Статья поступила в редакцию 22.01.15. Ред. per. № 2176
The article has entered in publishing office 22.01.15. Ed. reg. No. 2176
УДК 544.032 + 53.09::536.755
ГАЛЬВАНИКА ХРОМИРОВАНИЯ: НОВЫЙ ВЗГЛЯД A.A. Колесников, В.И. Зарембо, Д.В. Зарембо
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) Россия 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 26, тел.: +7(812)3162991; e-mail: zarembo@technolog.edu.ru
doi: 10.15518/isjaee. 2015.04.005
Заключение совета рецензентов: 29.01.15 Заключение совета экспертов: 05.02.15 Принято к публикации: 12.02.15
Показана возможность и приведены реальные результаты приложения метода тензоимпульсной регуляции физико-химических процессов в неравновесных конденсированных средах к анализу кинетики с целью определения механизмов сложных электрохимических превращений на примере хромато-сульфатного гальванического хромирования. Регуляция макроскопически гетерогенных процессов в конденсированных средах обеспечивает синхронизацию самоорганизующихся диссипативных структур, не затрагивая механизма, термодинамики и кинетической топологии контролируемых процессов. Наблюдается селективное резонансное возрастание константы скорости вдоль соответствующей траектории химической реакции при существенном ускорении массо- и теплообмена.
Описывается механизм электролитического катодного восстановления хрома, не предполагающий самопроизвольной диссоциации компонентов раствора. В качестве полноправного реагента электрохимического процесса рассматривается электрон, поставляемый через катод в раствор внешней директивной силой (источником ЭДС). Объясняется механизм возникновения трехвалентных соединений хрома во время электролиза и выявляется их роль в общем катодном процессе, функция выделяющегося во время хромирования водорода в общем механизме электролитического восстановления хромовой кислоты, каталитическое действие серной кислоты, рост выхода хрома по току при понижении температуры электролита и повышении плотности катодного тока, а также при уменьшении концентрации хромового ангидрида в электролите.
Статья предназначена для инженеров-технологов, научных сотрудников, специалистов в области материаловедения, различных областях физической и прикладной химии, а также тех, кто интересуется проблемами электрохимии.
Ключевые слова: хромирование, катодная эмиссия электронов, сольватированный электрон, реакционная зона, мезофаза, катодная пленка, электронно-дырочная проводимость, вихревая диссипативная структура, тензоимпульсная регуляция, синхронизация.
NEW VIEW ON GALVANICS OF CHROMIUM PLATING
A.A. Kolesnikov, V.I. Zarembo, D.V. Zarembo
St.-Petersburg State Institute of Technology (Technical University) 26 Moscow Av., St.-Petersburg, 190013 Russian Federation ph.: +7(812)3162991; e-mail: zarembo@technolog.edu.ru
Referred 29 January 2015 Received in revised form 5 February 2015 Accepted 12 February 2015
The paper shows the opportunity and gives the concrete results of the application of the method of tenzoimpulse regulation of physical and chemical processes in the nonequilibrium condensed mediums to the kinetics analysis for the definition purpose of difficult electrochemical transformations mechanisms on the example of chromato-sulfate galvanic chromium plating. Regulation of macroscopically heterogeneous processes in the condensed mediums provides synchronization of the self-organizing dissipative structures without affecting the mechanism, thermodynamics and kinetic topology of controlled processes. It is observed the selective resonant increase of speed
constant along the corresponding trajectory of chemical reaction with essential acceleration of mass and heat exchange.
Moreover, this paper explicates the mechanism of electrolytic cathodic chrome restoration which does not assume spontaneous dissociation of the solution components. The authors of this study consider the solvated electron, delivered via the cathode in solution by the electromotive force (EMF source), as a complete reagent. The paper explains the mechanism of the trivalent chrome compounds emergence during electrolysis and shows their role in the general cathodic process, function of the allocated hydrogen in the general mechanism of electrolytic chromic acid restoration, catalytic effect of sulfuric acid, growth of chrome exit on current at decrease of electrolyte temperature and increase of cathodic current density, and also at reduction of chromic anhydride concentration in electrolyte.
The paper is intended for process engineers, research associates, experts in the field of materials science, various areas of physical and applied chemistry, and also everybody who is interested in electrochemistry problems.
Keywords: chromium plating, cathodic emission of electrons, solvated electron, reactionary zone, mesophase, cathodic film, electron and hole conductivity, vortex dissipative structure, tenzoimpulse regulation, synchronization.
Колесников Алексей
Алексеевич Alexey A. Kolesnikov
Сведения об авторе: д. х. н. (физическая химия), профессор кафедры аналитической химии Санкт-Петербургского технологического института (технического университета).
Образование: Ленинградский технологический институт, инженерный физико-химический факультет по кафедре химии твердых веществ.
Область научных интересов: топохи-мические процессы в условиях слабых физических возмущений, химическая устойчивость гидридов металлов, измерение термоэмиссионных характеристик твердых веществ, исследование процессов и разработка технологий комплексной электрохимической и озоносорбционной водоподготовки и водоочистки; в настоящее время - теория и практическое приложение метода имманентной регуляции гетерогенных синергетических процессов.
Публикации: более 160.
Information about the author: Dr. Sci. (Physical Chemistry), Professor of the Analytical Chemistry Department of St. Petersburg Technological Institute (technical university).
Education: Leningrad Technological Institute, Engineering Physical and Chemical Faculty, Chemistry of Solids Department.
Area of researches: topochemical processes in the conditions of weak physical perturbations, chemical stability of metal hydrides, measurement of thermal emission characteristics of solids, the research of processes and development of technologies of complex electrochemical and ozone-sorption water treatment and water purification; at present: the theory and the practical application of a method of immanent regulation of heterogeneous synergetic processes.
Publications: more than 160.
M, - С -'м1
с о
Зарембо Виктор
Иосифович Victor I. Zarembo
Сведения об авторе: д. х. н. (физическая химия), профессор, зав. кафедрой аналитической химии Санкт-Петербургского технологического института (технического университета).
Образование: Ленинградский технологический институт, инженерный физико-химический факультет по специальности «Технология редких и рассеянных элементов».
Область научных интересов: неравновесная термодинамика и кинетика конденсированных сред; последние 20 лет - теория и практическое приложение метода имманентной регуляции гетерогенных синергетических процессов.
Публикации: более 250, включая 2 монографии, соавтор 5 патентов.
Information about the author: Dr. Sci. (Physical Chemistry), Professor, Chair of Analytical Chemistry Department of St. Petersburg Technological Institute (technical university).
Education: Leningrad Technological Institute, Engineering Physical and Chemical Faculty, "Technology of Rare and Dispersed Elements".
Area of researches: nonequilibrium thermodynamics and kinetics of the condensed mediums; the last 20 years: the theory and the practical application of a method of immanent regulation of heterogeneous synergetic processes.
Publications: more than 250, including 2 monographs, the coauthor of 5 patents.
-О
N
Зарембо Дарья Викторовна Daria V. Zarembo
Сведения об авторе: к. х. н. (физическая химия), старший преподаватель кафедры аналитической химии Санкт-Петербургского технологического института (технического университета).
Образование: Санкт-Петербургский технологический институт (технический университет), факультет органического синтеза и полимерных материалов по специальности «Химическая технология органических покрыгтий».
Область научных интересов: имманентная регуляция электрохимических процессов, получение высококачественных функциональных покрытий.
Публикации: 35.
Information about the author: PhD
(Physical Chemistry), Senior Lecturer of the Analytical Chemistry Department of St. Petersburg Technological Institute (technical university).
Education: St. Petersburg Technological Institute (technical university), Organic Synthesis and Polymeric Materials Faculty, "Chemical Technology of Organic Coverings".
Area of researches: immanent regulation of electrochemical processes, receiving high-quality functional coverings. Publications: 35.
Введение
Промышленное применение метода фоновой акустической (точнее сказать, тензоимпульсной - ТИР) резонансной регуляции самоорганизации (ФАРРС) физико-химических процессов способствует экономии ресурсов и энергии, в том числе и при электрохимическом хромировании [1]. Но ТИР может выполнять и роль нового метода физико-химического анализа обнаружения диссипативных структур (ДС), позволяющего в совокупности с анализом и обобщением экспериментального и теоретического материала, по большей части выходящего за ортодоксальные границы незыблемых канонов электрохимии, распознавать механизмы сложных превращений.
На конференции, посвященной проблемам гальваники хромирования [2], еще в 1958 г. чл.-корр. АН СССР, Президент АН Литвы Ю.Ю. Матулис, подводя итоги форума, заметил, что теория хромирования, претендующая на общее признание, если и будет построена, то должна объяснять все экспериментальные и весьма противоречивые факты. В частности, она должна (рис. 1):
1) дать ясное представление о взаимодействии хромовой кислоты с поверхностью катода;
2) распознать, как анионы полихромовых ки
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.