ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 544.634
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-3-130-140
Аннотация
Хромирование широко применяется для придания поверхности различных металлических изделий необходимой твердости, износостойкости, коррозионной стойкости. В настоящее время существует несколько модельных представлений о нанесении покрытий хрома из растворов, содержащих в своем составе как шести-, так и трехвалентный хром. Считается, что получение качественных хромовых покрытий даже из растворов шестивалентного хрома невозможно без присутствия ионов трехвалентного хрома, присутствия в растворе ионов-активаторов (сульфат-ионов, фторидов и др.), а также органических компонентов. Нанесение хромовых покрытий на титан для нужд авиа-, двигателе- и судостроения при сохранении всех достоинств этого конструкционного материала позволяет увеличить износостойкость и термостойкость изделий. При этом имеется большое количество экспериментальных данных о хромировании железа, никелевых и медных сплавов, в то время как для изделий из титана имеется лишь ограниченная информация. Хромирование титана также встречает затруднения из-за наличия естественных защитных оксидных пленок на его поверхности. Практический интерес в работе представляет изучение элекитрохимического поведения титанового электрода в модельных растворах шести- и трехвалентного хрома в сравнении с электродами из железа и никеля в режиме потенциодинамических исследований. Использованы две группы растворов электролитов хромирования: на основе солей трехвалентного хрома (KCr(SO4)2·12H2O, Cr2(SO4)3) и хромового ангидрида СrO3. В результате получены вольтамперные характеристики циклической анодной и катодной поляризации в диапазонах от -1500 до +1500 мВ. Установлены эффекты восстановления шестивалентного хрома до трехвалентного на катодных ветках и частичного окисления Cr(III)→Cr(VI) на анодных. Обнаружено, что титановый электрод обладает меньшей электрохимической активностью по сравнению с никелем и железом, что подтверждается большим катодным перенапряжением процесса восстановления хрома.
Ключевые слова
электролитическое хромирование, титан, никель, электролит, потенциал, плотность тока, вольтамперометрия, потенциостатический и потенциодинамический методы, лимитирующая стадия, механизм, поляризация
Для цитирования
Груба О.Н., Ардашев Д.В. Особенности электрохимического поведения металлических электродов в мо-дельных растворах хромирования // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №3. С. 130-140. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-3-130-140
1. Электроаналитические методы. Теория и практика / под ред. Ф. Шольца. М.: Лаборатория знаний, 2010. 326 с.
2. Плэмбек Дж. Электрохимические методы анализа. Основы теории и применение. М.: Мир, 1985. 496 с.
3. Жебентяев А.И., Жерносек А.К., Талуть И.Е. Элек-трохимические методы анализа. Витебск, 2015. 106 с.
4. Хенце Г. Полярография и вольтамперометрия: теоретические основы и аналитическая практика. М.: Лаборатория знаний, 2008. 284 с.
5. Носков А.В., Гришина Е.П. Кинетика анодного окисления металлов в сернокислых электролит-ных средах в условиях нестабильности продуктов электрохимической реакции // Химия растворов и технология жидкофазных материалов. Достиже-ния и перспективы. 2006. Вып. 8. №6. С. 64-71.
6. Новосельский И.М., Менглишева Н.Р. Метод вольтамперометрии в исследовании многостадий-ного процесса пассивации металлов // Электрохи-мия. 1981. Т. 17. № 11. С. 1621-1627.
7. Шлугер М.А. Гальванические покрытия в маши-ностроении. М.: Машиностроение, 1985. 240 с.
8. Богорад Л.Я. Хромирование. Л.: Машиностроение, 1984. 97 с.
9. Гальванотехника / Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А., Галь И.Е. и др. М.: Металлургия, 1987. 736 с.
10. Gruba O.N., Shmidt I.V., Gorodkova A.E. Influence of the parameters of galvanomechanical chromium plating on the coating quality and process productivity // Solid State Phenomena, 2018, 284 SSP, pp. 1173-1177.
11. Лайнер В.И. Защитные покрытия металлов. М.: Металлургия, 1974. 557 с.
12. Солодкова Л.Н., Кудрявцев В.Н. Электролитиче-ское хромирование. М.: Глобус, 2007. 191 с.
13. Electrically Mediated Process for Functinal and Deco-rative Trivalent Chromium Electroplating: An Alter-native to Hexavalent Chromium/ A. Lozano-Morales, R.P. Renz, J.J. Fortman, E.J. Taylor // ECS Transactions, 2007, vol. 6 (9), pp. 52-61.
14. Electrochemical formation of Cr(III)-based films on Au electrodes / V. Smulders, N. Simic, A.S.O. Gomes, B. Mei, G. Mul // Electrochemica Acta, 2019, vol. 296, pp. 2115-2121.
15. Influence of carboxylic acids on the performance of trivalent chromium electrolytes for the deposition of functional coatings / L. Büker, R. Bottcher, M. Leimbach, T. Hahne, R. Dickbreder, A. Bund. // Electrochemica Acta, 2022, vol. 41. Number 140054.
16. Соловьева Н.Д. Структурные превращения в объ-еме раствора и их влияние на процессы, протека-ющие на межфазной границе: автореф. ... дис. д-ра хим. наук. Саратов, 2003. 39 с.
17. Москвичева Е.В. Ресурсосберегающие процессы как основа экологически чистых технологий гальванического хромирования из водных и неводных сред: автореф. ... дис. д-ра техн. наук / Волгоград. гос. архитектурно-строительная акад. Москва, 1998. 52 с.
18. Красиковa В.Л., Красиков А.В. Механизм элек-троосаждения хрома – частный случай механизма индуцированного соосаждения металлов // Электрохимия. 2020. Т. 56. № 6. С. 494-499.
19. Данилов Ф.И., Проценко В.С., Гордиенко В.О. Электродные процессы при электроосаждении по-крытий хром-углерод из растворов солей Cr(III) с добавками карбамида и муравьиной кислоты // Электрохимия. 2013. Т. 49. № 5. С. 536-545.
20. О взаимосвязи поляризационных характеристик и свойств фазовых пленок при хромировании во фторидсодержащем электролите / О.И. Невский, С.В. Ратников, В.Л. Котов, А.В. Балмасов // Химия и химическая технология. 2007. Т. 50. Вып. 2. С. 45-47.