Verchromen procesprincipe:
Het verchromingsproces is een elektrochemisch proces, een redoxreactieproces. Het basisproces is het onderdompelen van de onderdelen in een metaalzoutoplossing als kathode, het metaal als anode, en na aansluiting op gelijkstroom wordt een metalen coating op de onderdelen aangebracht. Schematisch diagram van het diepdruk-galvanisatieproces: de plaatrol is de kathode en het titaniumgaas is de anode.
Belangrijkste componenten van chroomoplossing Hoofdzout:
Chroomzuuranhydride Gehalte: 200-260 g/l Katalysator: Zwavelzuur Gehalte: 2.2-2,5 g/l Additieven: Egaliserend en verbeterend rendement Prestaties van verchroomde laag: Chroom is een zilverwit metaal met een lichtblauwe tint, met een relatieve atoommassa van 51,99, een dichtheid van 6,98-7,21 g/cm3 en een smeltpunt van 1875-1920 rang . Metallisch chroom wordt gemakkelijk gepassiveerd in de lucht, waardoor een zeer dunne passivatiefilm op het oppervlak ontstaat.
1. De diepdruk verchroomde laag heeft een zeer hoge hardheid. Afhankelijk van de samenstelling van de galvaniseeroplossing en de procesomstandigheden kan de hardheid variëren van 400 tot 1200 HV.
2. De chroomlaag heeft een goede hittebestendigheid. Bij verhitting onder 500 graden veranderen de glans en hardheid niet significant.
3. De wrijvingscoëfficiënt van de verchroomde laag, vooral de droge wrijvingscoëfficiënt, is de laagste van alle metalen. Hierdoor heeft de verchroomde laag een goede slijtvastheid.
4. De verchroomde laag heeft een goede chemische stabiliteit en heeft een hoge chemische stabiliteit in alkaliën, salpeterzuur, sulfide, carbonaat en de meeste gassen en organische zuren.
5. De verchroomde laag is gemakkelijk oplosbaar in halogeenwaterstofzuren (zoals zoutzuur) en heet geconcentreerd zwavelzuur.
Verchromen kenmerken:
Chroomzuuranhydride waterige oplossing is chroomzuur, de enige bron van verchromen. Hoewel de prestatie van de plateeroplossing verband houdt met het chroomanhydridegehalte, hangt deze voornamelijk af van de zuurverhouding, dat wil zeggen de verhouding chroomanhydride tot zwavelzuur.
1. Het hoofdbestanddeel van de chroomoplossing is geen metaalchroomzout, maar chroomzuur, een zuurstofhoudend chroomzuur, dat een sterk zure galvaniseringsoplossing is. Tijdens het galvaniseerproces is het kathodeproces complex en wordt het grootste deel van de kathodestroom verbruikt in twee nevenreacties: waterstofontwikkelingsreactie 2 en reductie van zeswaardig chroom tot driewaardig chroomreactie 1. Daarom is de kathodestroomefficiëntie van verchromen erg laag (10% tot 18%). Er zijn ook drie abnormale verschijnselen: 1. Het stroomrendement neemt af met de toename van de chroomanhydrideconcentratie; 2. Het neemt af naarmate de temperatuur stijgt; 3. Het neemt toe met de toename van de stroomdichtheid.
2. In de verchromingsoplossing moet een bepaalde hoeveelheid anionen, zoals SO42-, worden toegevoegd om de normale afzetting van metaalchroom te bereiken.
3. Het dispergerende vermogen van de verchromingsoplossing is zeer laag. Voor onderdelen met complexe vormen zijn pictografische anodes of hulpkathodes vereist om een uniforme verchroomde laag te verkrijgen. Ook de eisen aan hangers zijn relatief streng.
4. Verchromen vereist een hogere kathodestroomdichtheid, meestal boven 20A/dm2, wat meer dan 10 keer hoger is dan algemene galvanisering. Vanwege de grote hoeveelheid gas die vrijkomt uit de kathode en anode, is de weerstand van de galvaniseringsoplossing groot, neemt de tankspanning toe en moet de stroomvoorziening voor het galvaniseren hoog zijn. Er is een voeding van meer dan 12 V vereist, terwijl andere beplatingstypen een voeding van minder dan 8 V kunnen gebruiken.
5. De anode van verchromen maakt geen gebruik van metallisch chroom, omdat chroom zeer gemakkelijk oplost in de galvaniseringsoplossing, waardoor de stroomefficiëntie van de anode groter is dan de kathode-efficiëntie, wat resulteert in een toenemend chroomzuurverbruik. Daarom wordt een onoplosbare anode gebruikt. Meestal worden lood, lood-antimoonlegering en lood-tinlegering gebruikt. Het chroom dat in de plateeroplossing wordt verbruikt, moet worden aangevuld door chroomanhydride toe te voegen.
6. De bedrijfstemperatuur van verchromen is in zekere mate afhankelijk van de stroomdichtheid van de kathode. Door de relatie tussen de twee te veranderen, kunnen chroomcoatings met verschillende eigenschappen worden verkregen. Om de hechtsterkte tussen de verchroomde laag en het substraat te vergroten, kan de plaatwals worden voorverwarmd.
Het kathodereactieprincipe (roloppervlak) tijdens diepverchromen:
De verchroomoplossing bestaat voornamelijk in de vorm van chroomzuur (CrO42-) en dichroomzuur (Cr2O72-). Wanneer de pH-waarde kleiner is dan 1, (Cr2072- heeft 2 negatieve ladingen en 7 zuurstofatomen) als hoofdvorm; wanneer de pH-waarde 2-6 is, bestaan Cr2O72- en CrO42- in het volgende evenwicht, dat wil zeggen Cr2072- +H20===2CrO{{13} }H+. Het is duidelijk dat de ionen die aanwezig zijn in de verchroomde elektrolyt Cr2O72-, H+, CrO42- en SO42- omvatten. Behalve SO42- kunnen andere ionen deelnemen aan de kathodereactie. De vier processen van elektrochemische reactie aan de kathode (roloppervlak):
Fase 1: Naarmate de elektrodepotentiaal stijgt, stijgt de stroomdichtheid. De elektrodereactie is 2H → H2 Reactie 2
Fase 2: Naarmate de elektrodepotentiaal blijft stijgen, neemt de stroomdichtheid af. Dit is het proces waarbij een alkalische kathodefilm wordt gevormd. (De vorming van de alkalische kathodefilm is te wijten aan het verbruik van een grote hoeveelheid H+ door twee reacties ①② op het kathodeoppervlak). Reactie 1, Reactie 2
Fase 3: Wanneer het potentieel voor chroomprecipitatie is bereikt, wordt chroom op het oppervlak van de plaatrol aangebracht. Naarmate de elektrodepotentiaal blijft stijgen, neemt de stroomdichtheid weer toe. De elektrodereactie is Cr6 → Cr 2H → H2 Reactie 1, Reactie 4
Kathodische filmtheorie en de invloed ervan op de kwaliteit tijdens het verchromen:
Tijdens het verchromingsproces wordt een alkalische kathodefilm gevormd op het oppervlak van de plaatrol. Deze ontbinding vindt eerst plaatselijk plaats en breidt zich geleidelijk uit, waardoor een klein deel van het substraat wordt blootgesteld, de werkelijke stroomdichtheid zeer hoog is en het polarisatie-effect groot is. Alleen dan kan het verchromen (waarbij het chroomneerslagpotentieel wordt bereikt) met een bepaalde snelheid plaatsvinden. Er zal een colloïdale film worden gegenereerd op het oppervlak van de nieuwe chroomlaag, en het oplossen en genereren van de colloïdale film zal worden herhaald, wat een belangrijke regulerende rol zal spelen.
Hoewel SO42- in de galvaniseringsoplossing en het tijdens het kathodeproces gegenereerde driewaardige chroom niet direct deelnemen aan de elektrodereactie, zijn hun aanwezigheid en inhoud cruciaal voor de kwaliteit van de verchroomde laag.
1. Als het driewaardig chroomgehalte laag is, is de colloïdale film moeilijk te vormen of dun en poreus, en kan zwavelzuur deze gemakkelijk oplossen. Op dit moment is het blootgestelde substraatoppervlak groot en kan het gebied met een lage stroomdichtheid het neerslagpotentieel van chroom niet bereiken, waardoor het chroombedekkingsvermogen slecht is.
2. Als de concentratie driewaardig chroom hoog is, is de colloïdale film dik en dicht en is zwavelzuur moeilijk op te lossen. De chroomlaag kan alleen op de originele korrels groeien, wat resulteert in ruwe kristallisatie en een donkere en doffe coating.
3. Het zwavelzuurgehalte is hoog, het is gemakkelijk om de colloïdale film op te lossen en er is geen chroomlaag in het gebied met lage stroomdichtheid, wat hetzelfde is als de situatie wanneer het driewaardig chroom laag is. Als het zwavelzuur onvoldoende is, zal de chroomlaag ruw zijn, net als de situatie waarin het driewaardig chroom hoog is.
4. Daarom moet hun gehalte strikt worden gecontroleerd bij het verchromen, vooral de verhouding chroomanhydride tot zwavelzuur
De invloed van onzuiverheidionen in diepdruk-chroomoplossing en verwijderingsmethoden:
De schadelijke onzuiverheden in verchromingselektrolyt omvatten voornamelijk ijzer, koper, zink, nikkel, enz. Wanneer een metaalion zich tot een bepaald gehalte ophoopt, zal dit schade toebrengen aan het verchromingsproces, zoals de vermindering van het heldere bereik. van de coating, de vermindering van het dispergerende vermogen van de elektrolyt en de verslechtering van de geleidbaarheid. Wanneer het metaalionengehalte in de elektrolyt hoog is, moet de elektrolyt worden behandeld. Behandeling met een lage stroomdichtheid kan bepaalde resultaten opleveren. Chroomvloeistof is echter zeer corrosief en sommige onzuiverheden worden na elektrolyse opgelost. Wanneer het gehalte aan ijzerionen te hoog is, wordt voor de behandeling gebruik gemaakt van ionenuitwisseling. Tijdens de behandeling wordt de verchromingsoplossing eerst verdund zodat het chroomzuurgehalte niet hoger is dan 120 g/l, en vervolgens in de uitwisselingskolom geïnjecteerd. De op deze manier behandelde chroomoplossing kan worden hergebruikt. Om de levensduur van de hars te verlengen is het noodzakelijk om direct contact tussen de geconcentreerde verchromingsoplossing en de kationische hars te vermijden, om te voorkomen dat de hars door oxidatie wordt vernietigd. De kationenuitwisselingsmethode heeft hetzelfde effect op koperionen en driewaardig chroom, maar is ingewikkeld en tijdrovend.
Effecten van driewaardig chroom in diepdrukchroomoplossing en verwijderingsmethoden:
Over het algemeen wordt de toename van driewaardig chroom behandeld door elektrolyse met een grote anode en een kleine kathode. Als het zwavelzuurgehalte hoog is, kunt u het zwavelzuur het beste vóór de elektrolyse tot normaal terugbrengen. Overmatig zwavelzuur zal het elektrolyse-effect ernstig beïnvloeden, waardoor het moeilijk wordt om driewaardig chroom te reduceren. Er zijn over het algemeen verschillende redenen voor de toename van driewaardig chroom:
1. Het anodeoppervlak is te klein. Het anodeoppervlak moet 2-3 maal het kathodeoppervlak zijn.
2. Het gehalte aan metaalverontreinigingen in de galvaniseringsoplossing is te hoog.
3. Oxidatie van de anode zorgt ervoor dat een deel van de anode niet geleidend is.
Inleiding tot het werkingsprincipe van diepdruk chroommistremmer:
Tijdens het verchromingsproces wordt, als gevolg van het gebruik van onoplosbare anodes en een lage kathodestroomefficiëntie, een grote hoeveelheid waterstof en zuurstof neergeslagen. Wanneer het gas uit het vloeistofoppervlak ontsnapt, bevat het een grote hoeveelheid chroomzuur, waardoor chroommist ontstaat en ernstige vervuilingsrisico's ontstaan. Er zijn momenteel twee methoden om chroommist te onderdrukken.
1. Methode met drijvend lichaam: plaats stukjes of fragmenten van schuimplastic op het oppervlak van de plateeroplossing. Deze drijvende lichamen kunnen het ontsnappen van chroommist blokkeren.
2. Schuimremmer toevoegen: Schuimremmer is een oppervlakteactieve stof die de oppervlaktespanning van de galvaniseeroplossing kan verminderen en een stabiele schuimlaag kan produceren (vergelijkbaar met wasmiddelwater, met talloze kleine belletjes die op het oppervlak van de galvaniseeroplossing drijven).
De schuimlaag gevormd door de chroommistremmer in de galvaniseeroplossing bedekt het oppervlak van de galvaniseeroplossing stevig. Wanneer de waterstof en zuurstofhoudende chroomzuur verdampen, komen ze in contact met de schuimlaag op het oppervlak, en talloze kleine chroomzuurnevels worden samengevoegd tot grotere druppeltjes. Door het effect van de zwaartekracht keren ze terug naar de plateeroplossing wanneer ze een bepaalde hoogte bereiken, terwijl de waterstof en zuurstof blijven stijgen totdat ze het vloeistofoppervlak verlaten, waardoor de verwijdering van gas en een effectieve onderdrukking van chroommist wordt bereikt.