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1引言
"稀土"(RareEarth〉在1794年從瑞典產(chǎn)的比較稀少的礦物中被發(fā)現(xiàn)。從發(fā)現(xiàn)至今的短短200余年中得到了廣泛的應用。例如：鋼中加入稀土可提高其強度、韌性、耐磨性和抗氧化性；在化學工業(yè)中可用作催化劑和油漆催干劑的添加劑等等。高純稀土氧化物又是激光高技術產(chǎn)業(yè)的重要原料。因此稀土奇異的效能被譽為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的"維生素"。
20世紀50年代開始，前蘇聯(lián)將稀土用于鍍鉻工藝中。我國80年代初，長沙湖南大學首次發(fā)表了稀土在鍍銘工藝中的研究和應用報告。在此之后，各種型號的鍍鉻添加劑相繼問世。但是萬變不離其宗，絕大多數(shù)的鍍鉻添加劑中都含有稀土成分，"稀土"又成了鍍鉻添加劑中的"維生素飛正因為在鍍鉻工藝中應用了"維生素"一一稀土添加劑，使鍍鉻層的深鍍能力、均鍍能力、耐磨、耐蝕性能、鍍層硬度等都優(yōu)于老的鍍鉻工藝，并且使用了稀土添加劑后，使鍍鉻工藝能得到"三低一高"顯著的經(jīng)濟效益(即低濃度、低溫度、低電流密度、高電流效率)。
2稀土添加劑中稀土元素的組合
"稀土"一般分為混合稀土和單一稀土兩大類。混合稀土的組成與礦石中原有的稀土成分十分接近，也就是說其它雜質的含量比較多。單一稀土是各稀土分離精致的稀土元素。鍍鉻添加劑中所選用的稀土元素應該是單一稀土元素，且含量應在98%以上，能選用99.99%的更好。
稀土元素是否每個元素都對鍍鉻工藝起作用?筆者認為，在眾多的稀土元素中對鍍鉻有作用的只能是(金+市)、(金+女)、鑭、鯆等4個元素。因為其電阻率和電阻溫度系數(shù)均低于其他稀土元素。
稀土的原子、離子半徑都很大，離子半徑大的元素可使復合氧化物的結構穩(wěn)定而應用于催化劑等方面。因此我們把稀土元素稱為鍍鉻工藝中的第三代催化劑(第一代為硫酸根離子、第二代為氟離子)正因為稀土離子的存在，使鍍鉻液的致鈍電流降低，即Cr6+轉化為Cr3+的速度減小，由于鈍化電流減小，使金屬還原過程很容易，所以能在較低的能量狀態(tài)下獲得合格鍍層。達到低溫、低電流的效果。
稀土元素與其他無機陰離子添加劑和陽離子添加劑的組合，能使原鍍液的各項性能得到提高，具體有以下7方面：
2.1稀土元素與硫酸和氟離子組合能保證鍍層的形成，彌補鍍層出現(xiàn)斑痕的缺陷。雖然加入氟離子后對陽極有些腐蝕，但它與稀土組合后對鉻層的活化作用更大更明顯，并可增大陰極極化，提高覆蓋能力。所以，實踐證明是：使用含氟的稀土添加劑的效果比不含氟的好。只是氟的含量不宜過多，一般掌握在0.6g/L左右，其實氟離子對陽極板的腐蝕是在停鍍斷電以后，一天三班連續(xù)電鍍生產(chǎn)的就極少有陽極腐蝕現(xiàn)象。即使陽極受到腐蝕也并不是難以解決的事。將陽極板取出放在稀硫酸中浸泡后再放在清水中洗刷干凈極板表面的污垢就可以了。
2.2稀土元素與氟化物、鹵代有機酸，以及含氮有機環(huán)化合物等組合能提高鍍液的分散能力和覆蓋能力。其中稀土元素主要是以提高陰極表面的鈍化能力來提高鍍液的分散能力。
2.3稀土元素與氨基乙酸、氨基丙酸、有機磺酸等組合能提高陰極電流效率和沉淀速度。其中稀土元素的主要作用是：由于稀土離子的吸附，使陰極極化得到提高，使析氫過電位增大，析氫受阻，并能使致鈍電流降低，Cr3+的生成率降低，提高了鉛沉積的電流效率。
2.4稀土元素與碘酸鉀、溴化鉀等組合能提高鍍鉻層的光亮度與平整性。碘酸鉀、溴化鉀等與稀土組合后由于稀土離子的吸附和在電極上形成表面膜，增大了陰極極化面積、使鍍層的結晶細致。由于析氫量減少導致鍍層微裂紋減少，促使鍍層致密光亮平整。
2.5稀土元素與甲醛、乙二醛組合能提高鍍層耐蝕性能。其中稀土在組合效應下產(chǎn)生以下兩個耐蝕性作用：①改變電結晶過程，改善晶體結構；②電沉積過程中一些稀土化合物夾在鉛層中，改變了原鍍層的性能。
2.6稀土元素與鹵化竣酸、有機磺酸以及丙炔基磺酸鈉等組合能提高鍍層的結合力。因為由于稀土的吸附和鹵化竣酸的結合作用、增加了陰極極化，抑制了析氫反應，使結晶細化，從而減少了內(nèi)應力，提高了結合力。
2.7稀土元素與甲醒、甲酸、乙二醒等組合能提高鉛層硬度。其中主要是由于稀土的催化作用，降低了六方晶格轉變?yōu)榱⒎骄Ц竦幕罨芰Γ偈咕Ц裣蛄⒎叫螒B(tài)轉變，提高了鍍層硬度。
3稀土添加劑在裝飾錯工藝中的作用及其經(jīng)濟效益
老的鍍鉻工藝存在著電流效率低、分散能力和覆蓋能力差、耗能高、污染環(huán)境等諸多缺陷。自有稀土添加劑問世以來，使鍍鉻工藝得到明顯改善和顯著的經(jīng)濟效益。以使用CW寬溫低濃度鍍鉻添加劑為例(以下簡稱CW添加劑)，使用CW添加劑后，鉻酸濃度只需80~150g/L，比常規(guī)老鍍液的鉻酸濃度降低一半以上，電流效率從原來的13~16%提高到22~30%。常規(guī)老鍍液起始溫度至少需45℃才可以鍍，而加CW添加劑后鍍鉻液溫只需30~35℃就可以了。并可節(jié)約電能60~70%。統(tǒng)計資料表明：使用1公斤CW添加劑可以節(jié)約鉻酸100~200kg，節(jié)電1000~5000度、節(jié)煤1~5噸、凈節(jié)支創(chuàng)利可達3000~10000元。由于鉻酸濃度的大幅降低，鉻酸霧也大大減少，生產(chǎn)中鉻酸帶出量中Cr6+含量和排出量的Cr6+含量都相應減少，使生產(chǎn)環(huán)境得到很大的改善，廢水治理也更容易，成本更低。使用CW添加劑后，深鍍能力和電流效率比高鉛鍍液提高一倍，銘層硬度均超過900Hv。
4稀土添加劑在硬絡工藝中的作用及其經(jīng)濟效益
鍍硬鉻工藝比裝飾鉛工藝要簡單一些，因為鍍硬鉻元需其他鍍層作底層，是在產(chǎn)品基體上直接鍍鉻。但是老的鍍鉻工藝費時耗電、成本高、效率低。使用稀土添加劑后，鍍硬錨的沉積速度每小時可達到30um以上，比老工藝提高一倍，電鍍時間比原來減少一半。電流效率提高一倍，可達到22~30%，銘層硬度可達到900~1300Hv。
下面介紹一組使用稀土添加劑鍍硬鋒的鍍液配方：(以使用CW-8高效鍍硬銘添加劑為例)
鉻酸：150~280g/LSASk：2~3：1
硫酸z1.5~3g/L溫度：45~65℃
三價銘：2~5g/L電流密度：10~60A/dm2
CW一8：1.5~2g/L
電流效率與沉積速度對照表
電流密度(A/dm2)30406080100陰極電流效益(%)2223252728.5沉積速度(um/h)2941.76897.8129
由此可見，鍍硬鉛使用稀土添加劑后的產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益比裝飾鉻更為可觀。九十年代初，我國就有了液體的含稀土的硬鉻添加劑及國外引進的鍍鉻液中使用的鉻定位劑，使用效果固然可以，但是使用成本相當高。配槽時每升溶液就需17~20元左右，且忽視了環(huán)保要求(液體添加劑中的鉻酸含量高達200~300g/L)。而粉狀的含稀土的硬鉻添加劑配槽成本僅需3~4元左右，且同樣能鍍出合格鉻、沉積速度也相當快，每小時能達到30~50um，甚至更快。所以選用粉狀的稀土硬鉻添加劑的廠家越來越多。
老的硬鉻工藝靠調(diào)節(jié)硫酸根的比例來達到鍍件光亮的目的，按理說酸根在工藝范圍上限時鍍件是會光亮細致些，但是硬度就達不到要求了，使用稀土添加劑后，因為其中配入了磺酸鉀、溴化鉀、甲酸、甲醛等，使鍍硬鉻件成為既有光亮度，又有高硬度的合格產(chǎn)品。
5小結
由于稀土元素能與多種有機酸組合，使稀土成為名副其實的鍍鉻添加劑中的"維生素"但是，俗話說"味精還需鹽來鮮"，也就是說，烹調(diào)過程中如果食鹽放得不到位，最好的味精也是嘗不出鮮來的。在生產(chǎn)實踐中，往往有些操作工碰到鍍層不正常時就懷疑稀土添加劑不好，其實在使用稀土添加劑的新的鍍鉻工藝中，如果鍍鉻液中各因素不在工藝范圍內(nèi)（如：鉻酸濃度、三價鉻、硫酸根、電流等），鍍鉻添加劑質量再好，加得再多，也難免鍍件合格率底的苦惱，只有經(jīng)常維護和保養(yǎng)好鍍液，使鍍液基本穩(wěn)定再工藝范圍內(nèi)，才能使鍍鉻添加劑真正起到“維生素”的作用。
