Chromavimo proceso principas:
Chromavimo procesas yra elektrocheminis procesas, redokso reakcijos procesas. Pagrindinis procesas yra panardinti dalis į metalo druskos tirpalą kaip katodą, metalą kaip anodą, o prijungus prie nuolatinės srovės, ant dalių bus nusodinta metalinė danga. Giliaspaudės galvanizavimo proceso schema: plokštelinis volelis yra katodas, o titano tinklelis yra anodas.
Pagrindiniai chromo tirpalo komponentai Pagrindinė druska:
Chromo anhidrido kiekis: 200-260 g/l Katalizatorius: sieros rūgšties kiekis: 2.2-2,5 g/l Priedai: išlyginimas ir efektyvumo didinimas Chromo dengimo sluoksnio veikimas: Chromas yra sidabriškai baltas metalas, turintis švelniai mėlynas atspalvis, santykinė atominė masė 51,99, tankis 6.{7}}.21 g/cm3 ir 1875-1920 laipsnio lydymosi temperatūra. Metalinis chromas lengvai pasyvinamas ore, sudarydamas labai ploną pasyvavimo plėvelę ant paviršiaus.
1. Rotacinės giliosios spaudos chromuotas sluoksnis turi labai didelį kietumą. Priklausomai nuo dengimo tirpalo sudėties ir proceso sąlygų, jo kietumas gali svyruoti nuo 400 iki 1200 HV.
2. Chromo sluoksnis turi gerą atsparumą karščiui. Kaitinant žemiau 500 laipsnių, jo blizgumas ir kietumas iš esmės nepasikeičia.
3. Chromuoto sluoksnio trinties koeficientas, ypač sausos trinties koeficientas, yra mažiausias tarp visų metalų. Todėl chromuotas sluoksnis turi gerą atsparumą dilimui.
4. Chromuotas sluoksnis pasižymi geru cheminiu stabilumu ir dideliu cheminiu stabilumu šarmuose, azoto rūgštyje, sulfiduose, karbonatuose ir daugumoje dujų bei organinių rūgščių.
5. Chromuotas sluoksnis lengvai tirpsta vandenilio halogeninėse rūgštyse (pvz., druskos rūgštyje) ir karštoje koncentruotoje sieros rūgštyje.
Chromavimo ypatybės:
Chromo anhidrido vandeninis tirpalas yra chromo rūgštis, kuri yra vienintelis chromavimo šaltinis. Nors dengimo tirpalo našumas yra susijęs su chromo anhidrido kiekiu, jis daugiausia priklauso nuo rūgšties santykio, ty nuo chromo anhidrido ir sieros rūgšties santykio.
1. Pagrindinis chromo dengimo tirpalo komponentas yra ne metalo chromo druska, o chromo rūgštis, deguonies turinti chromo rūgštis, kuri yra stiprus rūgštinis dengimo tirpalas. Galvaninio dengimo proceso metu katodinis procesas yra sudėtingas, o didžioji dalis katodo srovės sunaudojama vykdant dvi šalutines reakcijas: vandenilio išsiskyrimo 2 reakciją ir šešiavalenčio chromo redukciją iki trivalenčio chromo reakcijos 1. Todėl chromavimo katodo srovės efektyvumas yra labai mažas. (nuo 10% iki 18%). Taip pat yra trys nenormalūs reiškiniai: 1. Srovės efektyvumas mažėja didėjant chromo anhidrido koncentracijai; 2. Jis mažėja kylant temperatūrai; 3. Jis didėja didėjant srovės tankiui.
2. Į chromavimo tirpalą turi būti pridėtas tam tikras kiekis anijonų, pvz., SO42-, kad būtų pasiektas normalus metalo chromo nusodinimas.
3. Chromavimo tirpalo dispersijos gebėjimas yra labai mažas. Sudėtingų formų dalims reikalingi piktograminiai anodai arba pagalbiniai katodai, kad būtų gautas vienodas chromavimo sluoksnis. Reikalavimai pakaboms taip pat gana griežti.
4. Chromavimui reikalingas didesnis katodo srovės tankis, paprastai didesnis nei 20A/dm2, kuris yra daugiau nei 10 kartų didesnis nei bendras dengimas. Dėl didelio dujų kiekio, išsiskiriančio iš katodo ir anodo, dengimo tirpalo varža yra didelė, bako įtampa didėja, o galvanizavimo maitinimas turi būti didelis. Reikalingas didesnis nei 12 V maitinimo šaltinis, o kitų tipų dengimas gali naudoti žemesnę nei 8 V maitinimo šaltinį.
5. Chromavimo anode nenaudojamas metalinis chromas, nes chromas labai lengvai ištirpsta dengimo tirpale, todėl anodo srovės efektyvumas yra didesnis nei katodo efektyvumas, todėl didėja chromo rūgšties suvartojimas. Todėl naudojamas netirpus anodas. Paprastai naudojamas švinas, švino-stibio lydinys ir švino-alavo lydinys. Dengimo tirpale sunaudojamą chromą reikia papildyti chromo anhidridu.
6. Chromavimo darbo temperatūra tam tikra priklausomybė nuo katodo srovės tankio. Pakeitus ryšį tarp jų, galima gauti skirtingų savybių chromo dangas. Siekiant padidinti sukibimo stiprumą tarp chromo dengimo sluoksnio ir pagrindo, plokštelinis volelis gali būti iš anksto pašildytas.
Katodo (volinio paviršiaus) reakcijos principas giliaspaudės chromavimo metu:
Chromavimo tirpalas daugiausia yra chromo rūgšties (CrO42-) ir dichromo rūgšties (Cr2O72-) pavidalu. Kai pH vertė mažesnė nei 1, pagrindinė forma (Cr2072- turi 2 neigiamus krūvius ir 7 deguonies atomus); kai pH vertė yra 2-6, Cr2O72- ir CrO42- egzistuoja tokioje pusiausvyroje, ty Cr2072- +H20===2CrO{{13} }H+. Galima pastebėti, kad chromavimo elektrolite esantys jonai yra Cr2O72-, H+, CrO42- ir SO42-. Katodinėje reakcijoje gali dalyvauti kiti jonai, išskyrus SO42-. Keturi elektrocheminės reakcijos procesai katode (volinio paviršiuje):
1 etapas: kylant elektrodo potencialui, didėja srovės tankis. Elektrodo reakcija yra 2H → H2 2 reakcija
2 etapas: Kai elektrodo potencialas ir toliau didėja, srovės tankis mažėja. Tai yra šarminio katodo plėvelės formavimo procesas. (Šarminio katodo plėvelė susidaro dėl to, kad ant katodo paviršiaus dviejų reakcijų ①② metu sunaudojamas didelis H+ kiekis). 1 reakcija, 2 reakcija
3 etapas: Pasiekus chromo nusodinimo potencialą, chromas padengiamas ant plokštelinio volelio paviršiaus. Kadangi elektrodo potencialas ir toliau didėja, srovės tankis vėl didėja. Elektrodo reakcija yra Cr6 → Cr 2H → H2 1 reakcija, 4 reakcija
Katodinės plėvelės teorija ir jos įtaka kokybei chromuojant:
Chromavimo proceso metu plokštelinio volelio paviršiuje susidaro šarminio katodo plėvelė. Šis tirpimas pirmiausia vyksta lokaliai ir palaipsniui plečiasi, taip atskleidžiant nedidelį substrato plotą, tikrasis srovės tankis yra labai didelis, o poliarizacijos efektas yra didelis. Tik tada chromavimas (pasiekiant chromo nusodinimo potencialą) gali vykti tam tikru greičiu. Naujojo chromo sluoksnio paviršiuje bus sukurta koloidinė plėvelė, o koloidinės plėvelės ištirpimas ir susidarymas bus kartojamas, atlikdamas svarbų reguliavimo vaidmenį.
Nors dengimo tirpale esantis SO42- ir katodo proceso metu susidaręs trivalentis chromas tiesiogiai nedalyvauja elektrodo reakcijoje, jų buvimas ir kiekis yra labai svarbūs chromavimo sluoksnio kokybei.
1. Jei trivalenčio chromo yra mažai, koloidinė plėvelė sunkiai susidaro arba plona ir porėta, o sieros rūgštis gali lengvai ją ištirpinti. Šiuo metu atviras substrato plotas yra didelis, o plotas su mažu srovės tankiu negali pasiekti chromo kritulių potencialo, todėl chromo dengimas yra prastas.
2. Jei trivalenčio chromo koncentracija didelė, koloidinė plėvelė yra stora ir tanki, o sieros rūgštis sunkiai tirpsta. Chromo sluoksnis gali augti tik ant pirminių grūdelių, todėl susidaro grubi kristalizacija ir tamsi bei nuobodu danga.
3. Sieros rūgšties kiekis yra didelis, lengvai ištirpsta koloidinė plėvelė, o mažo srovės tankio srityje nėra chromo sluoksnio, o tai yra tokia pati situacija, kai trivalenčio chromo yra mažai. Jei sieros rūgšties nepakanka, chromo sluoksnis bus šiurkštus, kaip ir tada, kai trivalenčio chromo yra daug.
4. Todėl chromuojant turi būti griežtai kontroliuojamas jų kiekis, ypač chromo anhidrido ir sieros rūgšties santykis.
Priemaišų jonų įtaka rotacinės giliosios spaudos chromo tirpale ir pašalinimo būdai:
Žalingos chromavimo elektrolito priemaišos daugiausia yra geležis, varis, cinkas, nikelis ir kt. Kai kurie metalo jonai susikaupia iki tam tikro kiekio, tai pakenks chromavimo procesui, pvz., sumažins šviesumo diapazoną. dangos, elektrolito sklaidos gebos sumažėjimas ir laidumo pablogėjimas. Kai elektrolite yra daug metalo jonų, elektrolitą reikia apdoroti. Gydant mažu srovės tankiu galima pasiekti tam tikrų rezultatų. Tačiau chromo skystis yra labai ėsdinantis, o kai kurios priemaišos ištirpsta po elektrolizės. Kai geležies jonų kiekis per didelis, gydymui naudojami jonų mainai. Apdorojimo metu chromo dengimo tirpalas pirmiausia praskiedžiamas taip, kad chromo rūgšties kiekis neviršytų 120 g/l, o po to įpurškiamas į mainų kolonėlę. Tokiu būdu apdorotą chromavimo tirpalą galima naudoti pakartotinai. Norint pratęsti dervos eksploatavimo laiką, būtina vengti tiesioginio kontakto tarp koncentruoto chromavimo tirpalo ir katijoninės dervos, kad derva nebūtų sunaikinta oksiduojant. Katijonų mainų metodas turi tokį patį poveikį vario jonams ir trivalenčiam chromui, tačiau jis yra sudėtingas ir daug laiko reikalaujantis.
Trivalenčio chromo poveikis giliaspaudės chromo tirpale ir pašalinimo būdai:
Paprastai trivalenčio chromo padidėjimas yra apdorojamas elektrolizės būdu su dideliu anodu ir mažu katodu. Jei sieros rūgšties kiekis yra didelis, geriausia prieš elektrolizę sumažinti sieros rūgštį iki normalios. Sieros rūgšties perteklius smarkiai paveiks elektrolizės poveikį, todėl bus sunku sumažinti trivalenčio chromo kiekį. Paprastai yra keletas priežasčių, dėl kurių padidėja trivalenčio chromo kiekis:
1. Anodo plotas per mažas. Anodo plotas turi būti 2-3 kartų didesnis už katodo plotą.
2. Metalinių priemaišų kiekis dengimo tirpale yra per didelis.
3. Dėl anodo oksidacijos dalis anodo tampa nelaidžia.
Įvadas į giliaspaudės spausdinimo chromo rūko inhibitoriaus veikimo principą:
Chromavimo proceso metu dėl netirpių anodų naudojimo ir mažo katodo srovės efektyvumo nusėda daug vandenilio ir deguonies. Kai dujos išeina iš skysčio paviršiaus, jos neša didelį kiekį chromo rūgšties, sudarydamos chromo rūką ir sukeldamos rimtus taršos pavojus. Šiuo metu yra du chromo rūko slopinimo būdai.
1. Plaukiojančio korpuso metodas: ant dengimo tirpalo paviršiaus uždėkite putplasčio gabalėlių arba fragmentų. Šie plūduriuojantys kūnai gali blokuoti chromo rūko išbėgimą.
2. Įdėkite putų inhibitorių: putų inhibitorius yra paviršiaus aktyvioji medžiaga, galinti sumažinti dengimo tirpalo paviršiaus įtempimą ir sukurti stabilų putų sluoksnį (panašų į skalbinių ploviklio vandenį, kuriame ant dengimo tirpalo paviršiaus plūduriuoja daugybė mažų burbuliukų).
Dengimo tirpale esantis chromo rūko inhibitoriaus suformuotas putų sluoksnis sandariai dengia dengimo tirpalo paviršių. Kai vandenilis ir deguonis, kurių sudėtyje yra chromo rūgšties, išgaruoja, jie liečiasi su putplasčio sluoksniu ant paviršiaus ir daugybė mažų chromo rūgšties miglų susijungia į didesnius lašelius. Dėl gravitacijos poveikio jie grįš į dengimo tirpalą, kai pakils iki tam tikro aukščio, o vandenilis ir deguonis toliau kyla tol, kol palieka skysčio paviršių, taip pašalinant dujas ir efektyviai slopinant chromo rūką.