alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2015.04.005alternative-107Research ArticleКОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫSTRUCTURAL MATERIALSГАЛЬВАНИКА ХРОМИРОВАНИЯ: НОВЫЙ ВЗГЛЯДNEW VIEW ON GALVANICS OF CHROMIUM PLATINGКолесниковА. А.KolesnikovA. A.

д. х. н. (физическая химия), профессор кафедры аналитической химии Санкт-Петербургского технологического института (технического университета)

Dr. Sci. (Physical Chemistry), Professor of the Analytical Chemistry Department of St. Petersburg Technological Institute (technical university).

zarembo@technolog.edu.ruЗарембоВ. И.ZaremboV. I.

д. х. н. (физическая химия), профессор, зав. кафедрой аналитической химии Санкт-Петербургского технологического института (технического университета)

Dr. Sci. (Physical Chemistry), Professor, Chair of Analytical Chemistry Department of St. Petersburg Technological Institute (technical university)

zarembo@technolog.edu.ruЗарембоД. В.ZaremboD. V.

к. х. н. (физическая химия), старший преподаватель кафедры аналитической химии Санкт-Петербургского технологического института (технического университета)

PhD (Physical Chemistry), Senior Lecturer of the Analytical Chemistry Department of St. Petersburg Technological Institute (technical university)

zarembo@technolog.edu.ruСанкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)РоссияSt.-Petersburg State Institute of Technology (Technical University)Russian Federation2015111120150486101Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20152015Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/107

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. 

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.

хромированиекатодная эмиссия электроновсольватированный электронреакционная зонамезофазакатодная пленкаэлектронно-дырочная проводимостьвихревая диссипативная структуратензоимпульсная регуляциясин-хронизацияchromium platingcathodic emission of electronssolvated electronreactionary zonemesophasecathodic filmelectron and hole conductivityvortex dissipative structuretenzoimpulse regulationsynchronizationReferencesКолесников А.А., Зарембо В.И. Фоновая акустическая резонансная регуляция самоорганизации физико-химических процессов в конденсированных системах. Ч. 1. Общие сведения // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2010. №10. С. 172–178.Kolesnikov A.A., Zarembo V.I. Fonovaâ akustičeskaâ rezonansnaâ regulâciâ samoor-ganizacii fiziko-himičeskih processov v kondensirovannyh sistemah. P. 1. Obŝie sve-deniâ. International Scient ific Journal “Alʹternativnaâ ènergetika i èkologiâ” (ISJAEE), 2010, no. 10, pp. 172–178 [in Russ.].Вопросы теории хромирования. Основные мате-риалы дискуссии по вопросам теории механизма хромирования. Вильнюс: Госполитнаучиздат, 1959.Voprosy teorii hromirovaniâ. Osnovnye materialy diskussii po voprosam teorii mehanizma hromirovaniâ. Vilʹnûs: Gospolitnaučizdat Publ., 1959 [in Russ.].Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник. М.: Машиностроение, 1985.Galʹvaničeskie pokrytiâ v mašinostroenii. Textbook. Moscow: Mašinostroenie Publ., 1985 [in Russ.].Солодкова Л.Н., Кудрявцев В.Н. Электролитическое хромирование. Красноармейск: ООО «ГЕО-ТЭК», 2007.Solodkova L.N., Kudryavcev V.N. Èlektrolitičeskoe hromirovanie. Krasnoarmejsk: LLC «GEO-TÈK», 2007 [in Russ.].Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры устойчивости и флуктуаций. М.: Мир, 1973.Glensdorf P., Prigozhin I. Termodinamičeskaâ teoriâ struktury ustojčivosti i fluktuacij. Moscow: Mir Publ., 1973 [in Russ.].Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. От диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. М.: Мир, 1979.Nikolis G., Prigozhin I. Samoorganizaciâ v neravnovesnyh sistemah. Ot dissipativnyh struktur k uporâdočennosti čerez fluktuacii. Moscow: Mir Publ., 1979 [in Russ.].Трубецков Д.И., Мчедлова Е.С., Красичков Л.В. Введение в теорию самоорганизации открытых систем. М.: Физматлит, 2005.Trubeckov D.I., Mchedlova E.S., Krasichkov L.V. Vvedenie v teoriû samoorganizacii otkrytyh sistem. Moscow: Fizmatlit Publ., 2005 [in Russ.].Колесников А.А., Зарембо В.И., Дёмин В.А., Зарембо Д.В. Фоновая акустическая резонансная регуляция самоорганизации физико-химических процессов в конденсированных системах. Ч. 4. Растворы электролитов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2011, № 6. С. 90–98.Kolesnikov A.A., Zarembo V.I., Demin V.A., Za-rembo D.V. Fonovaâ akustičeskaâ rezo-nansnaâ re-gulâciâ samoorganizacii fiziko-himičeskih processov v kondensirovannyh sistemah. P. 4. Rastvory èlektrolitov. International Scientific Journal “Alʹternativnaâ ènergetika i èkologiâ” (ISJAEE), 2011, no. 6, pp. 90–98 [in Russ.].Колесников А.А., Зарембо В.И. Фоновая акустическая резонансная регуляция самоорганизации физико-химических процессов в конденсированных системах. Ч. 5. Элементы теории // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2011. № 6. С. 99–108.Kolesnikov A.A., Zarembo V.I. Fonovaâ akustičeskaâ rezonansnaâ regulâciâ samoor-ganizacii fiziko-himičeskih processov v kondensirovannyh sistemah. P. 5. Èlementy teorii. International Scientific Journal “Alʹternativnaâ ènergetika i èkologiâ” (ISJAEE), 2011, no. 6, pp. 99–108 [in Russ.].Зарембо В.И., Зарембо Д.В., Колесников А.А. Адаптивная тензоимпульсная регуляция электрохимического восстановления хрома на стальных катодах при создании функциональных и декоративных покрытий // Известия С.-Петерб. гос. технолог. ин-та (техн. ун-та). 2011. № 10 (36). С. 9–16.Zarembo V.I., Zarembo D.V., Kolesnikov A.A. Adaptivnaâ tenzoimpulʹsnaâ regulâciâ èlektro-himičeskogo vosstanovleniâ hroma na stalʹnyh katodah pri sozdanii funkcionalʹnyh i dekorativnyh pokrytij. Izvestiâ S.-Peterb. gos. tehnolog. in-ta (tehn. un-ta), 2011, no. 10 (36), pp. 9–16 [in Russ.].Колесников А.А., Зарембо Д.В. Вариативный анализ режимов устойчивости системы кластерных агрегатов в реакционно-диффузионной зоне конденсированной среды // Известия С.-Петерб. гос. техно-лог. ин-та (техн. ун-та). 2011. № 11 (37). С. 13–19.Колесников А.А., Зарембо Д.В. Вариативный анализ режимов устойчивости системы кластерных агрегатов в реакционно-диффузионной зоне конденсированной среды // Известия С.-Петерб. гос. техно-лог. ин-та (техн. ун-та). 2011. № 11 (37). С. 13–19.Колесников А.А., Зарембо Д.В., Зарембо В.И. Кинетический анализ струйного режима гальванического хромирования // Известия С.-Петерб. гос. технолог. ин-та (техн. ун-та). 2012. № 17 (43). С. 10–15.Kolesnikov A.A., Zarembo D.V. Variativnyj analiz režimov ustojčivosti sistemy klasternyh agregatov v reak-cionno-diffuzionnoj zone kondensirovannoj sredy. Izvestiâ S.-Peterb. gos. tehnolog. in-ta (tehn. un-ta), 2011, no. 11 (37), pp. 13–19 [in Russ.].Зарембо Д.В., Лифанов Ю.Г., Юдина Н.С., За-рембо В.И., Колесников А.А. Кроющая и рассеивающая способности гальванического процесса и возможность их нехимического регулирования // Изв. Санкт-Петербургского гос. технологич. ин-та (тех. ун-та). 2014. № 23 (49). С. 9–12.Kolesnikov A.A., Zarembo D.V., Zarembo V.I. Kinetičeskij analiz strujnogo režima galʹvaničeskogo hromirovaniâ. Izvestiâ S.-Peterb. gos. tehnolog. in-ta (tehn. un-ta), 2012, no. 17 (43), pp. 10–15 [in Russ.].Зарембо Д.В. Тензоимпульсная регуляция фи-зико-химических процессов гальванического хромирования: Автореф. дис. … канд. хим. наук. СПб., 2011.Zarembo D.V., Lifanov Yu.G., Yudina N.S., Za-rembo V.I., Kolesnikov A.A. Kroûŝaâ i rasseivaûŝaâ sposobnosti galʹvaničeskogo processa i vozmožnostʹ ih nehimičeskogo re-gulirovaniâ. Izv. Sankt-Peterburgskogo gos. tehnologič. in-ta (teh. un-ta), 2014, no. 23 (49), pp. 9–12 [in Russ.].Гётлинг А.В. Конвекция Рэлея – Бенара. Структуры и динамика. М.: Эдиториал УРСС, 1991.Zarembo D.V. Tenzoimpulʹsnaâ regulâciâ fiziko-himičeskih processov galʹvaniče-skogo hromirovaniâ: Avtoref. dis. … kand. him. nauk. SPb., 2011 [in Russ.].Вёсслер Г.Р., Крылов В.С., Шварц П., Линде Х. Оптическое и электрохимическое изучение диссипа-тивных структур в растворах электролитов // Электрохимия. 1980. Т. 22, Вып. 5. С. 623–628.Getling A.V. Konvekciâ Rèleâ – Benara. Struktury i dinamika. Moscow: Èditorial URSS Publ., 1991 [in Russ.].Салем Р.Р. Физическая химия: Начала теоретической электрохимии. М.: КомКнига, 2005.Vessler G.R., Krylov V.S., Shvarc P., Linde H. Optičeskoe i èlektrohimičeskoe izu-čenie dissipativnyh struktur v rastvorah èlektrolitov. Èlektrohimiâ, 1980, vol. 22, issue 5, pp. 623–628 [in Russ.].Гусев А.Л., Шалимов Ю.Н., Харченко Е.Л. Особенности механизмов образования водородных соединений металлов в электрохимических системах // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2007. № 3. С. 43–54.Salem R.R. Fizičeskaâ himiâ: Načala teoretičeskoj èlektrohimii. Moscow: KomKniga Publ., 2005 [in Russ.].Колесников А.А., Зарембо В.И., Зарембо Д.В. Эвристическая функция метода тензоимпульсной регуляции процессов в электрохимии // Мат-лы Х Междунар. совещания по физико-химическому анализу: Сб. трудов в 2 томах. Том 1. Самара: Самар. гос. тех. у-нт. 2013. С. 126–130.Gusev A.L., Shalimov Yu.N., Harchenko E.L. Osobennosti mehanizmov obrazovaniâ vo-dorodnyh soedinenij metallov v èlektrohimičeskih sistemah. Inter-national Scientific Journal “Alʹternativnaâ ènergetika i èkologiâ” (ISJAEE), 2007, no. 3, pp. 43–54 [in Russ.].Хладик Дж. Физика электролитов. Процессы переноса в твёрдых электролитах и электродах. М.: Мир, 1978.Kolesnikov A.A., Zarembo V.I., Zarembo D.V. Èvrističeskaâ funkciâ metoda tenzo-impulʹsnoj regulâcii processov v èlektrohimii. Mat-ly X Meždunar. soveŝaniâ po fiziko-himičeskomu analizu: in 2 volumes; vol 1. Samara: Samar. gos. teh. u-nt Publ., 2013, pp. 126–130 [in Russ.].Bell J.S. On the Einstein, Podolsky, Rosen paradox // Physics. 1964. Vol. 1. P. 195.Hladik Dzh. Fizika èlektrolitov. Processy perenosa v tvërdyh èlektrolitah i èlek-trodah. Moscow: Mir Publ., 1978 [in Russ.].Химическая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1988. Т. 5. С. 311–313.Bell J.S. On the Einstein, Podolsky, Rosen para-dox. Physics, 1964, vol. 1, p. 195.Гидриды металлов. М.: Атомиздат, 1973.Himičeskaâ ènciklopediâ. Moscow: Sov. Ènci-klopediâ Publ., 1988, vol. 5, pp. 311–313 [in Russ.].Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1967.Gidridy metallov. Moscow: Atomizdat Publ., 1973 [in Russ.].Физические величины: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991.Lurʹe Yu.Yu. Spravočnik po analitičeskoj himii. Moscow: Himiâ Publ., 1967 [in Russ.].Губин М.А., Зарембо Д.В., Колесников А.А. Тензоимпульсная регуляция электрокристаллизации бора // Мат-лы II МНПК «Теория и практика современных электрохимических производств», СПб, 7–9.11.12. СПб.: Изд-во СПбГТИ(ТУ). С. 25–26.Fizičeskie veličiny: Textbook. Moscow: Èner-goatomizdat Publ., 1991 [in Russ.].Gubin M.A., Zarembo D.V., Kolesnikov A.A. Tenzoimpulʹsnaâ regulâciâ èlektrokri-stallizacii bora. Mat-ly II MNPK «Teoriâ i praktika sovremennyh èlek-trohimičeskih proiz-vodstv», SPb, 7–9.11.12. SPb.: SPbGTI(TU) Publ., pp. 25–26 [in Russ.].Gubin M.A., Zarembo D.V., Kolesnikov A.A. Tenzoimpulʹsnaâ regulâciâ èlektrokri-stallizacii bora. Mat-ly II MNPK «Teoriâ i praktika sovremennyh èlek-trohimičeskih proiz-vodstv», SPb, 7–9.11.12. SPb.: SPbGTI(TU) Publ., pp. 25–26 [in Russ.].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.