Введение к работе
1.1. Актуальность проблеми
Применяемые в промышленности электролиты хромирования на ос-ве шестивалентного хрома токсичны. Поэтому (особенно в связи с вросшим в последнее время вниманием к экологическим проблемам) дуальным является поиск возможности их замены на безвредные створы солей трехвалентного хрома. Научно обоснованный подход-к шению этой проблемы заключается в изучении закономерности!и мелизма катодного разряда ионов Сг+3 и приложение сделанных при ом выводов к практическому осуществлению процессов хромирования электролитов на основе Сг(Ш). Положенные в основу диссертаци-ной работы эти вопросы и определяют ее актуальность.
Значительный практический интерес представляет также исполь-«ание растворов на основе Сг(Ш) для получения гальванических адков сплавов хрома с железом, что, возможно, позволило бы расхить спектр полезных качеств хромсодержащих покрытий. Однако на іактике получение покрытий из сплавов заданного состава (с целью еспечения определенных их свойств) обычно решается эмпирически. ікой подход в основном обусловлен невозможностью априорной оценки ловий получения покрытия желаемого состава на основе информации скоростях электроосаждения индивидуальных составляющих сплав ме-длов. Действительно, во многих случаях эти скорости при совмест-ІМ осаждении изменяются (имеет место так называемый эффект взаимно влияния). Отсутствие простых и надежных методов количествен-ій оценки такого влияния определяет практический и научный инте-с, в частности, проблемы выяснения механизма влияния друг на іуга протекающих одновременно реакций осаждения хрома и железа, о также составляет содержание настоящей работы и .соответствен-), ее актуальность.
1.2. Цель работы:
-
Исследовать кинетические закономерности злектроосажден хрома из электролитов на основе Сг(Ш), развить представления механизме этого процесса и сделать выводы об условиях хромирован из растворов Сг(Ш), обеспечивающих получение осадков, предста лящих практический интерес при разработке гальванических покр тий.
-
Всесторонне изучить кинетику совместного злектроосажден желеэа и хрома из растворов,содержащих соли Сг(Ш) + Fe(II). И пользовать сделанные при этом выводы для заключения о путях опр деления оптимальных условий получения гальванических осадков спл вов желево-хром заданного состава.
-
Выяснить возможность получения широко применяемого таро паковочного материала - хромированной лакированной жести, произв дймой в настоящее время с использованием токсичных электролит Cr(VI), новым, экологически чистым методом, основанным на осажд нии гальванических покрытий, состоящих из хрома или его сплавов железом,ив безвредных растворов соответственно Сг(Ш) и Сг(Ш) Fe(II).
1.3. Научная вавмвма.
Разработан новый аналитический метод, основанный на примеї нии атоыно-абсорбционной спектрофотометрии, позволяющий получе количественные данные о парциальных скоростях электроосаждения я лева и хрома (в виде индивидуальных металлов и при их совмести осаждении) . Разработан (совместно с И.Я.Колотыркиным) метод кол чественной оценки состава гальванических осадков, содержащих хр и железо, и определения валентного состояния железа и хрома :
v в этих осадках, основанный на применении Оие-злектрони [спектроскопии.
С применением разработанных методов определены закономерное
электроосаждения хрома из растворов сульфата трехвалентного хром 2
іержащих буферирующие и комплексообразующие добавки (мочевину и іьфат аммония). Установлены кинетические параметры реакции pasta Сг . Сделан вывод о возможном механизме этого процесса.
Показано, что кинетические параметры реакции электроосахдения іеаа из растворов сульфата железа (II) в присутствии мочевины и афата аммония (использовавшихся в качестве добавок при электро-ирдении хрома) сохраняются такими же, как и в их отсутствие, и з реакция разряда ионов Fe42 в этих условиях протекает по меха->му Бокриса, установленному для растворов других фоновых соста-
5.
Выявлены количественные закономерности совместного злектроо-кдения железа и хрома. Установлен эффект ускорения в определен-с условиях осаждения хрома под действием соосаждающегося желеэа т сохранении неизменной скорости разряда ионов Fe+2 в условиях кэвремеиного разряда Сг+3). Впервые покавано, что в условиях, і которых проявляется этот эффект, кинетические параметры реак-1 осаждения хрома изменяются, становясь такими же, как кинети-:кие характеристики железа, которое, таким образом, навявывает зе электрохимическое поведение хрому.
Предложен и экспериментально обоснован механизм ускоряющего іствия железа на осаждение хрома, предполагавший послойное эак-гие осадком железа адсорбированных на электроде продуктов неполно восстановления Сг+3.
Предложен научно обоснованный способ выбора условий злектро-а растворов Сг(Ш) + Fe(Il), обеспечивающих получение покры-:, содержащих хром и железо в заданном соотношении.
1:4. Практическая значимость.
Практическое значение работы определяется следующими показании: Выявленные в работе закономерности раздельного и совместного
ктроосаждения хрома1 и железа использованы для научно обоснован-
.3
ного определения оптимальных условий практического получения га ванических покрытий из хрома и его сплавов с железом, учитываю как требуемый состав получающегося покрытия, так и зкономичесі показатели процесса (скорость образования осадка и выход по ток;
Предложен экологически чистый способ получения хромирован: лакированной жести с гальваническими покрытиями из хрома, позво. ющий изготавливать коррозионностойкий тароупаковочный материал, уступающий по эксплуатационным свойствам-получаемому в настоя, время в промышленности с применением токсичных электролитов на нове Cr(VI). Метод получения этого материала с положительным зультатом прошел испытания, ft условия* ЦЬІЇ.
Метод получения лакированной хромированной жести с покрыт из сплава железо-хром, также с положительным результатом про испытания (в том числе на укрупненных лабораторных установках) защищен патентом.
1.5. На аацкту выносятся:
разработка методов аналитического определения скорое электроосаждения железа и хрома с помощью атомно-абсорбцион спектрофотометрии и оценки состава гальванических осадков хром-, лезо и валентного состояния их компонентов с применен Оже-злектронной спектроскопии.
результаты исследования кинетики разряда ионов Сг+3 в су фатных растворах, содержащих буферирувдие и комплексообраэую добавки (мочевину и сульфат аммония), и предложенный на их осн механизм этого процесса.
установленные новые закономерности взаимного влияния жел и хрома при их совместном осаждении и развитые на их основе пре тавления о механизме ускоряющего действия железа на осаждение х ма.
разработанные на основе выявленных кинетических закономер-гей злектроосаждения хрсчж^рекомендации по условиям нанесения новых покрытий^а основе Сг(Ш) и результаты их апробирования примере получения лакированной хромированной жести электролизом х растворов.
рекомендации по определению условий электролиза с целью поения покрытий Fe-Cr заданного состава, разработанные на основе ановленных закономерностей совместного осаждения железа и хрома^
также развитых представлений о механизме их взаимного влияния; ультаты их практической апробации при получении хромированной ированной жести с покрытиями железо-хром.
1.6. Апробация результатов.
Основные результаты работы были доложены на 37-м совещании дународного Электрохимического Общества (1986 г., г.Вильнюс), научно-технической Конференции "Защита от коррозии объектов тонкого хозяйства г.Москвы" (1988 г., г.Москва), Всесоюзном науч-техническом семинаре по применению металлов с покрытиями (1988
г.Запорожье), на конференции "INTERANTICOR'89" (1989 г., г. ітислава) конгрессе ВАКОР "Защита-92" (1992 г., г.Москва) и др.
С положительным результатом проведено опробывание предложен-о нового_, экологически чистого способа получения лакированной >мированной жести (ЛИ) в лабораторных условиях, в ЦЗЛ Лысьвенс-'о металлургического завода (ЛШ). Коррозионные испытания ЛХЯ и іелий из нее (крышек для консервирования), выполненные в НИФХИ
Л.Я.Карпова, в ЦЗЛ ЖЗ и на Тираспольском консервном заводе звместно с ВВДИКОП), показали, что полученный материал удовлет-зяет предъявляемым к ЛХЖ требованиям.
По материалам диссертации: опубликовано 9 печатных работ (в * числе 3 статьи и 6 тезисов докладов), получен патент.
Структура и объем диссертации:
