Principiul procesului de cromare:
Procesul de cromare este un proces electrochimic, un proces de reacție redox. Procesul de bază este de a scufunda piesele într-o soluție de sare metalică ca catod, metalul ca anod, iar după conectarea la curent continuu se va depune un strat de metal pe piese. Schema schematică a procesului de galvanizare prin gravură: rola plăcii este catodul și plasa de titan este anodul.
Componentele principale ale soluției de crom Sarea principală:
Conținut de anhidridă cromică: 200-260 g/L Catalizator: Acid sulfuric Conținut: 2.2-2,5 g/L Aditivi: Nivelarea și îmbunătățirea eficienței Performanța stratului de cromare: Cromul este un metal alb argintiu cu un ușoară nuanță albastră, cu o masă atomică relativă de 51,99, o densitate de 6,98-7,21 g/cm3, și un punct de topire de 1875-1920 grade . Cromul metalic este ușor pasivizat în aer, formând o peliculă de pasivare foarte subțire la suprafață.
1. Stratul cromat cu rotogravură are o duritate foarte mare. În funcție de compoziția soluției de placare și de condițiile procesului, duritatea acesteia poate varia de la 400 la 1200 HV.
2. Stratul de crom are o rezistență bună la căldură. Când este încălzit sub 500 de grade, strălucirea și duritatea nu se schimbă semnificativ.
3. Coeficientul de frecare al stratului cromat, în special coeficientul de frecare uscată, este cel mai scăzut dintre toate metalele. Prin urmare, stratul placat cu crom are o rezistență bună la uzură.
4. Stratul cromat are o stabilitate chimică bună și o stabilitate chimică ridicată în alcalii, acid azotic, sulfură, carbonat și majoritatea gazelor și acizilor organici.
5. Stratul cromat este ușor solubil în acizi hidrohalici (cum ar fi acidul clorhidric) și acid sulfuric concentrat la cald.
Caracteristici cromare:
Soluția apoasă de anhidridă cromică este acidul cromic, care este singura sursă de cromare. Deși performanța soluției de placare este legată de conținutul de anhidridă cromică, aceasta depinde în principal de raportul acid, adică raportul dintre anhidrida cromică și acidul sulfuric.
1. Componenta principală a soluției de cromare nu este sarea metalică de crom, ci acidul cromic, un acid de crom care conține oxigen, care este o soluție de placare acidă puternică. În timpul procesului de galvanizare, procesul catodic este complex, iar cea mai mare parte a curentului catodic este consumat în două reacții secundare: reacția de degajare a hidrogenului 2 și reducerea cromului hexavalent la reacția de crom trivalent 1. Prin urmare, eficiența curentului catodic al cromării este foarte scăzută. (10% până la 18%). Există şi trei fenomene anormale: 1. Eficienţa curentului scade odată cu creşterea concentraţiei anhidridei cromice; 2. Scade odata cu cresterea temperaturii; 3. Creste odata cu cresterea densitatii de curent.
2. În soluția de cromare, trebuie adăugată o anumită cantitate de anioni, cum ar fi SO42-, pentru a obține depunerea normală a cromului metalic.
3. Capacitatea de dispersie a soluției de cromare este foarte scăzută. Pentru piesele cu forme complexe, sunt necesari anozi pictografici sau catozi auxiliari pentru a obtine un strat uniform de cromare. Cerințele pentru umerase sunt, de asemenea, relativ stricte.
4. Placarea cu crom necesită o densitate de curent catod mai mare, de obicei peste 20A/dm2, care este de peste 10 ori mai mare decât placarea generală. Datorită cantității mari de gaz eliberat din catod și anod, rezistența soluției de placare este mare, tensiunea rezervorului crește și este necesar ca sursa de alimentare prin galvanizare să fie ridicată. Este necesară o sursă de alimentare mai mare de 12 V, în timp ce alte tipuri de placare pot utiliza o sursă de alimentare sub 8 V.
5. Anodul de cromare nu folosește crom metalic, deoarece cromul este foarte ușor de dizolvat în soluția de placare, făcând eficiența curentului anodului mai mare decât eficiența catodului, rezultând un consum în creștere de acid cromic. Prin urmare, se folosește un anod insolubil. De obicei se folosesc plumb, aliaj de plumb-antimoniu și aliaj de plumb-staniu. Cromul consumat în soluția de placare trebuie suplimentat prin adăugarea de anhidridă cromică.
6. Temperatura de funcționare a cromării are o anumită dependență de densitatea curentului catodic. Schimbarea relației dintre cele două poate obține acoperiri de crom cu proprietăți diferite. Pentru a crește rezistența de aderență între stratul de cromat și substrat, rola plăcii poate fi preîncălzită.
Principiul de reacție a catodului (suprafața rolei) în timpul cromării cu gravură:
Soluția de cromare există în principal sub formă de acid cromic (CrO42-) și acid dicromic (Cr2O72-). Când valoarea pH-ului este mai mică de 1, (Cr2072- are 2 sarcini negative și 7 atomi de oxigen) ca formă principală; când valoarea pH-ului este 2-6, Cr2O72- și CrO{42- există în următorul echilibru, adică Cr2072- +H20===2CrO{{13} }H+. Se poate observa că ionii prezenți în electrolitul de cromare includ Cr2O72-, H+, CrO{42- și SO42-. Cu excepția SO42-, alți ioni pot participa la reacția catodului. Cele patru procese de reacție electrochimică la catod (suprafața rolei):
Etapa 1: Pe măsură ce potențialul electrodului crește, densitatea curentului crește. Reacția electrodului este 2H → H2 Reacția 2
Etapa 2: Pe măsură ce potențialul electrodului continuă să crească, densitatea curentului se transformă în scădere. Acesta este procesul de formare a unui film catod alcalin. (Formarea peliculei catodice alcaline se datorează consumului unei cantități mari de H+ prin două reacții ①② pe suprafața catodului). Reacția 1, Reacția 2
Etapa 3: Când este atins potențialul de precipitare a cromului, cromul este placat pe suprafața rolei plăcii. Pe măsură ce potențialul electrodului continuă să crească, densitatea curentului crește din nou. Reacția electrodului este Cr6→Cr 2H→H2 Reacția 1, Reacția 4
Teoria filmului catodic și influența acesteia asupra calității în timpul cromării:
În timpul procesului de cromare, pe suprafața rolei plăcii se formează o peliculă catodică alcalină. Această dizolvare are loc mai întâi local și se extinde treptat, expunând astfel o zonă mică a substratului, densitatea reală de curent este foarte mare, iar efectul de polarizare este mare. Numai atunci cromarea (atingerea potențialului de precipitare a cromului) poate avea loc cu o anumită viteză. Pe suprafața noului strat de crom se va genera un film coloidal, iar dizolvarea și generarea peliculei coloidale se vor repeta, jucând un important rol reglator.
Deși SO42- din soluția de placare și cromul trivalent generat în timpul procesului catodic nu participă direct la reacția electrodului, prezența și conținutul lor sunt cruciale pentru calitatea stratului de cromare.
1. Dacă conținutul de crom trivalent este scăzut, filmul coloidal este greu de format sau subțire și poros, iar acidul sulfuric îl poate dizolva cu ușurință. În acest moment, suprafața substratului expus este mare, iar zona cu densitate scăzută de curent nu poate atinge potențialul de precipitare al cromului, astfel încât capacitatea de acoperire a cromului este slabă.
2. Dacă concentrația de crom trivalent este mare, filmul coloidal este gros și dens, iar acidul sulfuric este greu de dizolvat. Stratul de crom poate crește numai pe boabele originale, rezultând o cristalizare aspră și o acoperire întunecată și terasă.
3. Conținutul de acid sulfuric este ridicat, filmul coloidal este ușor de dizolvat și nu există un strat de crom în zona cu densitate scăzută de curent, care este aceeași cu situația în care cromul trivalent este scăzut. Dacă acidul sulfuric este insuficient, stratul de crom va fi dur, la fel ca în situația în care cromul trivalent este ridicat.
4. Prin urmare, conținutul lor trebuie controlat strict în cromare, în special raportul dintre anhidridă cromică și acid sulfuric
Influența ionilor de impurități în soluția de crom de rotogravură și metodele de îndepărtare:
Impuritățile dăunătoare din electrolitul de cromare includ în principal fier, cupru, zinc, nichel etc. Printre acestea, atunci când orice ion metalic se acumulează la un anumit conținut, acesta va aduce prejudicii procesului de cromare, cum ar fi reducerea intervalului luminos. a acoperirii, reducerea capacității de dispersie a electrolitului și deteriorarea conductibilității. Când conținutul de ioni metalici din electrolit este mare, electrolitul trebuie tratat. Tratamentul cu densitate scăzută de curent poate obține anumite rezultate. Cu toate acestea, cromul lichid este foarte corosiv, iar unele impurități sunt dizolvate după electroliză. Când conținutul de ioni de fier este prea mare, schimbul de ioni este utilizat pentru tratament. În timpul tratamentului, soluția de cromare este mai întâi diluată astfel încât conținutul de acid cromic să nu depășească 120 g/L și apoi injectată în coloana de schimb. Soluția de cromare tratată în acest mod poate fi reutilizată. Pentru a prelungi durata de viață a rășinii, este necesar să se evite contactul direct între soluția concentrată de cromare și rășina cationică, pentru a preveni distrugerea rășinii prin oxidare. Metoda de schimb de cationi are același efect asupra ionilor de cupru și cromului trivalent, dar este complicată și consumatoare de timp.
Efectele cromului trivalent în soluția de crom pentru gravură și metodele de îndepărtare:
În general, creșterea cromului trivalent este tratată prin electroliză cu un anod mare și un catod mic. Dacă conținutul de acid sulfuric este mare, cel mai bine este să reduceți acidul sulfuric la normal înainte de electroliză. Acidul sulfuric în exces va afecta grav efectul de electroliză, făcând dificilă reducerea cromului trivalent. Există, în general, mai multe motive pentru creșterea cromului trivalent:
1. Zona anodului este prea mică. Zona anodului trebuie să fie de 2-3 ori suprafața catodului.
2. Conținutul de impurități metalice din soluția de placare este prea mare.
3. Oxidarea anodului face ca o parte a anodului să fie neconductivă.
Introducere în principiul de funcționare al inhibitorului de ceață de crom de imprimare în gravur:
În timpul procesului de cromare, datorită utilizării anozilor insolubili și a eficienței scăzute a curentului catodic, se precipită o cantitate mare de hidrogen și oxigen. Când gazul scapă de pe suprafața lichidului, transportă o cantitate mare de acid cromic, formând ceață de crom și provocând pericole grave de poluare. În prezent, există două metode de a suprima ceața de crom.
1. Metoda corpului plutitor: Puneți bucăți sau fragmente de plastic spumă pe suprafața soluției de placare. Aceste corpuri plutitoare pot bloca ieșirea de ceață de crom.
2. Adăugați inhibitor de spumă: Inhibitorul de spumă este un agent tensioactiv care poate reduce tensiunea superficială a soluției de placare și poate produce un strat de spumă stabil (asemănător cu apa detergent de rufe, cu nenumărate bule mici plutind pe suprafața soluției de placare).
Stratul de spumă format de inhibitorul de ceață de crom din soluția de placare acoperă etanș suprafața soluției de placare. Când hidrogenul și oxigenul care conțin acid cromic se evaporă, ele intră în contact cu stratul de spumă de la suprafață și nenumărate cețe mici de acid cromic se combină în picături mai mari. Datorită efectului gravitației, acestea vor reveni la soluția de placare atunci când se ridică la o anumită înălțime, în timp ce hidrogenul și oxigenul continuă să crească până când părăsesc suprafața lichidă, realizând astfel îndepărtarea gazelor și suprimarea eficientă a ceaței de crom.