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1.1 鍍液組成
目前研究和使用的三價鉻電鍍液主要成分如下[1]：
(1)主鹽：當前三價鉻鍍鉻體系主要有氯化物體系，硫酸鹽體系和硫酸鹽-氯化物混合體系。
氯化物鍍液導(dǎo)電好，電壓低，鍍液分散能力、覆蓋能力和電流效率較高，但陽極會析出有毒的Cl2，且對設(shè)備腐蝕較重;硫酸鉻電鍍時陽極析出無毒的氧氣，無污染，但鍍液導(dǎo)電性不如氯化物，鍍液分散能力、覆蓋能力和電流效率較低。
(2)絡(luò)合劑：通常為羥基羧酸及其鹽，如甲酸和乙酸鹽、氨基乙酸、草酸及其鹽，檸檬酸及其鹽，硫氰算眼和酒石酸鹽等。
(3)導(dǎo)電鹽：減少電能的消耗。多為鈉、鉀、銨的氯化物和硫酸鹽。
(4)緩沖劑：維持鍍液PH值穩(wěn)定。多為硼酸、醋酸鹽、鋁鹽以及檸檬酸鹽等。
(5)穩(wěn)定劑：復(fù)合型還原劑，抑制和降低六價鉻的產(chǎn)生。多為甲醇、亞硫酸鈉、鹵化物等。
1.2 工藝條件
(1)溫度：最好在室溫下進行，工作溫度一般控制在15～55℃。溫度升高會降低濃差極化，并使Cr3+的析出點位正移，同時析氫嚴重，不利于鉻的沉積。
(2)PH值為1～4。PH值低時析氫嚴重，陰極電流效率降低，PH值高時易發(fā)生羥橋化反應(yīng)，鍍層發(fā)暗。
(3)電流密度為3～100A/dm2。陰極電流密度范圍較寬，但較低時會影響鉻沉積速度，陰極電流密度過高會影響到鍍層性能。
(4)電流效率為10%～25%。可以進行輕微攪拌。
另外，三價鉻鍍鉻有單槽方式和雙槽方式，單槽方式中的陽極材料是石墨棒，與其他普通電鍍一樣;雙槽方式使用了陽極內(nèi)槽，可以使用鉛錫合金陽極罩，另外作為陽極基礎(chǔ)液使用了稀硫酸。
1.3 三價鉻鍍鉻優(yōu)缺點
三價鉻電鍍具有下列優(yōu)點：
(1)毒性低，污染小。鍍液清洗水中不含六價鉻，廢水稍加處理即可排放，且電鍍過程不產(chǎn)生有毒的鉻酸霧;
(2)鍍液濃度低,只有六價鉻鍍鉻的1/10，分散能力和覆蓋能力好，成品率提高;
(3)電鍍過程不受電流中斷的影響，無需退鍍;
(4)陰極電流效率可達21～25%，高于六價鉻電鍍，提高了生產(chǎn)率。
同時，三價鉻電鍍也存在下列問題：
(1)鍍層厚度較難提高，目前只能用于裝飾性鍍鉻，而不能鍍厚鉻，功能性鍍鉻困難;
(2)鍍液組分復(fù)雜，穩(wěn)定性不好;對雜質(zhì)的容忍性很低，維護較困難;
(3)陽極的選擇和使用有不足處，耐腐蝕性，硬度，耐沖擊性還有待提高;
(4)裝飾性鍍鉻時，外觀色澤不盡人意。
(5)一次設(shè)備投入較大，成本較高。
其中，鍍層增厚問題是三價鉻電鍍工藝發(fā)展的關(guān)鍵和難題，影響三價鉻鍍鉻層增厚的原因有如下三種觀點[2]：
a.PH值影響：陰極表面隨著鉻沉積的進行，PH值迅速升高(PH>8.2),導(dǎo)致鉻的氫氧化物生成，并夾雜于鍍層內(nèi)，影響了鉻鍍層結(jié)晶的正常進行，造成鍍層增厚困難。
b.Cr3+存在形態(tài)的影響：電鍍過程中陰極擴散層內(nèi)PH值升高(PH≥4)后，水合Cr3+會發(fā)生羥橋化反應(yīng)，Cr3+的存在起催化作用，使羥橋化反應(yīng)迅速進行，從而抑制了鉻沉淀的進一步反應(yīng)。
c.陰極反應(yīng)過程的影響
隨電鍍時間的延長，陰極表面附近PH值和溫度不斷升高，造成陰極析氫加劇，金屬沉積的電流效率降低，且陰極附近OH-與Cr3+發(fā)生羥橋化反應(yīng)，抑制了鉻沉積。
2 三價鉻鍍鉻發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀
早在1854年Bunsen就進行了利用氯化鉻進行鍍鉻的研究，但由于三價鉻鍍液性能和鍍層質(zhì)量存在大量問題，因此研究進展比較緩慢。
自Surgent在1923年發(fā)表了鉻酸與硫酸的電鍍液后，六價鉻電鍍工藝率先進入工業(yè)生產(chǎn)。但在實踐中發(fā)現(xiàn)六價鉻電鍍工藝存在許多不足之處：(1)陰極電流效率低，一般只有12～15%;(2)鍍液分散能力和覆蓋能力差;(3)鍍鉻生產(chǎn)對溫度控制要求高;(4)鍍鉻過程帶出的鉻酸和形成鉻霧對環(huán)境污染嚴重。促使人們又開始探求用三價鉻鍍鉻工藝來取代六價鉻電鍍。
70年代，英國Albright&Wilson公司發(fā)表了著名的Alecra-3工藝，三價鉻鍍鉻的研究取得了突破進展，進入實用階段，英、美、日等國家都相繼投入批量生產(chǎn)。該工藝分散能力，覆蓋能力和和電流效率等均好于鉻酸鍍液，但存在鍍層厚度薄，不能鍍硬鉻，外觀色澤不夠好，鍍液不穩(wěn)定且對雜質(zhì)敏感等缺點。
自Dr. S.Hoshino和東京城市大學(xué)(TCU)2001年制成了三價鉻電鍍液(HOSHINO電鍍液)后，與Koka一起致力于研究其電鍍液的應(yīng)用性，在使用50～200L的小廠內(nèi)獲得了一定的成果。
HOSHINO電鍍液是使用氯化物進行三價格電鍍，氨基乙酸作為催化劑。
對于鉻消耗的補充是通過自動添加鉻的氫氧化物,同時依據(jù)不斷的化學(xué)分析以及電鍍液負荷(Ah/L)進行添加。通過大量是研究，得出了下面結(jié)論：
(1)三價鉻電鍍電流效率為15～20%;
(2)表面觀測效果好，類似六價鉻電鍍;
(3)前處理充分后附著性好，下層有鍍鎳層時附著性較好;
(4)硬度為750～800 HVO.l，在熱處理后能達1100～1200 HVO.l(400℃/L);
(5)沉積速率是六價格電鍍兩倍;
(6)微觀結(jié)構(gòu)方面，與六價鉻電鍍具有同樣的微觀裂紋，但有時會觀測到大些的裂紋。
(7)耐磨性與六價鉻電鍍相同，熱處理后會有所提高;
(8)耐腐蝕性方面，由于裂紋，在碳鋼的使用上效果不佳，但在底層為鎳層的情況下效果會有所提高。
(9)環(huán)境影響因有氯氣產(chǎn)生需要保持良好的通風(fēng)，添加溴化氨能極大地減少氣體的發(fā)生。
但要注意的是， HOSHINO電鍍液會產(chǎn)生六價鉻離子。
我國對三價鉻鍍鉻的研究始于70年代中期，該年代末期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)等[3]單位對三價鉻鍍鉻工藝進行了研究，對甲酸鹽體系、氨基乙酸體系、乙酸鹽體系和草酸鹽體系進行了研究和探討。
近年來，我國電鍍工作者也在積極探索三價鉻鍍鉻的應(yīng)用，取得了一些突破性進展。
周琦等[4]研究了甲酸-尿素體系三價鉻鍍液的最佳配方，選定OP乳化劑為潤濕劑，并對鍍鉻層用碳酸鈉和磷酸鈉進行中和浸漬，獲得了細致，光亮和孔隙率低的鍍層。
曹梅等[2]探討了解決三價鉻鍍鉻層增厚的途徑，提出了需要在以下幾個方面加強研究，研究最佳的鍍液組成和PH值較低的鍍液;選擇適宜而緩沖能力強的緩沖劑，使鍍液保持比較穩(wěn)定的PH值;選擇合適的加速劑和穩(wěn)定劑;采用脈沖電鍍，選擇適當?shù)拿}沖參數(shù);加強攪拌或采用陰極移動。
目前，劉小珍等[5]對硫酸鹽體系三價鉻鍍鉻工藝進行了研究，將草酸和另一種配位劑復(fù)配作為配位劑，獲得了光亮銀白鍍層。同時研究了工藝條件，包括PH值，鍍液溫度，電流密度和熱處理溫度等對鍍層厚度的影響。
3 總結(jié)與展望
環(huán)保型三價鉻電鍍?nèi)〈鶅r鉻電鍍已是必然趨勢。近年來，三價鉻電鍍發(fā)展迅速，已在裝飾性鍍鉻上有所應(yīng)用，并在很多國家用于工業(yè)化生產(chǎn)，但在功能性鍍鉻方面還未工業(yè)化。
當前我們國家也在研究三價鉻鍍鉻的應(yīng)用方面取得了不少成績，但還得加強工藝性能和理論基礎(chǔ)方面的研究，其中需注意以下方面：
(1)鍍層外觀，厚度改善提高，加強功能性鍍層的應(yīng)用研究。
(2)研究穩(wěn)定的三價鉻電鍍液。
(3)目前三價鉻電鍍液的造價高于六價鉻電鍍液，需要減少成本。
