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Mécanisme et dangers de la brume de chrome

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Mécanisme et dangers de la brume de chrome
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Selon les recherches archéologiques, la technologie de chromage chimique était déjà utilisée sur les armes en bronze en Chine il y a 2 200 ans. La technologie de chromage électrolytique a été rapportée pour la première fois par le chercheur allemand Gerther dans sa thèse de doctorat en 1856. Dans les années 1920, Sargent et Fink ont développé davantage la technologie de chromage hexavalent en utilisant le chromate comme électrolyte, ce qui a ensuite industrialisé le processus de chromage. À ce jour, cette technologie a une histoire de développement de près de 100 ans.
Aujourd'hui, les composants métalliques de nombreux produits ménagers et biens industriels sont chromés en surface. En effet, la couche chromée ne sert pas seulement un but esthétique, mais, plus important encore, améliore la dureté de surface et réduit la corrosion du métal de base. Bien qu'il existe actuellement diverses technologies de décoration de surface et d'anticorrosion, le chromage occupe toujours une place importante. Il existe de nombreuses usines de chromage dans le monde entier, et la demande de chromage reste forte.
En fonction du type d'électrolyte utilisé, les procédés de chromage sont divisés en procédés au chrome hexavalent et en procédés au chrome trivalent. Le procédé au chrome hexavalent (Cr(Ⅵ)), qui a été développé jusqu'à aujourd'hui, utilise l'anhydride chromique (CrO₃) comme électrolyte, et une solution d'acide chromique concentrée (CrO₃ + H₂SO₄) est préparée en ajoutant de l'acide sulfurique. La solution de bain a une acidité extrêmement élevée ; le chrome dans l'acide chromique est réduit de Cr(Ⅵ) à Cr(Ⅲ), et finalement à Cr(0). Les équations de réaction des électrodes à la cathode et à l'anode pendant le processus de chromage sont présentées à la Figure 1.
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Dans le procédé d'électroplacage Cr(Ⅵ), étant donné que le rendement en courant cathodique n'est que de 10 % à 15 % et que l'anode utilise un alliage de plomb insoluble, une grande quantité de gaz hydrogène est générée à la cathode et une grande quantité de gaz oxygène est générée à l'anode. Lorsque ces gaz montent à la surface du liquide sous forme de bulles et sont libérés dans l'air, ils transportent un grand nombre de gouttelettes contenant du chrome, formant des polluants en forme de brouillard, comme le montre la Figure 2, communément appelés « brouillard de chrome ».
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L'acide chromique rejeté avec le brouillard de chrome représente 20 % à 40 % de l'acide chromique utilisé dans le chromage, selon les conditions de travail. La génération de brouillard de chrome entraîne non seulement une perte importante d'anhydride chromique, mais la forte corrosivité de l'acide chromique affecte également gravement la santé des travailleurs d'atelier, et son rejet dans l'environnement atmosphérique provoquera une pollution par les métaux lourds. Le chrome trivalent utilise des sels de chrome tels que le chlorure de chrome (CrCl3) ou le sulfate de chrome [Cr2(SO4)3] comme électrolytes. Bien que le procédé Cr(Ⅲ) présente les caractéristiques d'une faible concentration de solution de placage, d'une large plage de densité de courant et d'une faible toxicité, en raison de problèmes tels qu'une faible tolérance aux impuretés dans le processus, l'apparition facile de trous d'épingle et de fissures sur les pièces plaquées, et la possibilité que le Cr(Ⅲ) soit oxydé en Cr(Ⅵ) pendant le processus d'électroplacage, ce qui pollue l'électrolyte, le procédé au chrome trivalent Cr(Ⅲ) n'a pas atteint l'application industrielle avant les années 1970. À l'heure actuelle, bien que le procédé au chrome trivalent Cr(Ⅲ) se développe rapidement, le procédé au chrome hexavalent Cr(Ⅵ) mature est toujours principalement choisi pour le chromage industriel.
Références : Application de tensioactifs fluorés comme inhibiteurs de brouillard de chrome. Industrie du fluor organique, numéro 4, 2020.
 
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