Forkromningsprosessprinsipp:
Forkromningsprosessen er en elektrokjemisk prosess, en redoksreaksjonsprosess. Den grunnleggende prosessen er å senke delene i en metallsaltløsning som katode, metallet som anode, og etter tilkobling til likestrøm vil et metallbelegg avsettes på delene. Skjematisk diagram av dyptrykk elektropletteringsprosessen: platerullen er katoden og titannettet er anoden.
Hovedkomponenter i kromløsning Hovedsalt:
Innhold av kromanhydrid: 200-260 g/L Katalysator: Svovelsyreinnhold: 2.2-2,5 g/L Tilsetningsstoffer: Utjevning og forbedring av effektivitet Ytelse av forkromningslag: Krom er et sølvhvitt metall med en lett blå fargetone, med en relativ atommasse på 51,99, en tetthet på 6.98-7.21 g/cm3, og et smeltepunkt på 1875-1920 grader . Metallisk krom passiveres lett i luften, og danner en veldig tynn passiveringsfilm på overflaten.
1. Det rotogravurforkromte laget har en meget høy hardhet. Avhengig av sammensetningen av pletteringsløsningen og prosessbetingelsene, kan dens hardhet variere fra 400 til 1200 HV.
2. Kromlaget har god varmebestandighet. Når den varmes opp under 500 grader, endres ikke glansen og hardheten nevneverdig.
3. Friksjonskoeffisienten til det forkrommede laget, spesielt tørrfriksjonskoeffisienten, er den laveste blant alle metaller. Derfor har det forkrommede laget god slitestyrke.
4. Det forkrommede laget har god kjemisk stabilitet og har høy kjemisk stabilitet i alkali, salpetersyre, sulfid, karbonat og de fleste gasser og organiske syrer.
5. Det krombelagte laget er lett løselig i hydrohalogensyrer (som saltsyre) og varm konsentrert svovelsyre.
Forkromningsfunksjoner:
Vandig kromsyreanhydridløsning er kromsyre, som er den eneste kilden til kromplettering. Selv om ytelsen til pletteringsløsningen er relatert til kromanhydridinnholdet, avhenger den hovedsakelig av syreforholdet, det vil si forholdet mellom kromsyreanhydrid og svovelsyre.
1. Hovedkomponenten i krompletteringsløsningen er ikke metallkromsalt, men kromsyre, en oksygenholdig syre av krom, som er en sterk sur pletteringsløsning. Under elektropletteringsprosessen er katodeprosessen kompleks, og mesteparten av katodestrømmen forbrukes i to sidereaksjoner: hydrogenutviklingsreaksjon 2 og seksverdig kromreduksjon til treverdig kromreaksjon 1. Derfor er katodestrømeffektiviteten til kromplettering svært lav (10 % til 18 %). Det er også tre unormale fenomener: 1. Strømeffektiviteten avtar med økningen av kromsyreanhydridkonsentrasjonen; 2. Den avtar med økningen av temperaturen; 3. Den øker med økningen av strømtettheten.
2. I forkromningsløsningen må en viss mengde anioner, som SO42-, tilsettes for å oppnå normal avsetning av metallkrom.
3. Dispersjonsevnen til forkromningsløsningen er svært lav. For deler med komplekse former kreves det piktografiske anoder eller hjelpekatoder for å oppnå et jevnt forkromningslag. Kravene til kleshengere er også relativt strenge.
4. Kromplettering krever en høyere katodestrømtetthet, vanligvis over 20A/dm2, som er mer enn 10 ganger høyere enn generell plettering. På grunn av den store mengden gass som frigjøres fra katoden og anoden, er motstanden til pletteringsløsningen stor, tankspenningen øker, og elektropletteringsstrømforsyningen må være høy. En strømforsyning større enn 12V er nødvendig, mens andre platingstyper kan bruke en strømforsyning under 8V.
5. Anoden for forkroming bruker ikke metallisk krom, fordi krom er veldig lett å løse opp i pletteringsløsningen, noe som gjør anodestrømeffektiviteten større enn katodeeffektiviteten, noe som resulterer i et økende forbruk av kromsyre. Derfor brukes en uløselig anode. Bly, bly-antimon-legering og bly-tinn-legering brukes vanligvis. Krom som forbrukes i pletteringsløsningen må suppleres ved å tilsette kromsyreanhydrid.
6. Driftstemperaturen til forkromning har en viss avhengighet av katodestrømtettheten. Å endre forholdet mellom de to kan oppnå krombelegg med forskjellige egenskaper. For å øke bindingsstyrken mellom forkromningslaget og underlaget, kan platevalsen forvarmes.
Reaksjonsprinsippet for katode (rulleoverflate) under gravurforkromning:
Forkromningsløsningen finnes hovedsakelig i form av kromsyre (CrO42-) og dikromsyre (Cr2O72-). Når pH-verdien er mindre enn 1, (Cr2072- har 2 negative ladninger og 7 oksygenatomer) som hovedform; når pH-verdien er 2-6, eksisterer Cr2O72- og CrO42- i følgende likevekt, det vil si Cr2072- +H20===2CrO{{13} }H+. Det kan sees at ionene som er tilstede i forkromningselektrolytten inkluderer Cr2O72-, H+, CrO42- og SO42-. Bortsett fra SO42- kan andre ioner delta i katodereaksjonen. De fire prosessene for elektrokjemisk reaksjon ved katoden (rulleoverflaten):
Trinn 1: Når elektrodepotensialet stiger, øker strømtettheten. Elektrodereaksjonen er 2H → H2 Reaksjon 2
Trinn 2: Når elektrodepotensialet fortsetter å stige, vil strømtettheten synke. Dette er prosessen med å danne en alkalisk katodefilm. (Danningen av den alkaliske katodefilmen skyldes forbruket av en stor mengde H+ ved to reaksjoner ①② på katodeoverflaten). Reaksjon 1, Reaksjon 2
Trinn 3: Når kromutfellingspotensialet er nådd, blir krom belagt på platevalsens overflate. Når elektrodepotensialet fortsetter å stige, øker strømtettheten igjen. Elektrodereaksjonen er Cr6→Cr 2H→H2 Reaksjon 1, Reaksjon 4
Katodisk filmteori og dens innflytelse på kvalitet under forkromning:
Under forkromningsprosessen dannes en alkalisk katodefilm på overflaten av platevalsen. Denne oppløsningen skjer først lokalt og utvides gradvis, og eksponerer derved et lite område av underlaget, den reelle strømtettheten er veldig høy, og polarisasjonseffekten er stor. Først da kan forkromming (når kromutfellingspotensialet) fortsette med en viss hastighet. En kolloidal film vil bli generert på overflaten av det nye kromlaget, og oppløsningen og genereringen av den kolloidale filmen vil bli gjentatt, og spille en viktig regulatorisk rolle.
Selv om SO42- i pletteringsløsningen og det treverdige kromet som genereres under katodeprosessen ikke deltar direkte i elektrodereaksjonen, er deres tilstedeværelse og innhold avgjørende for kvaliteten på krombelegglaget.
1. Hvis innholdet av treverdig krom er lavt, er den kolloidale filmen vanskelig å danne eller tynn og porøs, og svovelsyre kan lett løse den opp. På dette tidspunktet er det eksponerte substratområdet stort, og området med lav strømtetthet kan ikke nå utfellingspotensialet til krom, så kromdekningsevnen er dårlig.
2. Hvis den treverdige kromkonsentrasjonen er høy, er den kolloidale filmen tykk og tett, og svovelsyre er vanskelig å løse opp. Kromlaget kan bare vokse på de originale kornene, noe som resulterer i grov krystallisering og mørkt og matt belegg.
3. Svovelsyreinnholdet er høyt, det er lett å løse opp den kolloidale filmen, og det er ikke noe kromlag i området med lav strømtetthet, som er det samme som når det treverdige krom er lavt. Hvis svovelsyren er utilstrekkelig, vil kromlaget være grovt, akkurat som situasjonen når det treverdige krom er høyt.
4. Derfor må innholdet deres være strengt kontrollert ved forkromning, spesielt forholdet mellom kromsyreanhydrid og svovelsyre
Påvirkningen av urenheter i rotogravure kromløsning og fjerningsmetoder:
De skadelige urenhetene i forkromningselektrolytt inkluderer hovedsakelig jern, kobber, sink, nikkel, etc. Blant dem, når et metallion akkumuleres til et visst innhold, vil det skade forkromingsprosessen, for eksempel reduksjon av det lyse området av belegget, reduksjonen av dispersjonsevnen til elektrolytten og forringelsen av ledningsevnen. Når metallioninnholdet i elektrolytten er høyt, må elektrolytten behandles. Behandling med lav strømtetthet kan oppnå visse resultater. Imidlertid er kromvæske svært etsende, og noen urenheter løses opp etter elektrolyse. Når innholdet av jernioner er for høyt, brukes ionebytte til behandling. Under behandlingen fortynnes først forkromningsløsningen slik at innholdet av kromsyre ikke overstiger 120g/L, og injiseres deretter i utvekslingskolonnen. Forkromningsløsningen behandlet på denne måten kan gjenbrukes. For å forlenge levetiden til harpiksen, er det nødvendig å unngå direkte kontakt mellom den konsentrerte forkromningsløsningen og den kationiske harpiksen, for å forhindre at harpiksen ødelegges ved oksidasjon. Kationbyttemetoden har samme effekt på kobberioner og treverdig krom, men den er komplisert og tidkrevende.
Effekter av trivalent krom i dyptrykkskromløsning og fjerningsmetoder:
Vanligvis behandles økningen av treverdig krom ved elektrolyse med en stor anode og en liten katode. Hvis svovelsyreinnholdet er høyt, er det best å redusere svovelsyren til normal før elektrolyse. For mye svovelsyre vil alvorlig påvirke elektrolyseeffekten, noe som gjør det vanskelig å redusere treverdig krom. Det er generelt flere årsaker til økningen av trivalent krom:
1. Anodeområdet er for lite. Anodearealet skal være 2-3 ganger katodearealet.
2. Innholdet av metallurenheter i pletteringsløsningen er for høyt.
3. Anodeoksidasjon fører til at en del av anoden er ikke-ledende.
Introduksjon til arbeidsprinsippet for gravyrtrykk kromtåkehemmer:
Under forkromningsprosessen, på grunn av bruken av uløselige anoder og lav katodestrømeffektivitet, blir en stor mengde hydrogen og oksygen utfelt. Når gassen slipper ut av væskeoverflaten, bærer den med seg en stor mengde kromsyre, og danner kromtåke og forårsaker alvorlige forurensningsfarer. Det er for tiden to metoder for å undertrykke kromtåke.
1. Flytende kroppsmetode: Legg skumplastbiter eller -fragmenter på overflaten av pletteringsløsningen. Disse flytende kroppene kan blokkere flukt av kromtåke.
2. Legg til skumhemmer: Skumhemmer er et overflateaktivt middel som kan redusere overflatespenningen til pletteringsløsningen og produsere et stabilt skumlag (likt vaskemiddelvann, med utallige små bobler som flyter på overflaten av pletteringsløsningen).
Skumlaget dannet av kromtåkeinhibitoren i pletteringsløsningen dekker overflaten av pletteringsløsningen tett. Når hydrogen- og oksygenholdig kromsyre fordamper, kommer de i kontakt med skumlaget på overflaten, og utallige bittesmå kromsyretåker kombineres til større dråper. På grunn av tyngdekraftens effekt vil de gå tilbake til pletteringsløsningen når de stiger til en viss høyde, mens hydrogenet og oksygenet fortsetter å stige til de forlater væskeoverflaten, og dermed oppnår fjerning av gass og effektiv undertrykkelse av kromtåke.