Аноды и анодный процесс

Применять растворимые аноды в хромировочных ваннах оказалось практически неудобным. Хромовые аноды нецелесообразно применять потому, что хром с них в несравненно большей степени переходит в раствор, чем осаждается на покрываемых предметах. Кроме того, в зависимости от условий электролиза — температуры и плотности тока — хром переходит в раствор в виде ионов различной валентности; наконец, вследствие хрупкости самого металла аноды трудно поддаются механической обработке, в связи с чем не всегда возможно им придать должную форму.

Материалом для нерастворимых анодов могут служить платина, железо Армко и свинец. В полном смысле нерастворимой является только платина, но говорить о широком применении такого дорогого металла не приходится. Железо и свинец частично растворяются в хромовой кислоте, но свинец выпадает в осадок в виде хромовокислого свинца (растворимость последнего незначительна), в то время как железо остается в растворе в виде феррихромата и, как было указано выше, является вредной примесью.

О растворимости железных анодов в хромировочной ванне можно судить по следующим данным: при пользовании для хромирования железными сосудами в качестве анодов концентрация железа в ванне после 1242 А-ч дошла в четырех случаях до 50 г/л и в пятом случае до 96,2 г/л. Правда, в этих опытах в раствор перешло такое большое количество железа вследствие большой анодной поверхности (малой анодной плотности тока), но и в других случаях растворение железа происходит в заметных количествах.

Если даже не учитывать растворения железа, то с точки зрения поддерживания выгодного равновесия между шести- и трехвалентным хромом в ванне предпочтительно применять свинцовые аноды.

Как известно, наряду с выделением металлического хрома на катоде происходит выделение водорода и частичное восстановление хромовой кислоты до низших степеней окисления. На аноде же выделяется кислород и происходит окисление восстановленных продуктов. Многими исследованиями доказано, что окисление последних идет энергичнее именно на свинцовых анодах. Это объясняется большим перенапряжением кислорода на свинце по сравнению с железом.

На окислительно-восстановительные процессы оказывает влияние также и площадь анодов или анодная плотность тока. С точки зрения окислительной способности анодов лучше поддерживать на них низкую плотность тока, поэтому многие ученые рекомендуют применять аноды максимально допустимой поверхности. В табл. 46 приводятся результаты параллельного испытания при одинаковых условиях железных и свинцовых анодов разной площади.

Из данных табл. 46 видно, что по сравнению с материалом площадь анодов незначительно влияет на конечное равновесие.

Высокая температура и частые перерывы в процессе электролиза повышают содержание в ванне трехвалентного хрома. В случае накопления в ванне большого количества трехвалентного хрома его нетрудно окислить. Это обычно достигается завешиванием большого количества свинцовых анодов и случайных катодов (железных или медных листов) и пропусканием тока в течение нескольких часов.

В некоторых случаях, однако, свинцовые аноды неприемлемы вследствие высоких механических свойств свинца. Главным образом с этим приходится сталкиваться при хромировании внутренних поверхностей трубок небольшого диаметра. Известно, что тонкую свинцовую проволоку нельзя сильно натягивать, следовательно, и центрировать ее трудно. Лучшим металлом в таких случаях является платина, но по указанным уже выше соображениям широко пользоваться ею нельзя, почему и прибегают к стальной освинцованной проволоке.

На свинцовых анодах, особенно при частых и продолжительных перерывах в работе, образуется твердая корка хромовокислого свинца; эта корка оказывает значительное сопротивление прохождению тока и этим обусловливает повышенное рабочее напряжение. Во избежание образования такой корки рекомендуется на ночь оставлять аноды в воде, а для снятия уже образовавшейся корки — чистка стальной щеткой или травление в растворе слабой соляной кислоты.

Большое распространение получили аноды из сплава свинца с 6—8% Sb. Стойкость таких анодов в хромовой кислоте выше, чем чистого свинца.

Для хромирования больших поверхностей применяют свинцовые листы, просверленные в нескольких местах для свободной циркуляции электролита. Толщина анодов, в зависимости от остальных размеров, бывает 3—6 мм.