镀后检查镀层质量、尺寸，清洗干净，丝牙、内孔等部位防锈保护。
工件打操作钢号，边角除毛刺。
4、如果酸液溅在皮肤上，应立即用清水冲洗。
5、场地打扫干净，器具摆放整齐。
提前15分钟进行交接班。
2．。