Driewaardige Chroomelektrolyten: Keuze van anoden

Bij driewaardige chroomelektrolyten zijn de chemische en elektrochimische omstandigheden anders dan bij klassieke, hexavalente chromen baden. Daarom moeten anoden zodanig worden gekozen dat ze de badsamenstelling niet verstoren en geen schadelijke stoffen voor de gezondheid produceren.

Waarom geen chroomanode in driewaardige chroomelektrolyten?

1. Oplosgedrag van chroom
   In driewaardige chroombaden is chroom al aanwezig in de oxidatietoestand +III, die relatief stabiel is. Een chroomanode kan echter leiden tot ongecontroleerde oxidatie tot chroom(VI):
   • Chroom(VI) (hexavalent chroom) is zeer giftig en kankerverwekkend. Zelfs kleine hoeveelheden in het bad vormen dus een ernstig risico voor gezondheid en milieu.
     
     
2. Badstabiliteit
   Driewaardige chroombaden zijn bewust zo geformuleerd dat ze zo weinig mogelijk, of helemaal geen, Cr(VI) bevatten. Een chroomanode zou dit evenwicht verstoren, omdat bij elektrochemische oxidatie Cr(VI) kan ontstaan. Dit verslechtert de afzetkwaliteit en brengt aanzienlijke gevaren met zich mee.
   
   
3. Praktijk: Inerte of speciale anoden
   
   • Platina- of iridiumanoden zijn uitstekende inerte anoden, omdat ze zeer bestand zijn tegen de elektrolyt en vrijwel geen materiaal afgeven. Ze zijn echter kostbaar.
   • Grafietanoden worden ook vaak gebruikt, maar kunnen soms fijne grafietdeeltjes aan het bad afgeven (erosie/slijtage). Deze deeltjes kunnen neerslaan op het oppervlak van het werkstuk en leiden tot donkere afzettingen.

Waarom is een aluminiumanode toegestaan?

1. Beschermende oxidelaag (passivering)
   Aluminium vormt aan zijn oppervlak een dichte laag aluminiumoxide (Al₂O₃). Deze laag passiveert het metaal en beperkt zo de oplossing van aluminiumionen in het bad aanzienlijk.
   
   
2. Weinig verstoring van de badchemie
   Bij de gebruikelijke spannings- en pH-waarden in driewaardige chroomelektrolyten blijft aluminium grotendeels passief. Hierdoor komen slechts relatief kleine hoeveelheden Al³⁺-ionen in de elektrolyt, waardoor de samenstelling en de pH-waarde van het bad nauwelijks worden beïnvloed.
   
   
3. Aluminium lost op, maar slaat niet neer
   Hoewel enig aluminium daadwerkelijk als Al³⁺ in het bad terechtkomt, neerslaat het vrijwel niet als een metallische laag in een waterige oplossing.
   • Het is thermodynamisch zeer lastig om aluminium uit waterige oplossingen af te zetten, omdat water makkelijker wordt gereduceerd (waterstofontwikkeling).
   • Daardoor ontstaat er geen ongewenste aluminiumlaag op de werkstukken.
     
     
4. Beschikbaarheid en kosten
   Aluminium is voordelig, eenvoudig te bewerken en—zolang de passivering betrouwbaar werkt—een praktische anood voor driewaardige chroombaden.

Conclusie

• Een chroomanode zou in driewaardige chroombaden leiden tot ongewenste vorming van Cr(VI), dat zeer schadelijk is voor de gezondheid.
• Aluminiumanoden zijn toegestaan vanwege hun beschermende oxidelaag, die de elektrolyt nauwelijks verontreinigt en geen giftige bijproducten vormt.
• Platina- en iridiumanoden worden beschouwd als zeer duurzame inerte anoden, maar zijn kostbaar.
• Grafietanoden zijn relatief goedkoop, maar kunnen grafietdeeltjes afgeven door slijtage, wat leidt tot donkere afzettingen.