Artykuły branżowe

Powszechnie wiadomo, że związki chromu sześciowartościowego od lat znajdują się pod obserwacją i w kwietniu 2013 r. znalazły się na liście materiałów wymagających uzyskania zezwolenia. Obecnie przy Europejskiej Agencji Chemikaliów (ECHA) trwa postępowanie sprawdzające w sprawie dalszego dopuszczenia do użytku chromu sześciowartościowego lub jego zakazie po 2017 r. Fakt ten spowodował, że w ostatnich latach ponownie zaczęto intensywnie zajmować się osadzaniem chromu ze związków chromu trójwartościowego. Do procesu chromowania z udziałem chromu trójwartościowego wykorzystuje się zasadniczo siarczany oraz chlorki. Silne różnice występujące pomiędzy nimi odnoszą się do parametrów roboczych.

Osadzanie związków chromu trójwartościowego jest już znane od przeszło 150 lat. Jednakże kwestią dyskusyjną jest szczegółowy przebieg procesu. Wydaje się najbardziej prawdopodobne, że jest to dwustopniowy mechanizm, podczas którego chrom(III) najpierw zostaje zredukowany do chromu(II), a następnie do chromu metalicznego. Wymaga to pokonania wielu wyzwań, aby w efekcie na elemencie obrabianym uzyskać wysokiej jakości powłokę chromową.

Podstawą jest ustabilizowanie bardzo krótkotrwałego jonu chromu(II) za pomocą odpowiednich dodatków, aby zapewnić dalszą redukcję chromu. Ponadto, trzeba zadbać o to, aby wzrastająca wartość pH spowodowana silną redukcją wodoru, była możliwie jak najskuteczniej buforowana, by w ten sposób zapobiec wytrąceniu się Cr(OH)3. Na koniec do kąpieli chromu(III) należy zastosować odpowiednie anody w celu uniknięcia utleniania się do chromu sześciowartościowego. Chrom(VI) nie tylko zakłóca proces osadzania, ale ze względu na ochronę zdrowia i środowiska nie powinien być obecny w elektrolitach.

W celu wsparcia tego dwustopniowego procesu redukcji, do elektrolitów opartych na siarczanach, jak w przypadku Saphir-2000 firmy Kiesow, konieczne jest zastosowanie komponentów organicznych. Rysunek nr 1 pokazuje wpływ składników organicznych na przyrost powłoki. Można zaobserwować, że przy 100%, a więc standardowym stężeniu komponentów organicznych, uzyskiwana jest maksymalna grubość powłoki.

W elektrolicie Saphir 2000 stosuje się tzw. anody MMO (mixed metal oxide). Zasadniczo są to elektrody, które dzięki swojej strukturze wykazują określony potencjał niezbędny do tego, aby zapobiec utlenianiu się chromu Cr(III) do chromu Cr(VI). Strukturę elektrod tworzą najczęściej rozciągnięte siatki metalowe z tytanu, posiadające zróżnicowane współczynniki powierzchniowe oraz można je produkować na indywidualne zamówienie do każdego urządzenia i celu zastosowania.