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(wèn)題已經(jīng)引起人們普遍的關(guān)注，各國(guó)政府也加強(qiáng)了立法管理，如美國(guó)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(kāi)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(wèn)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(lái)越受到人們的青睞。

發(fā)展歷程

三價(jià)鉻鍍鉻自1854年Bunsen發(fā)表第一篇論文以來(lái)，迄今已有100余年歷史，由于有些技術(shù)問(wèn)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(lái)了。1974年英國(guó)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(zhuān)利，即Alecra-3000。1981年，英國(guó)開(kāi)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(yáng)極區(qū)域分開(kāi)，這樣可避免陽(yáng)極板上氧化成的六價(jià)鉻對(duì)三價(jià)鉻鍍液帶來(lái)的危害：幾乎同時(shí)，美國(guó)Harsha0公司也開(kāi)發(fā)了Tri-chrome三價(jià)鉻鍍鉻工藝。

主要優(yōu)點(diǎn)

(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(guò)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。

主要缺點(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(hù)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。

可喜的是通過(guò)電鍍工作者不懈的努力，上述存在的四個(gè)問(wèn)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?/p>

(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(guò)了六價(jià)鉻鍍鉻層。

研究現(xiàn)狀

烏克蘭國(guó)立化學(xué)技術(shù)大學(xué)在研制三價(jià)鉻鍍鉻溶液的同時(shí)，還研究了三價(jià)鉻鍍鉻的機(jī)理。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%。

俄羅斯科學(xué)院物理化學(xué)研究所研制的三價(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(yáng)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(méi)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?/p>

由于三價(jià)鉻鍍鉻一些難以解決的問(wèn)題已基本得到了解決，因此近幾年國(guó)外投入工業(yè)化生產(chǎn)也日漸多起來(lái)，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。國(guó)內(nèi)發(fā)表的三價(jià)鉻研究文章也不在少數(shù)，其中哈爾濱工業(yè)大學(xué)對(duì)此工藝的研究比較多，但大都停留在實(shí)驗(yàn)室階段