크롬 도금 공정 원리:
크롬 도금 공정은 전기화학적 공정, 산화환원 반응 공정이다. 기본 공정은 부품을 금속염 용액에 음극으로, 금속을 양극으로 담그고 직류에 연결한 후 금속 코팅이 부품에 증착되는 것입니다. 그라비아 전기 도금 공정의 개략도: 플레이트 롤러는 음극이고 티타늄 메쉬는 양극입니다.
크롬 용액의 주요 성분 주요 염:
무수 크롬 함량 : 200-260 g/L 촉매 : 황산 함량 : 2.2-2.5 g/L 첨가제 : 평탄화 및 효율 향상 크롬 도금층 성능 : 크롬은 은백색의 금속으로 약간 푸른 색조를 띠며 상대 원자 질량은 51.99, 밀도는 6.98-7.21 g/cm3, 녹는점은 1875-1920 도 . 금속 크롬은 공기 중에서 쉽게 부동태화되어 표면에 매우 얇은 부동태화막을 형성합니다.
1. 윤전그라비어 크롬도금층은 경도가 매우 높습니다. 도금 용액의 조성과 공정 조건에 따라 경도는 400~1200HV까지 다양합니다.
2. 크롬층은 내열성이 우수합니다. 500도 이하로 가열해도 광택이나 경도는 크게 변하지 않습니다.
3. 크롬도금층의 마찰계수, 특히 건조마찰계수는 모든 금속 중에서 가장 낮다. 따라서 크롬 도금층은 내마모성이 우수합니다.
4. 크롬 도금 층은 화학적 안정성이 좋으며 알칼리, 질산, 황화물, 탄산염 및 대부분의 가스 및 유기산에서 높은 화학적 안정성을 가지고 있습니다.
5. 크롬 도금층은 할로겐화수소산(예: 염산) 및 뜨거운 농축 황산에 쉽게 용해됩니다.
크롬 도금 기능:
무수크롬 수용액은 크롬도금의 유일한 원료인 크롬산이다. 도금 용액의 성능은 무수 크롬 함량과 관련이 있지만 주로 산 비율, 즉 무수 크롬과 황산의 비율에 따라 달라집니다.
1. 크롬 도금액의 주성분은 금속 크롬염이 아닌 크롬의 산소 함유 산인 크롬산으로 강산성 도금액이다. 전기 도금 공정 중 음극 공정은 복잡하며 대부분의 음극 전류는 수소 발생 반응 2와 6가 크롬에서 3가 크롬 반응 1로의 두 가지 부반응에서 소비됩니다. 따라서 크롬 도금의 음극 전류 효율은 매우 낮습니다. (10%~18%). 또한 세 가지 비정상적인 현상이 있습니다. 1. 무수크롬 농도가 증가함에 따라 전류 효율이 감소합니다. 2. 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 3. 전류밀도가 증가할수록 증가한다.
2. 크롬 도금 용액에는 금속 크롬의 정상적인 증착을 위해서는 SO42-와 같은 일정량의 음이온을 첨가해야 합니다.
3. 크롬 도금액의 분산능력은 매우 낮다. 형상이 복잡한 부품의 경우 균일한 크롬 도금층을 얻기 위해 그림문자형 양극 또는 보조 음극이 필요합니다. 옷걸이에 대한 요구사항도 상대적으로 엄격합니다.
4. 크롬 도금에는 더 높은 음극 전류 밀도가 필요하며 일반적으로 20A/dm2 이상으로 일반 도금보다 10배 이상 높습니다. 음극과 양극에서 방출되는 가스의 양이 많기 때문에 도금 용액의 저항이 크고 탱크 전압이 증가하며 전기 도금 전원 공급 장치가 높아야 합니다. 12V 이상의 전원 공급 장치가 필요하며, 다른 도금 유형은 8V 미만의 전원 공급 장치를 사용할 수 있습니다.
5. 크롬 도금의 양극은 금속 크롬을 사용하지 않습니다. 크롬은 도금 용액에 용해되기 쉽기 때문에 양극 전류 효율이 음극 효율보다 높아져 크롬산 소비가 증가하기 때문입니다. 따라서 불용성 양극이 사용됩니다. 납, 납-안티몬 합금 및 납-주석 합금이 일반적으로 사용됩니다. 도금용액에서 소비되는 크롬은 무수크롬을 첨가하여 보충해야 합니다.
6. 크롬 도금의 작동 온도는 음극 전류 밀도에 따라 특정 의존성을 갖습니다. 둘 사이의 관계를 변경하면 서로 다른 특성을 지닌 크롬 코팅을 얻을 수 있습니다. 크롬 도금층과 모재 사이의 접착력을 높이기 위해 플레이트 롤러를 예열할 수 있습니다.
그라비어 크롬 도금 중 음극(롤러 표면) 반응 원리:
크롬 도금액은 주로 크롬산(CrO42-)과 이크롬산(Cr2O72-)의 형태로 존재합니다. pH 값이 1 미만인 경우(Cr2072-는 2개의 음전하와 7개의 산소 원자를 가짐)가 주요 형태입니다. pH 값이 2-6일 때 Cr2O72-와 CrO{10}}가 다음 평형 상태에 존재합니다. 즉 Cr2072- +H20===2CrO{{13} }H+. 크롬도금 전해액에 존재하는 이온으로는 Cr2O72-, H+, CrO42- 및 SO42-가 포함되어 있음을 알 수 있다. SO42-를 제외하고 다른 이온이 음극 반응에 참여할 수 있습니다. 음극(롤러 표면)에서 전기화학 반응의 4가지 과정:
1단계: 전극 전위가 상승함에 따라 전류 밀도가 상승합니다. 전극 반응은 2H→H2 반응 2
2단계: 전극 전위가 계속 상승함에 따라 전류 밀도가 감소합니다. 알칼리성 양극막을 형성하는 공정입니다. (알칼리성 음극막의 형성은 음극 표면의 두 가지 반응 ① ②에 의해 다량의 H+가 소비되기 때문입니다.) 반응 1, 반응 2
3단계: 크롬 석출 가능성에 도달하면 크롬이 플레이트 롤러 표면에 도금됩니다. 전극 전위가 계속 증가함에 따라 전류 밀도는 다시 증가합니다. 전극 반응은 Cr6→Cr 2H→H2 반응 1, 반응 4
음극막 이론과 크롬 도금 중 품질에 미치는 영향:
크롬 도금 공정 중에 플레이트 롤러 표면에 알칼리성 음극 피막이 형성됩니다. 이 용해는 처음에는 국부적으로 발생하고 점차적으로 팽창하여 기판의 작은 면적을 노출시키고 실제 전류 밀도는 매우 높으며 분극 효과는 큽니다. 그래야만 크롬 도금(크롬 석출 가능성에 도달)이 특정 속도로 진행될 수 있습니다. 새로운 크롬층 표면에 콜로이드 피막이 생성되고, 콜로이드 피막의 용해와 생성이 반복되면서 중요한 조절 역할을 하게 됩니다.
도금용액 내 SO42-와 음극 공정에서 생성된 3가 크롬은 전극 반응에 직접적으로 참여하지는 않지만, 이들의 존재와 함유량은 크롬 도금층의 품질에 매우 중요합니다.
1. 3가 크롬 함량이 낮으면 콜로이드 피막이 형성되기 어렵거나 얇고 다공성이어서 황산에 쉽게 용해될 수 있습니다. 이때, 노출된 기판 면적이 크고, 전류밀도가 낮은 면적은 크롬의 석출 전위에 도달할 수 없으므로 크롬 피복 능력이 좋지 않습니다.
2. 3가 크롬 농도가 높으면 콜로이드 피막이 두껍고 치밀하여 황산이 용해되기 어렵습니다. 크롬층은 원래의 입자에서만 성장할 수 있어 결정화가 거칠고 어둡고 흐릿한 코팅이 발생합니다.
3. 황산 함량이 높고 콜로이드 필름을 용해하기 쉽고 전류 밀도가 낮은 영역에는 크롬 층이 없으며 이는 3가 크롬이 낮은 상황과 동일합니다. 황산이 부족하면 3가 크롬이 높을 때와 마찬가지로 크롬층이 거칠어집니다.
4. 따라서 크롬 도금에서는 그 함량, 특히 무수크롬과 황산의 비율을 엄격하게 제어해야 합니다.
윤전그라비어 크롬 용액 및 제거 방법에서 불순물 이온의 영향:
크롬 도금 전해질의 유해한 불순물에는 주로 철, 구리, 아연, 니켈 등이 포함됩니다. 그 중 금속 이온이 특정 함량으로 축적되면 밝은 범위가 감소하는 등 크롬 도금 공정에 해를 끼칠 수 있습니다. 코팅의 저하, 전해질의 분산능력 저하, 전도성 저하 등의 문제가 발생합니다. 전해질의 금속 이온 함량이 높을 경우 전해질을 처리해야 합니다. 낮은 전류 밀도로 치료하면 특정 결과를 얻을 수 있습니다. 그러나 크롬액은 부식성이 강하여 전기분해 후 일부 불순물이 용해됩니다. 철 이온 함량이 너무 높을 경우 이온 교환을 통해 치료합니다. 처리 과정에서 크롬 도금액을 먼저 희석하여 크롬산 함량이 120g/L를 초과하지 않도록 한 후 교환탑에 주입합니다. 이렇게 처리된 크롬 도금액은 재사용이 가능합니다. 수지의 수명을 연장하려면 농축 크롬 도금 용액과 양이온 수지 사이의 직접적인 접촉을 피하여 수지가 산화로 파괴되는 것을 방지해야 합니다. 양이온 교환 방법은 구리 이온과 3가 크롬에 대해 동일한 효과를 가지지만 복잡하고 시간이 많이 걸립니다.
그라비아 크롬 용액 내 3가 크롬의 효과 및 제거 방법:
일반적으로 3가 크롬의 증가는 큰 양극과 작은 음극을 사용하여 전기 분해하여 처리됩니다. 황산 함량이 높으면 전기 분해 전에 황산을 정상으로 낮추는 것이 가장 좋습니다. 과도한 황산은 전기분해 효과에 심각한 영향을 미쳐 3가 크롬을 환원시키기 어렵게 만듭니다. 일반적으로 3가 크롬의 증가에는 여러 가지 이유가 있습니다.
1. 양극 면적이 너무 작다. 양극 면적은 음극 면적의 2-3배여야 합니다.
2. 도금액의 금속 불순물 함량이 너무 높습니다.
3. 양극 산화로 인해 양극의 일부가 비전도성이 됩니다.
그라비아 인쇄 크롬 미스트 억제제의 작동 원리 소개:
크롬 도금 과정에서 불용성 양극 사용과 낮은 음극 전류 효율로 인해 다량의 수소와 산소가 석출됩니다. 가스가 액체 표면에서 빠져나올 때 다량의 크롬산을 운반하여 크롬 미스트를 형성하고 심각한 오염 위험을 초래합니다. 현재 크롬 미스트를 억제하는 방법에는 두 가지가 있습니다.
1. 부유체 방식 : 도금액 표면에 발포 플라스틱 조각이나 조각을 올려 놓습니다. 이러한 부유체는 크롬 미스트의 탈출을 차단할 수 있습니다.
2. 기포억제제 첨가 : 기포억제제는 도금액의 표면장력을 감소시켜 안정적인 거품층을 생성할 수 있는 계면활성제입니다. (도금액 표면에 수많은 작은 기포가 떠다니는 세탁세제 물과 유사)
도금액 내 크롬 미스트 억제제에 의해 형성된 발포층이 도금액 표면을 촘촘하게 덮습니다. 크롬산을 함유한 수소와 산소가 증발하면 표면의 폼층과 접촉하게 되고 수많은 작은 크롬산 미스트가 결합하여 더 큰 물방울이 됩니다. 중력의 영향으로 인해 특정 높이에 도달하면 도금 용액으로 돌아가고, 수소와 산소는 액체 표면을 떠날 때까지 계속 상승하여 가스를 제거하고 크롬 미스트를 효과적으로 억제합니다.