Важность электропроводности электролита твёрдого хромирования

05 декабря 2023 года

На сколько важно измерение электропроводности электролита твёрдого хромирования? Простой ответ — очень важно. Измерение электропроводности может приоткрыть существенную информацию о состоянии и работе электролита, и что можно сделать для оптимальной работы.

Почему важна электропроводность?zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

В совершенно новом электролите твёрдого хромирования электропроводность будет меняться исключительно от концентрации хромовой кислоты. Если начинать с низшей границы, где-то около 180 г/л хромовой кислоты, то электропроводность будет около 400 мкС/см (микросименс на сантиметр). Если рассматривать верхнюю границу концентрации 350 г/л, то электропроводность будет близка к 575 мкС/см.

Если электролит начинает насыщаться растворёнными металлами (обычно 3-валентный хром, железо, медь, никель, алюминий, цинк, соли жёсткой воды: кальция и магния), то электропроводность начинает страдать.

Почему это случается, если электропроводность ниже идеальной? В каждом электролите электропроводность определяется тем, как эффективна токовая нагрузка. Поэтому, если что-то препятствует этому движению, то оно будет влиять на рассеивающую и кроющую способность, шероховатость и на другие важные аспекты качества металлизации.

Кроющая и рассеивающая способность: что реально означает низкая электропроводностьzzzzz

На рисунке слева в заголовке показан розово-красный свежий электролит, с пиком электропроводности.

Рассеивающая способность определяется возможностью электролита выравнивать толщину покрытия в спектре плотности тока: от высокой плотности тока (HCD) к средней (MCD) и низкой (LCD).

Основной и вспомогательные аноды, экраны наиболее часто используется в твёрдом хромировании для предотвращения наростов в области HCD и перескоку в области LCD (оставляя никелевые проблески или производя плохое покрытие). Эта тенденция имеет место как декоративном, так и функционально- инженерном твёрдом хромировании.

Осадки из этих электролитов могут часто не покрывать более 50−60% площади катода ячейки Холла. Детали при плотности тока 4.3−5.4 А/дм2 могут совсем не хромироваться, оголяя и не защищая подложку или подслой (часто блестящий никель). Непокрытые области склонны к коррозии, увеличивают загрязнённость электролита, нарушают целостность и качество основного материала и/или подслоя, приводя к увеличению брака.

Если чистый и хорошо содержащийся электролит заведомо плох по рассеивающей и кроющей способности, то можно вообразить, как плох он может быть, когда насытится избытком ионов растворённых металлов и других загрязнений, влияющих на электропроводность.

Электропроводность — просто мера уровня и степени эффективности перемещения ионов в электролите. Вторичный и третичный катализаторы, использующие фториды и другие составляющие, будут способствовать более лучшей укрывистости, но их преимущества могут часто пропадать и ограничиваться из- за наличия алюминия и железа, связывающих ионы фтора.

Шероховатость из-за неадекватной или нерегулярной электропроводностиzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

На рисунке справа в заголовке показан старый электролит хромирования, тёмный, загрязнённый растворёнными металлами, с малой электропроводностью относительно свежего электролита.

Электропроводность всегда меняется из-за химических загрязнений, увеличивается подгар в области HCD, затрудняя распределение тока. Подгар зависит от плотности тока, выходя из стандартного диапазона, необходимого для гладкого покрытия. Подгар обычно проявляется изменении цвета, шероховатости и часто в кристаллических наростах. Проявление подгара начинается достаточно скромно, но может быстро вырасти до HCD в микроскопических областях до шероховатости и вздутий, начинаясь и разрастаясь всё больше и больше.

Это наиболее частая причина, когда основной материал плохо обработан и отполирован, имеет металлическую стружку или пыль. Эти дендритные зародыши могут служить как громоотводы на крышах старых зданий и церквей.

Электричество очень благоприятствует как макрообластям (видимые невооружённым глазом точки на деталях), так и — макрообластям HCD (невидимым), близким к аноду, игнорируя или слегка касаясь областей LCD. Эти свойства усугубляются, когда электропроводность электролита продолжает падать в упомянутых областях, поэтому, наличие шероховатости в форме микро/макронитей хрома довольно распространены.

Обработка электролита после достижения высокой концентрацииzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Что необходимо делать пользователю, когда уровень загрязнения достигает предела? Есть несколько доступных путей обработки электролита 6-валентного хрома с примесями металла. Один из методов доступен для электролита 3-валентного хрома — электролиз при высокой катодной (CCD) и низкой анодной (ACD) плотности тока при сильном перемешивании и при высоких температурах.

Используются пористые керамические мембраны для удаления загрязнений и реоксидирования 3-валетного хрома вновь в 6-валентный. В электродиализе применяется толстостенная полиэфирная мембрана в виде пористого горшка, а некоторые — применяют ионообменные смолы для обработки электролита. Часто увеличивают содержание хромовой кислоты, а общее увеличение в соотношении хромовой кислоты к катализатору (сульфату) может помочь сильному улучшению электропроводности.

Чистота воды для поддержания электропроводностиzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Состав воды играет критическую роль в электропроводности, что часто упускают из виду. Депонированная вода (DI) обычно имеет величину растворённых солей (TDS) равную 0 мг, где вода обратного осмоса (RO) характеризуется как очень мягкая, поскольку уровень жёсткости TDS менее 50 мг.

Жёсткость тёплой воды может значительно меняться от местности расположения. Поэтому, некоторые операции могут требовать обработки поступающей воды для поддержания необходимой электропроводности электролита твёрдого хромирования. Даже на предприятиях с обработкой воды могут накапливаться высокие уровни TDS — уровень кальция выше 70 мг, а уровень магния более 60 мг.

Рассмотрение влияния на электропроводностьzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Наиболее существенные источники, влияющие на электропроводность, возникают от присутствия 3- валентного хрома, железа и никеля на уровне 10−12 мкС/см на каждый грамм загрязнения. Исследованный аналитический профиль нового, хорошо сдерживаемого электролита твёрдого хромирования показывает уровень 10.200 мг загрязнений в виде кальция, хлорида, меди, железа, свинца, магния, никеля, кремния, натрия, титана, 3-валентного хрома и других металлов.

Расходы пользователя выразились в 100 мкС/см электропроводности или, примерно, в 25% от общей, возможной электропроводности. Можно представить какое воздействие — это может оказать на рассеивающую и кроющую способность 6-валентного электролита хромирования.

Для борьбы с этими эффектами без серьёзной обработки потребует добавки хромовой кислоты в количестве около 70−80 г/л. Хорошее эмпирическое правило: для понижения загрязнения металлами до 1 г/л или 7500 мг необходимо поддержание допустимого уровня для никеля, железа и 3-валентного хрома, наиболее сказывающихся на электропроводности.

Заключениеzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Гальваники твёрдого хромирования могут многое понять о состоянии электролита простым контролем электропроводности в противоположность многочисленным анализам на наличие возможных примесей.

Далее можно провести корректировку или улучшение электролита путём добавления хромовой кислоты, разбавлением, электролитической проработкой или обработкой с ионообменной мембраной. Если проблемы возникают в виде ухудшением, чем обычно, кроющей или рассеивающей способности, или высоким уровнем шероховатости, причиной может быть плохая электропроводность.

В этом достаточно легко и надёжно можно убедиться, используя этот метод измерения для диагностики того, что случилось с электролитом.

******************************

Компания «БалтМедиа Партнёр» предлагает для сотрудничества использовать следующий контакт:

Санкт-Петербург, Таллиннское шоссе, 206

Электронная почта: office@bmptek.ru

Тел. +7 (921) 895−1422, 8 (812) 994−9502

Управляющий проекта — Алексей Леонов