Krom kaplama işlemi prensibi:
Krom kaplama işlemi elektrokimyasal bir işlemdir, bir redoks reaksiyonu işlemidir. Temel işlem, parçaları katot olarak, metali ise anot olarak bir metal tuzu çözeltisine batırmaktır ve doğru akıma bağlandıktan sonra parçaların üzerine bir metal kaplama uygulanacaktır. Gravür elektrokaplama işleminin şematik diyagramı: plaka silindiri katottur ve titanyum ağ anottur.
Krom çözeltisinin ana bileşenleri Ana tuz:
Kromik anhidrit İçerik: 200-260 g/L Katalizör: Sülfürik asit İçerik: 2.2-2.5 g/L Katkı Maddeleri: Dengeleyici ve verimliliği artıran Krom kaplama katmanının performansı: Krom, gümüş rengi beyaz bir metaldir. hafif mavi renkte, bağıl atom kütlesi 51,99, yoğunluğu 6,98-7,21 g/cm3 ve erime noktası 1875-1920 derece . Metalik krom havada kolayca pasifleşerek yüzeyde çok ince bir pasifleştirme filmi oluşturur.
1. Rotogravür krom kaplı katman çok yüksek bir sertliğe sahiptir. Kaplama çözeltisinin bileşimine ve proses koşullarına bağlı olarak sertliği 400 ila 1200 HV arasında değişebilir.
2. Krom tabakası iyi bir ısı direncine sahiptir. 500 derecenin altına ısıtıldığında parlaklığında ve sertliğinde önemli bir değişiklik olmaz.
3. Krom kaplı tabakanın sürtünme katsayısı, özellikle kuru sürtünme katsayısı, tüm metaller arasında en düşük olanıdır. Bu nedenle krom kaplı katman iyi bir aşınma direncine sahiptir.
4. Krom kaplı katman iyi bir kimyasal stabiliteye sahiptir ve alkali, nitrik asit, sülfür, karbonat ve çoğu gaz ve organik asitlerde yüksek kimyasal stabiliteye sahiptir.
5. Krom kaplı katman hidrohalik asitlerde (hidroklorik asit gibi) ve sıcak konsantre sülfürik asitte kolayca çözünür.
Krom kaplama özellikleri:
Kromik anhidrit sulu çözeltisi, krom kaplamanın tek kaynağı olan kromik asittir. Kaplama çözeltisinin performansı kromik anhidrit içeriği ile ilgili olsa da esas olarak asit oranına, yani kromik anhidritin sülfürik asite oranına bağlıdır.
1. Krom kaplama çözeltisinin ana bileşeni, metal krom tuzu değil, güçlü bir asidik kaplama çözeltisi olan, oksijen içeren bir krom asidi olan kromik asittir. Elektrokaplama işlemi sırasında, katot işlemi karmaşıktır ve katot akımının çoğu iki yan reaksiyonda tüketilir: hidrojen oluşumu reaksiyonu 2 ve altı değerlikli kromun üç değerlikli krom reaksiyonu 1'e indirgenmesi. Bu nedenle, krom kaplamanın katot akımı verimliliği çok düşüktür. (%10 ila %18). Ayrıca üç anormal olay vardır: 1. Kromik anhidrit konsantrasyonunun artmasıyla akım verimliliği azalır; 2. Sıcaklığın artmasıyla azalır; 3. Akım yoğunluğunun artmasıyla artar.
2. Krom kaplama çözeltisine, metal kromun normal çökelmesini sağlamak için SO42- gibi belirli miktarda anyon eklenmelidir.
3. Krom kaplama solüsyonunun dağılma kabiliyeti çok düşüktür. Karmaşık şekilli parçalar için, düzgün bir krom kaplama katmanı elde etmek amacıyla piktografik anotlar veya yardımcı katotlar gereklidir. Askılara yönelik gereksinimler de nispeten katıdır.
4. Krom kaplama, genellikle 20A/dm2'nin üzerinde, genel kaplamadan 10 kat daha yüksek bir katot akım yoğunluğu gerektirir. Katot ve anottan salınan büyük miktarda gaz nedeniyle kaplama çözeltisinin direnci büyüktür, tank voltajı artar ve elektrokaplama güç kaynağının yüksek olması gerekir. 12V'tan büyük bir güç kaynağı gereklidir, diğer kaplama türleri ise 8V'un altında bir güç kaynağı kullanabilir.
5. Krom kaplamanın anotu metalik krom kullanmaz, çünkü kromun kaplama çözeltisinde çözülmesi çok kolaydır, bu da anot akım verimliliğini katot verimliliğinden daha fazla hale getirir ve bu da kromik asit tüketiminin artmasına neden olur. Bu nedenle çözünmeyen bir anot kullanılır. Genellikle kurşun, kurşun-antimon alaşımı ve kurşun-kalay alaşımı kullanılır. Kaplama çözeltisinde tüketilen kromun, kromik anhidrit eklenerek desteklenmesi gerekir.
6. Krom kaplamanın çalışma sıcaklığı, katot akım yoğunluğuna belirli bir bağımlılığa sahiptir. İkisi arasındaki ilişkiyi değiştirerek farklı özelliklere sahip krom kaplamalar elde edebilirsiniz. Krom kaplama tabakası ile alt tabaka arasındaki bağlanma mukavemetini arttırmak için plaka silindiri önceden ısıtılabilir.
Gravür krom kaplama sırasında katot (silindir yüzeyi) reaksiyon prensibi:
Krom kaplama çözeltisi esas olarak kromik asit (CrO42-) ve dikromik asit (Cr2O72-) formunda bulunur. pH değeri 1'den küçük olduğunda (Cr2072-'nin 2 negatif yükü ve 7 oksijen atomu vardır) ana formu; pH değeri 2-6 olduğunda, Cr2O72- ve CrO42- aşağıdaki dengede bulunur, yani Cr2072- +H20===2CrO{{13} }H+. Krom kaplama elektrolitinde bulunan iyonların Cr2O72-, H+, CrO42- ve SO42- içerdiği görülmektedir. SO42- dışında diğer iyonlar katot reaksiyonuna katılabilir. Katotta (silindir yüzeyi) dört elektrokimyasal reaksiyon süreci:
Aşama 1: Elektrot potansiyeli arttıkça akım yoğunluğu da artar. Elektrot reaksiyonu 2H → H2 Reaksiyon 2'dir
Aşama 2: Elektrot potansiyeli artmaya devam ettikçe akım yoğunluğu azalmaya başlar. Bu alkalin katot filmi oluşturma işlemidir. (Alkali katot filminin oluşumu, katot yüzeyindeki iki reaksiyon ①② tarafından büyük miktarda H+ tüketilmesinden kaynaklanmaktadır). Reaksiyon 1, Reaksiyon 2
Aşama 3: Krom çökeltme potansiyeline ulaşıldığında, plaka silindiri yüzeyine krom kaplanır. Elektrot potansiyeli artmaya devam ettikçe akım yoğunluğu tekrar artmaya başlar. Elektrot reaksiyonu şu şekildedir: Cr6→Cr 2H→H2 Reaksiyon 1, Reaksiyon 4
Katodik film teorisi ve krom kaplama sırasında kaliteye etkisi:
Krom kaplama işlemi sırasında plaka silindirinin yüzeyinde alkalin katot filmi oluşur. Bu çözünme ilk önce lokal olarak meydana gelir ve yavaş yavaş genişler, böylece substratın küçük bir alanı ortaya çıkar, gerçek akım yoğunluğu çok yüksektir ve polarizasyon etkisi büyüktür. Ancak o zaman krom kaplama (krom çökeltme potansiyeline ulaşma) belirli bir hızda ilerleyebilir. Yeni krom tabakasının yüzeyinde koloidal bir film oluşturulacak ve kolloidal filmin çözünmesi ve oluşumu tekrarlanarak önemli bir düzenleyici rol oynayacak.
Kaplama çözeltisindeki SO42- ve katot işlemi sırasında üretilen üç değerlikli krom, elektrot reaksiyonuna doğrudan katılmamasına rağmen, bunların varlığı ve içeriği, krom kaplama katmanının kalitesi açısından çok önemlidir.
1. Üç değerlikli krom içeriği düşükse, koloidal filmin oluşması zorlaşır veya ince ve gözenekli olur ve sülfürik asit onu kolayca çözebilir. Şu anda, maruz kalan substrat alanı büyüktür ve düşük akım yoğunluğuna sahip alan, kromun çökelme potansiyeline ulaşamaz, bu nedenle krom kaplama yeteneği zayıftır.
2. Üç değerlikli krom konsantrasyonu yüksekse, kolloidal film kalın ve yoğundur ve sülfürik asidin çözülmesi zordur. Krom tabakası yalnızca orijinal tanecikler üzerinde büyüyebilir, bu da kaba kristalleşmeye ve koyu ve donuk kaplamaya neden olur.
3. Sülfürik asit içeriği yüksektir, koloidal filmi çözmek kolaydır ve düşük akım yoğunluğu alanında krom tabakası yoktur; bu, üç değerlikli kromun düşük olduğu durumla aynıdır. Sülfürik asit yetersizse, üç değerlikli kromun yüksek olduğu durumda olduğu gibi krom tabakası pürüzlü olacaktır.
4. Bu nedenle krom kaplamada bunların içeriği, özellikle de kromik anhidritin sülfürik asite oranı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Rotogravür krom çözeltisinde safsızlık iyonlarının etkisi ve giderim yöntemleri:
Krom kaplama elektrolitindeki zararlı yabancı maddeler esas olarak demir, bakır, çinko, nikel vb. içerir. Bunlar arasında herhangi bir metal iyonu belirli bir içeriğe biriktiğinde, parlak aralığın azalması gibi krom kaplama işlemine zarar verecektir. kaplamanın bozulması, elektrolitin dağılma yeteneğinin azalması ve iletkenliğin bozulmasıdır. Elektrolitteki metal iyonu içeriği yüksek olduğunda elektrolitin arıtılması gerekir. Düşük akım yoğunluğuyla tedavi belirli sonuçlara ulaşabilir. Bununla birlikte, krom sıvısı oldukça aşındırıcıdır ve elektroliz sonrasında bazı yabancı maddeler çözülür. Demir iyonlarının içeriği çok yüksek olduğunda tedavi için iyon değişimi kullanılır. Tedavi sırasında, krom kaplama çözeltisi ilk önce kromik asit içeriği 120 g/L'yi geçmeyecek şekilde seyreltilir ve ardından değişim kolonuna enjekte edilir. Bu şekilde işlenen krom kaplama çözeltisi yeniden kullanılabilir. Reçinenin servis ömrünü uzatmak için, konsantre krom kaplama çözeltisi ile katyonik reçine arasında doğrudan temastan kaçınmak ve böylece reçinenin oksidasyon nedeniyle tahrip olmasını önlemek gerekir. Katyon değiştirme yöntemi bakır iyonları ve üç değerlikli krom üzerinde aynı etkiye sahiptir ancak karmaşık ve zaman alıcıdır.
Üç değerlikli kromun gravür krom çözeltisine etkileri ve giderim yöntemleri:
Genellikle üç değerlikli kromun artışı, büyük bir anot ve küçük bir katot ile elektroliz yoluyla tedavi edilir. Sülfürik asit içeriği yüksekse, elektrolizden önce sülfürik asidi normale indirmek en iyisidir. Aşırı sülfürik asit, elektroliz etkisini ciddi şekilde etkileyerek üç değerlikli kromun indirgenmesini zorlaştıracaktır. Üç değerlikli kromun artmasının genellikle birkaç nedeni vardır:
1. Anot alanı çok küçük. Anot alanı katot alanının 2-3 katı olmalıdır.
2. Kaplama çözeltisindeki metal yabancı maddelerin içeriği çok yüksektir.
3. Anot oksidasyonu, anodun bir kısmının iletken olmamasına neden olur.
Gravür baskı krom buğu önleyicinin çalışma prensibine giriş:
Krom kaplama işlemi sırasında çözünmeyen anotların kullanılması ve katot akım veriminin düşük olması nedeniyle büyük miktarda hidrojen ve oksijen çökelmektedir. Gaz sıvı yüzeyinden kaçtığında büyük miktarda kromik asit taşır, krom buharı oluşturur ve ciddi kirlilik tehlikelerine neden olur. Şu anda krom buharını bastırmanın iki yöntemi vardır.
1. Yüzen cisim yöntemi: Kaplama solüsyonunun yüzeyine köpük plastik parçalar veya parçalar koyun. Bu yüzen cisimler krom buharının kaçışını engelleyebilir.
2. Köpük önleyici ekleyin: Köpük önleyici, kaplama çözeltisinin yüzey gerilimini azaltabilen ve stabil bir köpük tabakası (kaplama çözeltisinin yüzeyinde yüzen sayısız küçük kabarcıklarla birlikte çamaşır deterjanı suyuna benzer) oluşturabilen bir yüzey aktif maddedir.
Kaplama çözeltisindeki krom buharı inhibitörünün oluşturduğu köpük tabakası, kaplama çözeltisinin yüzeyini sıkı bir şekilde kaplar. Hidrojen ve oksijen içeren kromik asit buharlaştığında yüzeydeki köpük tabakasıyla temas eder ve sayısız minik kromik asit sisi birleşerek daha büyük damlacıklar oluşturur. Yerçekimi etkisi nedeniyle belirli bir yüksekliğe çıktıklarında kaplama çözeltisine geri dönecekler, hidrojen ve oksijen ise sıvı yüzeyini terk edene kadar yükselmeye devam edecek, böylece gazın uzaklaştırılması ve krom buharının etkili bir şekilde bastırılması sağlanacaktır.