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(wú)緩沖劑從三價(jià)鉻離子的甲酸鹽電解液中電沉積混合 無(wú)緩沖劑從三價(jià)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(shí)現(xiàn)了無(wú)緩沖劑從三價(jià)鉻離子電解質(zhì)中電沉積碳化鉻氧化物涂層并實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)理是通過(guò)對(duì)電流密度

3、的控制，由于析氫反應(yīng) PH 升高，三價(jià)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(shí)電極上沒(méi)有沉積，只是因?yàn)樵陔姌O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(jià)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(shí)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(duì)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(shí)間幾乎不變。
1. 1.簡(jiǎn)介 簡(jiǎn)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(gè)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(guò)一個(gè)或更多的單元大約一 米寬的足夠長(zhǎng)的鋼帶被運(yùn)輸?shù)姆浅？?。鋼帶的快速運(yùn)動(dòng)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(guò) 程在幾秒內(nèi)完成。ECCS 從六價(jià)鉻電解質(zhì)溶液中被生產(chǎn)，但今天六價(jià)鉻被認(rèn)為是一種對(duì)環(huán)境 有害的物質(zhì)，有持續(xù)的安全問(wèn)題。到 2017 年歐洲已經(jīng)立法禁止使用六價(jià)鉻。過(guò)去十年的研究吧焦點(diǎn)放在了三價(jià)鉻電解質(zhì)溶液的發(fā)展，因?yàn)樗菬o(wú)毒的。從 20

6、世紀(jì) 70 年代中期，商業(yè)化三價(jià)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?yàn)闅涞男纬蓪?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(jià)鉻鍍液的鍍 液

7、組成、傳質(zhì)和外加電位對(duì)鉻沉積的影響。這項(xiàng)研究結(jié)果表明，鉻電沉積過(guò)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(jià)鉻在陽(yáng)極氧化成 六價(jià)鉻。通過(guò)加入硫酸把電解液的 PH 調(diào)節(jié)到 2.3。 通過(guò)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(jì)為安裝三片的 73mm 的身體

8、。基板材料的矩形毛坯被卷成一個(gè)圓筒形被焊接在 Soudronic AFB 1000 罐體焊機(jī)。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(yáng)極 B.V.帶有一個(gè)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(yáng)極與鋼柱對(duì)稱。該陽(yáng)極通過(guò)插入塑料物而部分分離。對(duì)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(gè)邊的幾乎整個(gè)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(jì)算鋼筒主電流密度的分布。對(duì)于計(jì)算的主電流分布，兩個(gè)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▽?duì)眨?，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(yáng)極的活動(dòng)高度為 103mm 時(shí)， 鋼筒中心的實(shí)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(shí)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(duì)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(cè)定鉻的總含量。該儀器具有帶有 8 個(gè)位置 的樣品盤，可以測(cè)定直徑為 40mm 的圓形樣品。XRF 測(cè)定的鋼基體的鉻信號(hào)值是修正后的。 2.4.2 XPS通過(guò)使用 1486.6eV