Trevärdiga Kromelektrolyter: Val av anoder

I trevärdiga kromelektrolyter råder andra kemiska och elektrokemiska förhållanden jämfört med klassiska, sexvärdiga krombad. Därför måste anoder väljas så att de inte stör badets sammansättning och inte skapar hälsofarliga ämnen.

Varför ingen kromanod i trevärdiga kromelektrolyter?

1. Upplösningsbeteende hos krom
   I trevärdiga krombad finns redan krom i oxidationsstadiet +III, vilket är relativt stabilt. En kromanod kan dock leda till okontrollerad oxidation till krom(VI):
   • Krom(VI) (sexvärdigt krom) är mycket giftigt och cancerframkallande. Även små mängder i badet utgör därför en allvarlig hälso- och miljörisk.
     
     
2. Badets stabilitet
   Trevärdiga krombad är avsiktligt formulerade för att innehålla så lite eller inget Cr(VI) alls. En kromanod skulle rubba denna balans, eftersom Cr(VI) kan bildas under den elektrokemiska oxidationen. Detta försämrar skiktkvaliteten och innebär betydande faror.
   
   
3. Praktik: Inerta eller speciella anoder
   
   • Platin- eller iridiumanoder är mycket bra inerta anoder, eftersom de är extremt motståndskraftiga mot elektrolyten och praktiskt taget inte avger något material. De är dock dyra.
   • Grafitanoder används också ofta, men kan ibland avge fina grafitpartiklar till badet (erosion/slitage). Dessa kan avsättas på arbetsstyckets yta och leda till mörka avlagringar.

Varför är en aluminiumanod tillåten?

1. Skyddande oxidskikt (passivering)
   Aluminium bildar ett tätt skikt av aluminiumoxid (Al₂O₃) på ytan. Detta skikt passiverar metallen och minskar väsentligt upplösningen av aluminiumjoner i badet.
   
   
2. Liten störning av badkemin
   Vid de vanligt förekommande spännings- och pH-värdena i trevärdiga kromelektrolyter förblir aluminium till stor del passivt. Därmed hamnar bara relativt små mängder Al³⁺-joner i elektrolyten, vilket innebär liten påverkan på badets sammansättning och pH-värde.
   
   
3. Aluminium löses upp men fälls inte ut
   Trots att en viss mängd aluminium faktiskt övergår till badet som Al³⁺, fälls det praktiskt taget inte ut som ett metalliskt skikt i en vattenlösning.
   • Det är termodynamiskt mycket svårt att fälla ut aluminium från vattenlösningar, eftersom vatten reduceras lättare (vätgasbildning).
   • Därför bildas inget oönskat aluminiumskikt på arbetsstyckena.
     
     
4. Tillgänglighet och kostnad
   Aluminium är billigt, lätt att bearbeta och—förutsatt att passiveringen fungerar pålitligt—ett praktiskt anodmaterial för trevärdiga krombadsprocesser.

Slutsats

• En kromanod i ett trevärdigt krombad skulle leda till oönskad bildning av Cr(VI), vilket är mycket hälsofarligt.
• Aluminiumanoder är tillåtna tack vare sitt skyddande oxidskikt, som knappt förorenar elektrolyten och inte skapar giftiga biprodukter.
• Platin- och iridiumanoder anses vara mycket hållbara inerta anoder, men är kostsamma.
• Grafitanoder är relativt billiga men kan avge grafitpartiklar genom slitage, vilket leder till mörka avlagringar.