黑铬镀层除了具有保护功能外,还能吸收光线,防止反光,因此主要用于仪器仪表,特别是光学设备。在外观上,黑色镀层显得纯净且具有金属质感,非常具有装饰性。
电镀生产线中,镀黑铬的工艺配方种类繁多且复杂,包括硝酸钠-氟硅酸型、冰醋酸型、氨基磺酸盐型、硝酸钾-四硼酸钠-偏矾酸铵-硅氟酸型、以及硝酸钾-氟铝酸钠型等。同时,还有一些辅助添加剂,如硼酸、蔗糖、草酸亚铁和亚铁氰化钾等。
工艺配方在确保质量效果的前提下,应尽量简化。成分过于复杂会增加故障分析与处理的难度,因此需要明确镀黑铬的关键要素。
除硫酸根
无论采用何种配方,镀黑铬过程中几乎都需要去除溶液中的硫酸根。简单且有效的方式是加入过量的碳酸钡(理论量的3到5倍),以形成硫酸钡沉淀。
有些资料认为需要过滤掉沉淀物,但其实并没有这个必要。因为沉淀物对PCB电镀过程不产生任何影响。实际上,当加入碳酸钡后,除了生成硫酸钡,其他物质都会形成铬酸钡沉淀。一旦混入硫酸根,它会自动生成硫酸钡,因为硫酸钡的溶解度积低于铬酸钡的溶解度积。
加硝酸根
黑铬镀层是由25%氧化铬和75%金属铬共同形成的。氧化铬的生成主要依赖于硝酸根的作用。硝酸根作为一种发黑剂,其消耗速度较慢。值得特别注意的是,不要因镀层颜色不够深而频繁调整硝酸根的浓度。镀层的黑度是一个复杂的光学现象,后续还会提到其他影响黑度的因素。
还原剂
镀黑铬时常用的辅助添加剂有蔗糖、草酸亚铁和亚铁氰化钾等,这些物质都是还原剂,旨在电解液中生成三价铬,这对镀黑铬有积极作用。实践表明,通过电解获得三价铬的方法更为简单有效。将阴极和阳极的比率设置为3:1至5:1,按照正常电流密度进行约2小时的电解,便能产生足够的三价铬。这样可以避免向镀槽中引入其他成分,力求镀液的组成更加简单。
催化剂
镀黑铬配方中所含的氟硅酸、氟硅酸盐、氟化钾、氟化钠以及氟铝酸钠等物质均作为催化剂,显然,真正起作用的成分是氟离子。
加入的形式并不关键,关键在于掌握合适的量。由于黑铬镀层对催化剂非常敏感,过量或不足都会显著影响产品的质量。
在氟离子的质量浓度较低时,电流效率下降,镀层呈现棕褐色,光泽暗淡且分散能力差。随着氟离子的质量浓度增加,分散能力、黑度、亮度和硬度都会有所提升。然而,如果氟离子的质量浓度过高,材料的脆性会增加,可能出现“爆皮”现象,严重时会在镀层形成后的几小时内自行破裂。
调整的方法非常简单,主要通过电解消耗进行。此外,氟离子也会在阳极挥发一部分,这样镀层会逐渐恢复到正常,达到状态。保持和补充的原则是少量多次添加,并且要注意观察,确保镀液始终保持在良好状态。
镀层的黑度与基体的状况密切相关,如果基体表面较粗糙,黑度会受到影响。经过抛光或镀上光亮镍后,再进行黑铬镀层处理,终的镀层会显得既黑又亮。此外,氟离子不仅作为催化剂,还有活化功能,因此不锈钢可以直接进行黑铬镀层。