Хромирование
Высокая твердость, низкий коэффициент трения, жаростойкость и хорошая химическая устойчивость обеспечивает деталям, покрытым хромом, высокую износостойкость в особо тяжелых условиях эксплуатации. Хромирование широко применяют для повышения твердости и износостойкости различного мерительного и режущего инструмента, деталей приборов и машин, работающих в условиях трения. Большой эффект дает хромирование пресс-форм при изготовлении изделий из пластмасс. Хромирование применяется также в производстве отражателей; хотя коэффициент отражения света у хрома несколько ниже, чем у серебра, он сохраняет блеск в течение длительного времени.
В зависимости от режима электроосаждения могут быть получены хромовые покрытия с различными свойствами:
- при температуре 65…80 ˚С и сравнительно невысоких плотностях тока (15…25 А/дм2) осаждается эластичное и беспористое покрытие, так называемый «молочный хром», отличающееся невысокой твердостью;
- при температуре 45…60 ˚С и средних значениях плотностей тока (30…100 А/дм2) хромовые покрытия обладают зеркальным блеском и имеет наивысшую твердость и износостойкость;
- при низких температура (до 40 ˚С) и высокой плотности тока происходит осаждение хромовых покрытий серого цвета, характеризующихся высокой твердостью и хрупкостью (рисунок 2.14).
Для получения твердых блестящих покрытий используют стандартный электролит хромирования (таблица 2.6).
Качество получаемых хромовых покрытий зависит от соотношения количества хромового ангидрида и серной кислоты. Величина его должна быть 100:1. Уменьшение отношения (50:1) приводит к ухудшению рассеивающей способности.
Рисунок 2.14 Диаграмма свойств хромовых покрытий в зависимости от температуры и плотности тока [3]
Таблица 2.6 Состав стандартного электролита хромирования (г/л) и режим осаждения
Ангидрид хромовый |
150…250 |
Кислота серная |
1,5…2,5 |
Температура, ˚С |
45…60 |
Плотность тока, А/дм2 |
15…50 |
Выход по току, % |
12…13 |
Увеличение трехвалентного хрома в электролита приводит к ухудшению качества покрытия, которые становятся темными и хрупкими. Примеси железа влияют примерно так же, как и трехвалентный хром. Очень вредной примесью является азотная кислота. При содержании ее в количестве 1 г/л необходимо значительно повышать плотность тока, а при увеличении – нормальное проведение процесса хромирования уже невозможно.
При хромировании применяют анода из чистого свинца или сплава свинца с 4…6% сурьмы. Аноды изготавливают из стержней диаметров 10…15 мм или листов. Растворимые аноды применять нецелесообразно, так как хром растворяется преимущественно в виде трехвалентных ионов. Свинцовые аноды в процессе работы покрываются слоем хромоникелевого свинца, затрудняющего работу. Рекомендуется очищать их стальными щетками.
Для приготовления стандартного электролита хромирования раздробленные куски хромового андигрида загружают в ванну с водой, подогретой до 60…80 ˚С. Растворение хромового ангидрида ведут при тщательном перемешивании. Так как технический хромовый ангидрид всегда содержит некоторое количество серной кислоты, то перед введением в ванну серной кислоты необходимо произвести анализ на ее содержание. После проведения анализа добавляют недостающее количество серной кислоты и прорабатывают электролит под током.
Процесс хромирования протекает с сильным газовыделением, при котором через бортовые отсосы улетучиваются мельчайшие капли электролита в виде тумана. В качестве мер борьбы с испарением электролита применяют поплавки из полиэтилена, полихлорвинила или другого химически стойкого вещества. С той же целью применяют добавку, которая создает тонкий слой пены на поверхности электролита, препятствуя его испарению.