Вопросы – Ответы

О cтатье по «трёхвалентному хромированию» в журнале «Мир гальваники»

Вопрос.

Господа специалисты. Мне попался журнал Мир гальваники, в котором есть статья о трёхвалентном хромировании. Мне это хромирование очень интересно, но я там многого не понял, хотя когдато учился электрохимии. Пожалуйста объясните. Перепечатываю непонятные места.

1. Повышение температуры ускорит процесс осаждения за счет сокращения кроющей способности.
2. Слабое перемешивание снижает кроющую способность электролита и скорость осаждения покрытия.
3. рН. рН влияет как на скорость осаждения, так и плотность тока. При пониженном уровне рН повышается скорость осаждения, однако снижается плотность тока. И, наоборот, повышение уровня рН приводит к замедлению процесса осаждения, одновременно повышая плотность тока.
4. Повышение плотности тока не всегда приводит к увеличению толщины покрытия, поскольку катодный выход по току понижается при повышении плотности. Несмотря на то, что этот шаг, несомненно, положительно скажется на равномерности получаемого слоя, большее влияние на толщину слоя окажет скорее время обработки, а не плотность тока.
5. В большинстве случаев хром осаждают со скоростью около 4-5 миллионных дюйма в минуту (0,10-0,125 микрон в минуту) в независимости от плотности тока. Рекомендуемая плотность катодного тока – от 8,1 А/дм² и выше.

 

Ответ.

Сначала три общих соображения.

Судя по тексту, мы имеем безграмотный перевод (с точки зрения практических основ гальванотехники) иностранного текста, написанного не очень грамотным (в этой области) автором. Маловероятно, чтобы ктото из российских авторов мог написать такое.

Повидимому, автор статьи (или переводчик) путает понятия «кроющая способность» и «рассеивающая способность». Наиболее вероятно, что в данном случае речь идёт о рассеивающей способности (РС) электролита.

Ток мы включаем (задаём). Следовательно, ток (плотность тока) – это независимая переменная. Поэтому никакие изменения условий электроосаждения или изменение pH электролита не могут изменить плотность тока (повлиять на неё). Скорость осаждения – это часть тока (плотность тока), которая идет на протекание основной реакции, т.е. реакции осаждения металла. Согласно 1-му закону Фарадея, количество осаждённого металла m пропорционально току (плотности тока i), времени процесса осаждения τ и выходу металла по току ВТ: m= i * τ * ВТ *к, где к-коэффициент. Время, как и ток, независимая переменная, время мы также задаём. Отсюда видно, что когда мы говорим о скорости электроосаждения металла, то всегда должны учитывать не только величину тока, но и величину выхода по току. Следовательно, на скорость осаждения металла может повлиять всё, что повлияет на ВТ.

Рассмотрим с этих позиций приведенные выше выдержки. Оговоримся, что приведенные фразы из статьи нам тоже не понятны. Тем не менее, предполагая, что автор какой-то смысл в них вкладывал, попытаемся понять, что мог иметь в виду автор (при условии, что мы правильно его поняли).

1. Повышение температуры ускорит процесс осаждения за счет сокращения кроющей способности.

Повышение температуры электролита само по себе не может изменить ток (плотность тока). Но, при повышении температуры выход по току может увеличиться, а, следовательно, может увеличиться и скорость электроосаждения. При повышении температуры РС может уменьшиться, увеличиться или не измениться, но не «сократиться» (зависит от того, как при этом изменится электропроводимость электролита). Однако никакой функциональной связи между ВТ и РС не существует. Поэтому слова «за счёт» следует отнести к неграмотности автора (и переводчика).

2. Слабое перемешивание снижает кроющую способность электролита и скорость осаждения покрытия.

Перемешивание и нагрев электролита оказывают одинаковое влияние на ВТ и РС: увеличивают выход по току, но снижают рассеивающую способность. Следовательно, второе утверждение неизвестного автора, во-первых, ошибочно, а во-вторых, противоречит утверждению, приведенному в первой цитате.

3. рН влияет как на скорость осаждения, так и плотность тока. При пониженном уровне рН повышается скорость осаждения, однако снижается плотность тока. И, наоборот, повышение уровня рН приводит к замедлению процесса осаждения, одновременно повышая плотность тока. Рекомендуется поддерживать рН на уровне 2,5-3,5.

Первую фразу не комментируем (см. выше).

2ая фраза. При понижении pH можно использовать более высокую плотность тока и, несмотря на то, что ВТ при этом снижается, тем не менее, возможно, что в целом скорость осаждения (произведение i*ВТ) увеличится. Что означает часть фразы «однако снижается плотность тока» понять не удаётся.

3я фраза. При повышении pH электролита верхний интервал допустимой плотности тока обычно снижается, а более низкая плотность тока означает более низкую скорость осаждения. Но, что означает часть фразы «одновременно повышая плотность тока» понять невозможно.

4. Повышение плотности тока не всегда приводит к увеличению толщины покрытия, поскольку катодный выход по току понижается при повышении плотности. Несмотря на то, что этот шаг, несомненно, положительно скажется на равномерности получаемого слоя, большее влияние на толщину слоя окажет скорее время обработки, а не плотность тока.

Расшифруем 1-ую фразу. Во многих электролитах при электроосаждении металлов ВТ уменьшается с увеличением плотности тока. В электролитах, где реализуется такая зависимость, РС по металлу лучше, чем РС по току. По-видимому, в предложенном в статье электролите хромирования наблюдается именно эта зависимость. Вместе с тем, утверждения, приведенные в процитированных фразах, некорректны, поскольку из них можно понять, что «Повышение плотности тока… положительно скажется на равномерности получаемого слоя». Последнее неверно, т.к. повышение плотности тока приводит к ухудшению РС электролита по току.

5. В большинстве случаев хром осаждают со скоростью около 4-5 миллионных дюйма в минуту (0,10-0,125 микрон в минуту) в независимости от плотности тока.

Это вполне возможно, если реализуется указанная выше закономерность: «ВТ уменьшается с увеличением плотности тока». Тогда, в соответствии с приведенным выше уравнением 1-го закона Фарадея при увеличении плотности тока и уменьшении выхода по току количество осаждённого металла в единицу времени может быть неизменным.

Проф. В.Н. Кудрявцев

21.02.2010