Prinsip proses penyaduran Chrome:
Proses penyaduran krom adalah proses elektrokimia, proses tindak balas redoks. Proses asas adalah untuk merendam bahagian dalam larutan garam logam sebagai katod, logam sebagai anod, dan selepas menyambung kepada arus terus, salutan logam akan dimendapkan pada bahagian tersebut. Gambarajah skematik proses penyaduran gravure: penggelek plat ialah katod dan jejaring titanium ialah anod.
Komponen utama larutan kromium Garam utama:
Kandungan anhidrida kromik: 200-260 g/L Pemangkin: Asid sulfurik Kandungan: 2.2-2.5 g/L Bahan tambah: Meratakan dan meningkatkan kecekapan Prestasi lapisan penyaduran kromium: Kromium ialah logam putih keperakan dengan warna biru sedikit, dengan jisim atom relatif 51.99, ketumpatan 6.98-7.21 g/cm3, dan takat lebur 1875-1920 darjah . Kromium logam mudah dipasifkan di udara, membentuk filem pempasifan yang sangat nipis di permukaan.
1. Lapisan bersalut krom rotogravure mempunyai kekerasan yang sangat tinggi. Bergantung pada komposisi penyelesaian penyaduran dan keadaan proses, kekerasannya boleh berbeza dari 400 hingga 1200 HV.
2. Lapisan krom mempunyai rintangan haba yang baik. Apabila dipanaskan di bawah 500 darjah, kekilatan dan kekerasannya tidak berubah dengan ketara.
3. Pekali geseran lapisan bersalut krom, terutamanya pekali geseran kering, adalah yang paling rendah di antara semua logam. Oleh itu, lapisan bersalut krom mempunyai rintangan haus yang baik.
4. Lapisan bersalut krom mempunyai kestabilan kimia yang baik dan mempunyai kestabilan kimia yang tinggi dalam alkali, asid nitrik, sulfida, karbonat dan kebanyakan gas dan asid organik.
5. Lapisan bersalut krom mudah larut dalam asid hidrohalik (seperti asid hidroklorik) dan asid sulfurik pekat panas.
Ciri penyaduran Chrome:
Larutan akueus anhidrida kromik ialah asid kromik, yang merupakan satu-satunya sumber penyaduran kromium. Walaupun prestasi penyelesaian penyaduran berkaitan dengan kandungan anhidrida kromik, ia bergantung terutamanya pada nisbah asid, iaitu nisbah anhidrida kromik kepada asid sulfurik.
1. Komponen utama larutan penyaduran kromium bukanlah garam kromium logam, tetapi asid kromik, asid kromium yang mengandungi oksigen, yang merupakan larutan penyaduran berasid yang kuat. Semasa proses penyaduran elektro, proses katod adalah kompleks, dan kebanyakan arus katod digunakan dalam dua tindak balas sampingan: tindak balas evolusi hidrogen 2 dan pengurangan kromium heksavalen kepada tindak balas kromium trivalen 1. Oleh itu, kecekapan arus katod penyaduran kromium adalah sangat rendah. (10% hingga 18%). Terdapat juga tiga fenomena abnormal: 1. Kecekapan semasa berkurangan dengan peningkatan kepekatan anhidrida kromik; 2. Ia berkurangan dengan peningkatan suhu; 3. Ia meningkat dengan peningkatan ketumpatan arus.
2. Dalam larutan penyaduran kromium, sejumlah anion tertentu, seperti SO42-, mesti ditambah untuk mencapai pemendapan normal kromium logam.
3. Keupayaan penyebaran larutan penyaduran kromium adalah sangat rendah. Bagi bahagian yang mempunyai bentuk kompleks, anod piktografik atau katod tambahan diperlukan untuk mendapatkan lapisan penyaduran kromium yang seragam. Keperluan untuk penyangkut juga agak ketat.
4. Penyaduran kromium memerlukan ketumpatan arus katod yang lebih tinggi, biasanya melebihi 20A/dm2, iaitu lebih daripada 10 kali lebih tinggi daripada penyaduran umum. Oleh kerana sejumlah besar gas yang dikeluarkan dari katod dan anod, rintangan penyelesaian penyaduran adalah besar, voltan tangki meningkat, dan bekalan kuasa penyaduran diperlukan tinggi. Bekalan kuasa yang lebih besar daripada 12V diperlukan, manakala jenis penyaduran lain boleh menggunakan bekalan kuasa di bawah 8V.
5. Anod penyaduran kromium tidak menggunakan kromium logam, kerana kromium sangat mudah untuk dibubarkan dalam larutan penyaduran, menjadikan kecekapan arus anod lebih besar daripada kecekapan katod, mengakibatkan penggunaan asid kromik yang semakin meningkat. Oleh itu, anod tidak larut digunakan. Plumbum, aloi plumbum-antimoni dan aloi plumbum-timah biasanya digunakan. Kromium yang digunakan dalam larutan penyaduran perlu ditambah dengan menambahkan anhidrida kromik.
6. Suhu operasi penyaduran kromium mempunyai pergantungan tertentu pada ketumpatan arus katod. Mengubah hubungan antara kedua-duanya boleh mendapatkan salutan kromium dengan sifat yang berbeza. Untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara lapisan penyaduran kromium dan substrat, penggelek plat boleh dipanaskan terlebih dahulu.
Prinsip tindak balas katod (permukaan penggelek) semasa penyaduran krom gravure:
Larutan penyaduran krom terutamanya wujud dalam bentuk asid kromik (CrO42-) dan asid dikromik (Cr2O72-). Apabila nilai pH kurang daripada 1, (Cr2072- mempunyai 2 cas negatif dan 7 atom oksigen) sebagai bentuk utama; apabila nilai pH ialah 2-6, Cr2O72- dan CrO42- wujud dalam keseimbangan berikut, iaitu, Cr2072- +H20===2CrO{{13} }H+. Dapat dilihat bahawa ion yang terdapat dalam elektrolit penyaduran krom termasuk Cr2O72-, H+, CrO42- dan SO42-. Kecuali SO42-, ion lain boleh mengambil bahagian dalam tindak balas katod. Empat proses tindak balas elektrokimia pada katod (permukaan penggelek):
Peringkat 1: Apabila potensi elektrod meningkat, ketumpatan arus meningkat. Tindak balas elektrod ialah 2H→ H2 Tindak balas 2
Peringkat 2: Apabila potensi elektrod terus meningkat, ketumpatan arus bertukar kepada berkurangan. Ini adalah proses membentuk filem katod beralkali. (Pembentukan filem katod beralkali adalah disebabkan oleh penggunaan sejumlah besar H+ oleh dua tindak balas ①② pada permukaan katod). Reaksi 1, Reaksi 2
Peringkat 3: Apabila potensi pemendakan kromium dicapai, kromium disalut pada permukaan penggelek plat. Apabila potensi elektrod terus meningkat, ketumpatan arus bertukar untuk meningkat semula. Tindak balas elektrod ialah Cr6→Cr 2H→H2 Tindak balas 1, Tindak balas 4
Teori filem katodik dan pengaruhnya terhadap kualiti semasa penyaduran krom:
Semasa proses penyaduran kromium, filem katod alkali terbentuk pada permukaan penggelek plat. Pembubaran ini mula-mula berlaku secara tempatan dan secara beransur-ansur mengembang, dengan itu mendedahkan kawasan kecil substrat, ketumpatan arus sebenar sangat tinggi, dan kesan polarisasi adalah besar. Hanya selepas itu penyaduran kromium (mencapai potensi kerpasan kromium) boleh diteruskan pada kelajuan tertentu. Filem koloid akan dihasilkan pada permukaan lapisan kromium baharu, dan pembubaran dan penjanaan filem koloid akan diulang, memainkan peranan pengawalseliaan yang penting.
Walaupun SO42- dalam larutan penyaduran dan kromium trivalen yang dijana semasa proses katod tidak mengambil bahagian secara langsung dalam tindak balas elektrod, kehadiran dan kandungannya adalah penting untuk kualiti lapisan penyaduran krom.
1. Jika kandungan kromium trivalen adalah rendah, filem koloid sukar dibentuk atau nipis dan berliang, dan asid sulfurik boleh melarutkannya dengan mudah. Pada masa ini, kawasan substrat terdedah adalah besar, dan kawasan dengan ketumpatan arus rendah tidak dapat mencapai potensi pemendakan kromium, jadi keupayaan penutup kromium adalah lemah.
2. Jika kepekatan kromium trivalen adalah tinggi, filem koloid adalah tebal dan padat, dan asid sulfurik sukar untuk dibubarkan. Lapisan kromium hanya boleh tumbuh pada butiran asal, menghasilkan penghabluran kasar dan salutan gelap dan kusam.
3. Kandungan asid sulfurik adalah tinggi, mudah untuk membubarkan filem koloid, dan tiada lapisan kromium di kawasan ketumpatan arus rendah, yang sama dengan keadaan apabila kromium trivalen rendah. Jika asid sulfurik tidak mencukupi, lapisan kromium akan menjadi kasar, sama seperti keadaan apabila kromium trivalen tinggi.
4. Oleh itu, kandungannya mesti dikawal ketat dalam penyaduran krom, terutamanya nisbah anhidrida kromik kepada asid sulfurik
Pengaruh ion kekotoran dalam larutan kromium rotogravure dan kaedah penyingkiran:
Kekotoran berbahaya dalam elektrolit penyaduran kromium terutamanya termasuk besi, kuprum, zink, nikel, dll. Antaranya, apabila mana-mana ion logam terkumpul ke kandungan tertentu, ia akan membawa kemudaratan kepada proses penyaduran kromium, seperti pengurangan julat terang. salutan, pengurangan keupayaan penyebaran elektrolit, dan kemerosotan kekonduksian. Apabila kandungan ion logam dalam elektrolit adalah tinggi, elektrolit mesti dirawat. Rawatan dengan ketumpatan arus rendah boleh mencapai hasil tertentu. Walau bagaimanapun, cecair kromium sangat menghakis, dan beberapa kekotoran dibubarkan selepas elektrolisis. Apabila kandungan ion besi terlalu tinggi, pertukaran ion digunakan untuk rawatan. Semasa rawatan, larutan penyaduran kromium mula-mula dicairkan supaya kandungan asid kromik tidak melebihi 120g/L, dan kemudian disuntik ke dalam lajur pertukaran. Larutan penyaduran kromium yang dirawat dengan cara ini boleh digunakan semula. Untuk memanjangkan hayat perkhidmatan resin, adalah perlu untuk mengelakkan sentuhan langsung antara larutan penyaduran kromium pekat dan resin kationik, untuk mengelakkan resin daripada dimusnahkan oleh pengoksidaan. Kaedah pertukaran kation mempunyai kesan yang sama pada ion kuprum dan kromium trivalen, tetapi ia adalah rumit dan memakan masa.
Kesan kromium trivalen dalam larutan kromium gravure dan kaedah penyingkiran:
Secara amnya, peningkatan kromium trivalen dirawat dengan elektrolisis dengan anod besar dan katod kecil. Sekiranya kandungan asid sulfurik tinggi, sebaiknya kurangkan asid sulfurik kepada normal sebelum elektrolisis. Asid sulfurik yang berlebihan akan menjejaskan kesan elektrolisis secara serius, menjadikannya sukar untuk mengurangkan kromium trivalen. Secara amnya terdapat beberapa sebab untuk peningkatan kromium trivalen:
1. Kawasan anod terlalu kecil. Kawasan anod hendaklah 2-3 kali luas katod.
2. Kandungan kekotoran logam dalam larutan penyaduran adalah terlalu tinggi.
3. Pengoksidaan anod menyebabkan sebahagian daripada anod menjadi tidak konduktif.
Pengenalan kepada prinsip kerja perencat kabus kromium percetakan gravure:
Semasa proses penyaduran kromium, disebabkan penggunaan anod tidak larut dan kecekapan arus katod yang rendah, sejumlah besar hidrogen dan oksigen dimendakan. Apabila gas keluar dari permukaan cecair, ia membawa sejumlah besar asid kromik, membentuk kabus kromium dan menyebabkan bahaya pencemaran yang serius. Pada masa ini terdapat dua kaedah untuk menyekat kabus kromium.
1. Kaedah badan terapung: Letakkan kepingan plastik buih atau serpihan pada permukaan larutan penyaduran. Badan terapung ini boleh menghalang pelepasan kabus kromium.
2. Tambah perencat buih: Perencat buih ialah surfaktan yang boleh mengurangkan ketegangan permukaan larutan penyaduran dan menghasilkan lapisan buih yang stabil (serupa dengan air detergen pakaian, dengan buih-buih kecil yang tidak terkira banyaknya terapung di permukaan larutan penyaduran).
Lapisan buih yang dibentuk oleh perencat kabus kromium dalam larutan penyaduran menutup rapat permukaan larutan penyaduran. Apabila hidrogen dan oksigen yang mengandungi asid kromik tersejat, ia bersentuhan dengan lapisan buih di permukaan, dan kabus asid kromik yang tidak terkira banyaknya bergabung menjadi titisan yang lebih besar. Disebabkan oleh kesan graviti, mereka akan kembali ke larutan penyaduran apabila mereka naik ke ketinggian tertentu, manakala hidrogen dan oksigen terus meningkat sehingga mereka meninggalkan permukaan cecair, sekali gus mencapai penyingkiran gas dan penindasan berkesan kabus kromium.