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20cr无缝钢管镀铬处理工艺的阴极过程

发表时间:2018/7/9 16:12:03 【   

20cr无缝钢管镀铬处理工艺的阴极过程


20cr无缝钢管在镀铬处理时的阴极过程:由恒电位法测定的镀铬液(含硫酸或不含硫酸)
图4—18镀铬阴极极化曲线
1一由250g/L Cr03镀铬溶液中获得;2一由250g/L CrO3,5g/L H2S04的标准镀铬溶液中获得
阴极极化曲线可知,当镀液中不含硫酸时(曲线l),在阴极上仅析氢,不发生任何其他还原反应。当镀液中含有少量硫酸时(曲线2),阴极极化曲线由几个线段组成,在不同的曲线段上发生不同的还原反应。
ab段,随着阴极电流增加,电极电位逐渐负移,阴极上没有氢气析出和铬的生成。阴极区镀液pH值小于1,离子存在形式主要是Cr2072-,此时的阴极反应为
Cr2O72一+14H++6e_2Cr3++7H20
随着电极电位不断负移,b点达到最大值。b点以后,除了Cr2072-还原为Cr3+外,还可观察到阴极表面有大量气泡产生,表明H+离子被还原为氢气。
bc段,同时进行着Cr2072-还原为cr3+和H+还原为H2两个反应,但在这一段中随着电极电位负移,电流逐渐下降,表明电极表面状态发生了变化。胶体膜理论解释为,由于上述两个反应的进行,阴极表面附近的H+被大量消耗,pH值迅速升高(pH值大于3时),当生成的Cr3+离子数量达到Cr(OH)3的溶度积时,便与六价铬生成一层橘黄色的碱式铬酸铬胶体膜Cr(OH)3·Cr(OH)Cr04,覆盖在阴极表面上,阻碍了电极反应的进行,使得反应速度显著下降;又由于镀液中的硫酸对阴极胶体膜有一定溶解作用,使胶体膜的形成和溶解不断交替进行,致使曲线呈现如段形状。
由于氢的不断析出,20cr无缝钢管使阴极区镀液pH值逐渐增大,促进Cr2072-转化成HCr04-离子,使HCrO4-离子浓度迅速增加。当电极电位负移到C点时,CrO42-便开始被还原成金属铬在阴极上析出,反应方程式为
CrO42-+4H++6e-===Cr+4OH一
由此可以看出,只有当阴极电极电位达到c点以后,金属铬才能被还原析出。此时,在阴极上三个反应同时进行,随着阴极电极电位的负移,阴极电流迅速上升,反应速度加快,生成金属铬的主反应占的比重逐渐增大,即随着阴极电流密度的增大,阴极电流效率增加。⑵阳极过程
镀铬所用的阳极是铅、铅锑(含锑6%~8%)或铅锡(含锡6%~8%)合金等不溶性阳极,这是镀铬不同于一般镀种的特点之一。因为在铬酸电解液中,金属铬镀层是由六价铬直接还原得到的而金属铬阳极溶解时,却是以不同价态的离子形式存在,主要是三价铬的离子形式进入溶液,而且阳极的电流效率接近100%,这将导致三价铬含量迅速增加。而阴极电流效率只有10%~25%,使得镀液的组成不稳定。另外,金属铬硬而脆,不易加工成各种形状。
在正常生产中,铅或铅合金阳极的表面上生成一层暗褐色的二氧化铅膜。
Pb+2H2O一4e—PbO2+4H+
这层膜不影响导电,阳极反应仍可正常进行,其电极反应为
2Cr3++7H2O一6e—Cr2O;
一+14H+2H2O一4e—O2↑+4H+
由上述反应可以看出,20cr无缝钢管在阴极上生成的cr3+离子,在阳极上又重新氧化成Cr2072-离子,从而使电解液中Cr3+浓度维持在一定的水平,以保证镀铬生产的正常进行。当镀液中的三价铬含量过高时,可采用大面积阳极和小面积阴极的方法进行电解处理,以降低镀液中三价铬的含量。在生产中一般控制阳极面积:阴极面积=(2:1)~(3:2),即可使Cr3+浓度保持在工艺允许的范围内。

 

 

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