鍍鉻層特別是槍管鍍鉻層對厚度均勻性有著嚴(yán)格的要求。由于鍍鉻液分散能力差，對大工件鍍鉻，尤其是施鍍時間長、電流大的鍍硬鉻，鉻層沉積越厚，越容易造成電流分布不均勻，產(chǎn)生諸如錐度、橢圓度、“狗骨”形態(tài)等缺陷。本文介紹了陽極、內(nèi)電阻、三價鉻等因素對鍍鉻層厚度均勻性的影響。
1.陽極與鍍件布局的影響
1.1陽極位置
一般鍍鉻層厚度的均勻性取決于陽極與鍍件的相互關(guān)系。通常情況下，陽極與鍍件的間距越近，鍍鉻層越能與鍍件的幾何形狀相一致。但是，當(dāng)陽極與鍍件外徑不相似時，如果增大陽極與鍍件的間距，可以使電流在陽極表面上分布較均勻;如果陽極與鍍件的間距太近，則電流分布反而不均勻。電鍍外徑工件時，陽極與鍍件的間距應(yīng)控制在10～25cm范圍內(nèi)。如果陽極離鍍件太遠(yuǎn)，則溶液電阻增大，電能損耗增加。在操作中應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：
(1)形狀較簡單的鍍件，可與陽極靠近些;形狀不規(guī)則的鍍件，與陽極的間距應(yīng)盡量大些。
(2)大小較懸殊的鍍件不能同槽進(jìn)行電鍍，避免電流分布呈嚴(yán)重的不均勻狀態(tài)。
(3)鍍件放置的不同部位與陽極的間距應(yīng)盡量相等，這樣可使溶液的電阻相似，電流分布均勻。
(4)將鍍件(尤其是軸)定位在以4根陽極組成的、各自的“箱式”中，讓電流在鍍件表面能均勻地分布，避免產(chǎn)生橢圓度。
1.2陽極超長
鍍硬鉻所用的鉛合金陽極應(yīng)該比鍍件(尤其是軸)短一些。陽極的頂部略低于鍍件的頂部，而陽極的底部要高于鍍件的底部，避免陽極超長部位的電流分布到鍍件上而呈“狗骨”形態(tài)，即：上部鍍鉻層太厚、中間薄、下部較厚。
鍍鉻陽極的長度通常根據(jù)鍍槽深度而定，除非采用以定型產(chǎn)品設(shè)計制作的專用陽極，一般陽極下部離槽底約為15cm，上部高于液面5cm。對這種狀態(tài)的陽極，如果電鍍定型產(chǎn)品(一般為軸類件)，可將超過鍍件部位(頂部或底部)的陽極面用塑料盤帶包封絕緣;如果是非定型產(chǎn)品或長短不一致的工件，可在鍍件的上下部加保護(hù)陰極。
2.內(nèi)電阻縱向分布的影響
2.1溶液電阻
溶液電阻的縱向分布狀態(tài)，使鍍鉻過程中產(chǎn)生的氫氣泡從槍管內(nèi)不斷上溢，帶動溶液由下而上地流動，且不斷更新。這時上部溶液的質(zhì)量濃度低，氣泡數(shù)量多，從而使溶液電阻的縱向分布呈上大下小的不均勻狀態(tài)。
2.2極化電阻
由于鍍液中的氣泡數(shù)量呈上多下少的梯度狀態(tài)，越向上氣泡占據(jù)的空間越大，使得溶液在陰極上部的交換速率比下部的快。這種流動速率的不均勻狀態(tài)，也造成了極化電阻的縱向分布呈上小下大的梯度狀態(tài)。
2.3陽極電阻
槍管鍍鉻一般采用鋼絲鍍鉛陽極。這種鋼芯陽極的電阻所造成的電位降，使槍管內(nèi)不同斷面上陰、陽極之間的電壓不相同(如上部的電壓比下部的高)，形成自上而下的梯度狀態(tài)。這種狀態(tài)使得電流在陰極表面上的縱向分布不均勻。
3.三價鉻的影響
鍍鉻液中三價鉻的質(zhì)量濃度對內(nèi)電阻縱向分布狀態(tài)有著顯著的影響。實(shí)踐證明：隨著鍍液中三價鉻的質(zhì)量濃度的增加，內(nèi)電阻縱向分布不均勻性逐漸得到改善。三價鉻的質(zhì)量濃度較高時，溶液在槍管內(nèi)自下而上的流速變慢，這顯然是氣體生成速率較慢所導(dǎo)致的。溶液流速變慢，使溶液的質(zhì)量濃度梯度變大，導(dǎo)致溶液電阻縱向梯度增大;同時縮小了上下部陰極表面溶液的交替速率差，導(dǎo)致極化電阻縱向梯度降低。溶液電阻縱向梯度的增大和極化電阻縱向梯度的降低，都有利于上大下小的電阻(包括陽極電阻)梯度的形成，從而提高電流縱向分布的均勻性。
鍍鉻過程中，堿式鉻酸鉻薄膜在陰極表面不斷生成，而硫酸鉻離子不斷在陰極溶解堿式鉻酸鉻薄膜。成膜和溶解的過程在陰極表面上交替進(jìn)行，當(dāng)膜的溶解速率較慢時，氫氣析出較快;當(dāng)膜的溶解速率較快時，氫氣析出較慢。由此認(rèn)為：當(dāng)三價鉻的質(zhì)量濃度較高時，溶液中硫酸鉻離子的數(shù)量增多，在陰極上加快了堿式鉻酸鉻薄膜的溶解，因而也減緩了氫氣的析出?？赡苁怯捎谌齼r鉻氧化成六價鉻時需克服的阻力比氧氣析出時需克服的阻力小，所以當(dāng)三價鉻的質(zhì)量濃度增加時，三價鉻氧化成六價鉻的反應(yīng)速率加快，相應(yīng)地抑制了氧氣的生成速率。
鑒于此，對于槍管(特別是細(xì)長槍管)鍍鉻，鍍鉻液中三價鉻的質(zhì)量濃度必須維持在10g/L以上(工藝規(guī)定在8—12g/L范圍內(nèi))。當(dāng)三價鉻的質(zhì)量濃度較低時，上部鉻層沉積速率快、下部慢，形成上厚下薄的不均勻鍍鉻層。但是，當(dāng)三價鉻的質(zhì)量濃度過高時(一般14g/L以上)，上部鉻層沉積速率慢、下部快，形成上薄下厚的不均勻鍍鉻層。
另外，三價鐵離子也有影響，其對陰極表面成膜與溶解交替的過程，與三價鉻有著相似的作用。也是說三價鐵離子和三價鉻都影響氫氣的生成速率。所以在工藝中規(guī)定三價鐵離子的質(zhì)量濃度應(yīng)小于8g/L。
(1)一般鍍鉻層厚度的均勻性取決于陽極與鍍件的相互關(guān)系，因此，在操作中合理地控制陽極和鍍件的間距。
(2)槍管鍍鉻層厚度縱向錐度，與鍍鉻液中三價鉻的質(zhì)量濃度有著密切的關(guān)系。要得到比較理想的鍍鉻層，三價鉻的質(zhì)量濃度應(yīng)嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)。