电镀铬广泛应用在航空航天、机械、电子、化工、五金等各个行业,是应用最为广泛的表面涂层。据不完全统计,我国目前拥有较大的电镀厂3万家以上,电镀行业市场价值每年高达100亿。然而电镀铬过程中所排放的废水含有多种重金属,尤其是致癌的六价铬,毒性是普通三价铬的100倍,被美国环境署列为17种高危毒性物质之一,严重污染周边环境。尽管目前已经有多种废水处理方法,但投资昂贵,难以在中小型电镀企业中使用。随着对环保问题的日益重视,发达国家已经全面禁止电镀铬技术的使用,全部转包到包括中国在内的发展中国家,对环境造成了严重的污染。针对日益严重的环境问题,国家采取了更加严格的环境政策。最近规定,三年内全面停止电镀铬最关键的原料-铬酐的生产,将导致众多电镀企业关闭。
为了寻求替代技术,国际国内进行了长期大量的工作。主要集中在化学镀镍磷、热喷涂、电刷镀。化学镀镍磷处理工艺存在一定程度的污染,并且硬度较低(Hv500-600);热喷涂的效率较高,但对基体材料有一定要求,喷涂的材料有限,喷涂的表面粗糙,需要二次加工;电刷镀具有比电镀更好的附着力,对形状比较简单的部件使用效果较好,在大型机械设备大轴的修复中发挥了良好的作用,而对形状复杂的工件则无法进行有效的镀层,在性能上无法和电镀铬相比。用无污染的物理气相沉积技术(PhysicalVaporDeposition:简称PVD)镀铬来代替传统的电镀铬涂层是近年来发展的趋势,国内外不少研究机构进行了许多有益的尝试,包括电子束蒸法、离子束溅射、阴极电弧沉积以及磁控溅射等。其中电子束蒸发镀膜效率较高,但其镀膜方向性较强、均匀性较差、附着力低、不利于复杂外型工件的制备;阴极电弧沉积方法沉积速率较快,但放电过程中产生大量的液滴难以消除,涂层表面光洁度和耐腐蚀性能受到较大影响,为消除液滴必须进行过滤,导致沉积速率大幅度下降。传统磁控溅射方法制备的涂层没有液滴问题,同时制备温度较低,可以在各种基体材料(如钢铁、有色金属、塑料等)上进行制备,但载能离子较少,涂层速率较低,难以进行厚膜制备。上述各类镀膜方法沉积速率一般在几个微米/小时。而通用电镀铬一般要求厚度在50-150微米,若用传统方法则意味着镀10-30小时,涂层成本急剧上升。上述方法在进行厚膜制备时达到一定厚度后涂层生长速率降低,同时由于应力增大会导致涂层脱落,不能进行规模化的工业生产。