化學(xué)專業(yè)外文翻譯--碳化鉻氧化物鍍層（譯文）

1、中文 中文 5760 字出處： 出處：Wijenberg J H O J, Steegh M, Aarnts M P, et al. Electrodeposition of mixed chromium metal-carbide-oxide coatings from a trivalent chromium-formate electrolyte without a buffering agent[J]. Electrochimi

2、ca Acta, 2015, 173:819-826.無緩沖劑從三價鉻離子的甲酸鹽電解液中電沉積混合 無緩沖劑從三價鉻離子的甲酸鹽電解液中電沉積混合的碳化鉻氧化物鍍層 的碳化鉻氧化物鍍層摘要 摘要在旋轉(zhuǎn)的氣缸電極上實現(xiàn)了無緩沖劑從三價鉻離子電解質(zhì)中電沉積碳化鉻氧化物涂層并實現(xiàn)對質(zhì)量流量的精確控制。在平衡條件下，在 PH2.3 的電解質(zhì)溶液中，Cr(III)主要以[Cr(HCOO)(H2O)5]2+的形式存在。電沉積的機理是通過對電流密度

3、的控制，由于析氫反應(yīng) PH 升高，三價鉻配體離子快速逐步地去離子化。三種不同的制度可以根據(jù)相關(guān)的電流密度和質(zhì)量流量定義。低電流密度時電極上沒有沉積，只是因為在電極上形成了可溶性的[Cr(HCOO)(OH)(H2O)4]+（制度 1） 。在一定的閾值電流密度下Cr(HCOO)(OH)2(H2O)3 沉積在電極上（制度 2） 。沉淀中的一部分三價鉻被還原為鉻金屬和甲酸溶液分解導(dǎo)致了鉻碳化物的形成。在制度 2 下沉淀物的組成和 數(shù)量很大程度上

4、依賴于電流密度、質(zhì)量流量和電解時間。在高電流密度下，酸堿平衡進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)閇Cr(HCOO)(OH)3(H2O)2]—，在電極上形成組成主要為鉻氧化物的沉淀（制度 3） 。與制度 2 形成鮮明對比，制度 3 中沉淀的數(shù)量和組成隨著電流密度、質(zhì)量流量和電解時間幾乎不變。
1. 1.簡介 簡介鉻鍍層被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，包括包裝領(lǐng)域的鋼鐵鍍鉻（ECCS） 。ECCS 包括一個精確尺寸的低碳鋼，底層是非常薄的鉻金屬鍍層，頂層是鉻氧化物。ECCS

5、 在高速連續(xù)的鋼帶鍍層線上被連續(xù)生產(chǎn)，通過一個或更多的單元大約一 米寬的足夠長的鋼帶被運輸?shù)姆浅？?。鋼帶的快速運動導(dǎo)致了大量的湍流，導(dǎo)致了高的傳質(zhì)速率。高的質(zhì)量遷移率允許了高電流密度的使用。通常，沉積過 程在幾秒內(nèi)完成。ECCS 從六價鉻電解質(zhì)溶液中被生產(chǎn)，但今天六價鉻被認(rèn)為是一種對環(huán)境 有害的物質(zhì)，有持續(xù)的安全問題。到 2017 年歐洲已經(jīng)立法禁止使用六價鉻。過去十年的研究吧焦點放在了三價鉻電解質(zhì)溶液的發(fā)展，因為它是無毒的。從 20

6、世紀(jì) 70 年代中期，商業(yè)化三價鉻電鍍工藝就已經(jīng)被應(yīng)用于裝飾性鍍 層。這種電解質(zhì)通常含有絡(luò)合劑（如甲酸鹽、醋酸、草酸、檸檬酸或甘氨酸）活化穩(wěn)的 Cr(H2O)63+和 PH 緩沖液（通常為硼酸）防止水解反應(yīng)和羥橋反應(yīng)，這 是因為氫的形成導(dǎo)致陰極附近的 PH 升高最小。Mandich 在鉻化學(xué)上發(fā)表了兩部分綜述給出了鉻復(fù)合離子的水解、羥橋化、聚合和氧橋化的更進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。宋等在旋轉(zhuǎn)圓盤電極上研究了甲酸和乙酸鹽作為絡(luò)合劑的三價鉻鍍液的鍍 液

7、組成、傳質(zhì)和外加電位對鉻沉積的影響。這項研究結(jié)果表明，鉻電沉積過程提供，包括 66%的 CrOHSO4，25.8%的 Na2SO4 和 7-10%的水分。添加 KCl 提高電解液的導(dǎo)電率，添加 KBr 阻止或抑制三價鉻在陽極氧化成 六價鉻。通過加入硫酸把電解液的 PH 調(diào)節(jié)到 2.3。 通過使用恒溫浴加熱熱水循環(huán)的雙層玻璃容器使電解液的溫度恒定在 50℃。2.3 旋轉(zhuǎn)圓筒電極設(shè)置旋轉(zhuǎn)圓筒電極裝置使用，被設(shè)計為安裝三片的 73mm 的身體

8、?；宀牧系木匦蚊鞅痪沓梢粋€圓筒形被焊接在 Soudronic AFB 1000 罐體焊機。圓筒的高度為 113mm。鋼筒的大的表面積（2.6dm2）有利于表面分析。鍍鉑鈦筒采用 MAGNETO 制作的特殊陽極 B.V.帶有一個內(nèi)徑為 100mm 的反電極。鈦的厚度為 2mm，鈦涂層的質(zhì)量為 50gm-2。該陽極與鋼柱對稱。該陽極通過插入塑料物而部分分離。對主電流密度進(jìn)行優(yōu)化，使氣缸的局部電流密度與施加在除了兩個邊的幾乎整個表面區(qū)域的

9、電流密度完全相等。用埃爾西版 6.1 軟件包計算鋼筒主電流密度的分布。對于計算的主電流分布，兩個微分方程求解這一單元幾何形狀的幾何數(shù)值：拉普拉斯方程（▽2φ=0）和歐姆定律（i=-k▽φ） ，其中φ是電壓[V]，i 是電流密度[Am-2]，k 是電導(dǎo)率[Sm-1]。當(dāng)陽極的活動高度為 103mm 時， 鋼筒中心的實際電流密度與所施加的電流密度完全相等。圖一，鋼筒中心（x=0）到邊緣（x=0.5h）的主電流的分布。由于較高轉(zhuǎn)速時有渦旋產(chǎn)生

10、，所以 RCE 設(shè)備的最高轉(zhuǎn)速為 15RPS（轉(zhuǎn)/ 秒）相對應(yīng) Ω0.7=6.7s-0.7。由于 RCS 的質(zhì)量流量與轉(zhuǎn)速成正比，所以 Ω0.7 逐漸從1s-0.7 增加到 6s-0.7。 2.4 表面分析 2.4.1 XRF用 X 射線熒光光譜儀（XRF）測定鉻的總含量。該儀器具有帶有 8 個位置 的樣品盤，可以測定直徑為 40mm 的圓形樣品。XRF 測定的鋼基體的鉻信號值是修正后的。 2.4.2 XPS通過使用 1486.6eV