وفقًا للأبحاث الأثرية، تم استخدام تكنولوجيا الطلاء بالكروم الكيميائي بالفعل على الأسلحة البرونزية في الصين قبل 2200 عام. تم الإبلاغ عن تكنولوجيا الطلاء بالكروم الكهربائي لأول مرة من قبل العالم الألماني غيرثر في أطروحة الدكتوراه الخاصة به في عام 1856. في عشرينيات القرن الماضي، قام سارجنت وفينك بتطوير تكنولوجيا الطلاء بالكروم سداسي التكافؤ باستخدام الكرومات كإلكتروليت، مما أدى إلى تصنيع عملية الطلاء بالكروم. حتى الآن، تتمتع هذه التكنولوجيا بتاريخ تطوير يمتد لما يقرب من 100 عام.
اليوم، يتم طلاء المكونات المعدنية للعديد من المنتجات المنزلية والسلع الصناعية بالكروم على السطح. وذلك لأن طبقة الطلاء بالكروم لا تخدم غرضًا جماليًا فحسب، بل الأهم من ذلك أنها تعزز صلابة السطح وتقلل من تآكل المعدن الأساسي. على الرغم من وجود العديد من تقنيات تزيين الأسطح ومكافحة التآكل حاليًا، إلا أن الطلاء بالكروم لا يزال يحتل مكانة مهمة. هناك العديد من مصانع الطلاء بالكروم في جميع أنحاء العالم، ولا يزال الطلب على الطلاء بالكروم قويًا.
بناءً على نوع الإلكتروليت المستخدم، تنقسم عمليات الطلاء بالكروم إلى عمليات الكروم سداسي التكافؤ وعمليات الكروم ثلاثي التكافؤ. تستخدم عملية الكروم سداسي التكافؤ (Cr(VI))، التي تم تطويرها حتى يومنا هذا، أنهيدريد الكروم (CrO3) كإلكتروليت، ويتم تحضير محلول حمض الكروميك المركز (CrO3 + H2SO4) عن طريق إضافة حمض الكبريتيك. يتميز محلول الحمام بحموضة عالية للغاية؛ يتم اختزال الكروم في حمض الكروميك من Cr(VI) إلى Cr(II)، وأخيراً إلى Cr(0). تظهر معادلات تفاعل القطب الكهربائي عند الكاثود والأنود أثناء عملية الطلاء بالكروم في الشكل 1.
في عملية الطلاء الكهربائي Cr(VI)، نظرًا لأن كفاءة التيار المهبطي تتراوح بين 10٪ و 15٪ فقط ويستخدم الأنود سبيكة رصاص غير قابلة للذوبان، يتم توليد كمية كبيرة من غاز الهيدروجين عند الكاثود وتوليد كمية كبيرة من غاز الأكسجين عند الأنود. عندما ترتفع هذه الغازات إلى سطح السائل على شكل فقاعات ويتم إطلاقها في الهواء، فإنها تحمل عددًا كبيرًا من القطيرات المحتوية على الكروم، وتشكل ملوثات تشبه الضباب، كما هو موضح في الشكل 2، والمعروفة باسم "ضباب الكروم".
يمثل حمض الكروميك المتصرف مع رذاذ الكروم ما بين 20٪ و 40٪ من حمض الكروميك المستخدم في الطلاء بالكروم، اعتمادًا على ظروف العمل. لا يؤدي توليد رذاذ الكروم إلى فقدان كبير لـأنهيدريد الكروم فحسب، بل يؤثر أيضًا التآكل الشديد لحمض الكروميك بشكل خطير على صحة عمال الورش، وسيؤدي انبعاثه في البيئة الجوية إلى تلوث المعادن الثقيلة. يستخدم الكروم ثلاثي التكافؤ أملاح الكروم مثل كلوريد الكروم (CrCl3) أو كبريتات الكروم [Cr2(SO4)3] كإلكتروليتات. على الرغم من أن عملية Cr(II) تتميز بتركيز منخفض لمحلول الطلاء، ونطاق كثافة تيار واسع، وسمية منخفضة، إلا أنه نظرًا لوجود مشاكل مثل ضعف التحمل للشوائب في العملية، وظهور الثقوب والشقوق بسهولة على الأجزاء المطلية، واحتمال أكسدة Cr(II) إلى Cr(VI) أثناء عملية الطلاء الكهربائي التي تلوث الإلكتروليت، لم تحقق عملية الكروم ثلاثي التكافؤ Cr(II) التطبيق الصناعي حتى سبعينيات القرن الماضي. في الوقت الحاضر، على الرغم من أن عملية الكروم ثلاثي التكافؤ Cr(II) تتطور بسرعة، إلا أنه لا يزال يتم اختيار عملية الكروم سداسي التكافؤ Cr(VI) الناضجة بشكل أساسي للطلاء بالكروم الصناعي.
المراجع: تطبيق المواد الخافضة للتوتر السطحي المفلورة كمثبطات لرذاذ الكروم. صناعة الفلور العضوية، العدد 4، 2020.
رابط تفاصيل المنتج لحمض البيرفلورو هيكسيل إيثيل سلفونيك (رقم CAS 27619-97-2):