книги из ГПНТБ / Основы гальванотехники П. М. Вячеславов. 1960- 9 Мб

I — соотношение между растворами бромидбромата и гипосульфита;

н — нормальность раствора бромидбромата; 26,5 — коэффициент пересчета на гипофосфит

натрия;

п— количество электролита, взятого для титро­ вания, в мл.

Раствор бромидбромата (0,1 н.) приготовляется сле­ дующим образом. 2,78 г химически чистого бромата калия и 10 г химически чистого бромистого калия растворяют в 1 л воды. Для установления нормаль­ ности и соотношения с раствором гипосульфита 25 мл

титруют выделившийся йод гипосульфитом. Расчет нормальности и соотношения производится по сле­ дующей формуле:

н_ fc,HNaaSaO.,. / = £

где HKBrOj — нормальность раствора бромидбромата; HNa2sao,~ нормальность раствора гипосульфита;

b — количество гипосульфита, пошедшего на титрование, в мл-,

а— количество раствора бромидбромата, взя­ того для определения, в мл\

/— соотношение между растворами бромид­ бромата и гипосульфита.

Определение ортофосфата. Содержание ортофос­ фата подсчитывается после определения всего фосфора в электролите в виде РО4. Определение ведется сле­ дующим образом. 0,5 мл электролита помещают в ко­ ническую колбу на 250 мл, добавляют 50 мл воды, 5 мл азотной кислоты (уд. веса 1,4) и 10 мл 5%-ного

перманганата, что обнаруживается по обесцвечиванию жидкости. Далее добавляют 1 г азотнокислого аммо­ ния, нагревают до кипения и прибавляют 50 мл мо- либденово-аммонийной жидкости при температуре не

109

Ьыше 60°. Колбу энергично взбалтывают до полного выпадения желтого осадка (NH4)3PO4-12 МоО8. После отстаивания в течение 1 часа осадок отфильтровы­ вают и промывают колбу и фильтр раствором серно­ кислого натрия (15 г на 1 л), пока промывная жид­ кость не будет давать кислую реакцию с фенолфта­ леином. Фильтр с осадком переносят в колбу для титрования и приливают избыток титрованного рас­ твора едкого натра (1 н.) до полного растворения желтого осадка. Избыток щелочи оттитровывают 1 н. раствором серной кислоты в присутствии фенолфта­ леина.

Подсчет общего содержания Н3РО4 производится

натра и серной кислоты;

н— нормальность раствора едкого натра;

//— количество электролита, взятого для ана­ лиза, в мл;

4,26 — коэффициент пересчета на Н3РО4.

Титр раствора едкого натра подсчитывается из расчета, что двум молекулам ортофосфата (2Н3РО4)

1,2 (750 мл). Смесь нагревают до 75° и после отстаи­ вания в течение нескольких дней фильтруют.

Содержание ортофосфата в электролите подсчиты­

0,92 — коэффициент пересчета с NaH2P02-HoO на Н3РО4.

но

Глава VII

ХРОМИРОВАНИЕ

1. Свойства и область применения

Из всех свойств хрома следует выделить его зна­ чительную химическую стойкость, а также высокую

ладает сильной склонностью к пассивированию, бла­ годаря чему приобретает свойства благородных ме­ таллов. Так, органические кислоты, сера, сероводород, слабая серная кислота, азотная кислота, растворы ще­ лочей на него не действуют.

пассивная пленка на поверхности хрома, обладающая высокой прозрачностью, предохраняет покрытие от потускнения. При действии высоких температур цвета побежалости появляются на хроме лишь при темпе­ ратуре свыше 400° С. Будучи весьма химически стой­ ким, хром вместе с тем не создает надежной защиты железа от коррозии, так как в гальванической паре железо — хром последний является катодом. Учитывая это обстоятельство, для уменьшения пористости перед хромированием наносят подслой меди и никеля.

Электролитический хром обладает высокой твердо­ стью. Твердость хрома, выраженная в единицах Бринеля, достигает 1000—1100 кг/мм2. Твердость электролити­ ческого хрома при нагревании его до температуры 250—

112

300° уменьшается незначительно. Однако при даль­ нейшем повышении температуры твердость начинает заметно падать.

Электролитический хром обладает также низким коэффициентом трения.

Высокая твердость, низкий коэффициент трения, жаростойкость и высокая коррозийная устойчивость обеспечивают деталям, покрытым хромом, высокую износоустойчивость.

Хромирование широко применяют для повышения износоустойчивости мерительного инструмента, калиб­ ров, режущего инструмента (свёрла, развертки и т. п.), пресс-форм, трущихся деталей приборов и машин.

Хромирование широко применяется в производстве отражателей. Хотя коэффициент отражения света

ухрома ниже, чем у серебра, но он сохраняет свое постоянство в течение длительного времени, в то время как серебро тускнеет и коэффициент отражения света

унего становится ниже, чем у хрома.

2. Условия электролитического осаждения хрома

Осаждение хрома производится на практике из электролита, содержащего в качестве основного ком­ понента не соль хрома, как в большинстве гальвани­ ческих процессов, а хромовый ангидрид. Водный рас­ твор хромового ангидрида представляет собой силь­ ную кислоту — хромовую. Электролиз в растворах хромовой кислоты осуществляется с нерастворимыми анодами, которые изготовляют из свинца или сплава свинца с сурьмой (5—6% сурьмы), обладающего по­ вышенной химической устойчивостью в электролите.

Применение растворимых анодов из металлического хрома нецелесообразно. Во-первых, хромовые аноды переходят в раствор в виде ионов различной валент­ ности, что затрудняет работу ванны; во-вторых, анод­ ный выход по току в 6—8 раз выше катодного, а это приводит к накоплению хрома в электролите.

Осаждение хрома из раствора одной хромовой ки­ слоты невозможно, так как в этом случае на поверх­ ности катода образуется плотная пленка основных хромовокислых соединений, препятствующая отложе-

нию хрома на катоде. Прибавление к раствору хро­ мового ангидрида серной кислоты вызывает разрых­ ление пленки и облегчает осаждение металлического хрома.

Очень важно соблюдать определенное весовое со­ отношение между хромовым ангидридом и серной кислотой: хромового ангидрида по весу в электролите должно содержаться в 100 раз больше, чем серной кислоты.

Процесс хромирования отличается чрезвычайно низ­ ким катодным выходом по току (8 — 16%). Основная часть электрической энергии расходуется на побоч­ ные процессы. К ним относятся: электролиз воды, сопровождающийся выделением газов — водорода на покрываемых изделиях и кислорода на анодах, и вос­ становление шестивалентного иона хрома до трехва­ лентного иона на катоде и обратное окисление трех­ валентного иона хрома до шестивалентного на аноде.

Содержание хромового ангидрида в электролите может колебаться в широких пределах без сущест­ венного влияния на качество покрытия. В гальвано­ технике обычно применяют электролиты, содержащие хромовый ангидрид в количестве 150—250 г/л.

Увеличение концентрации хромового ангидрида по­

с повышением содержания СгО3 ухудшается рассеи­ вающая способность электролита.

Процесс хромирования в очень сильной степени зависит от температуры и плотности тока. Оба эти фактора влияют также на структуру, свойства и внеш­ ний вид хрома.

Температура и плотность тока оказывают сильное влияние на выход по току. С повышением темпера­ туры выход по току снижается, а с повышением плот­ ности тока — возрастает. Оба эти фактора тесно взаи­ мосвязаны. Каждой температуре соответствует опре­ деленный интервал плотностей тока, при котором получаются блестящие осадки хрома. При более низ­ ких температурах получаются серые осадки хрома, при более высоких — молочные.

114

На рис. 6 изображены примерные границы режи­ мов электролиза, разделяющих серые, блестящие и мо­ лочные осадки хрома. Если плотность тока слишком низка для применяемой температуры, то хром прак­ тически не выделяется (в этих условиях протекают только побочные процессы). Поэтому в процессе хро-

СЭ

е

Сэ

Е

са

С5

Температура, °C

Рис. 6. Зоны хромовых покрытий:

I — блестящий хром; II — молочный хром;

III — серый хром.

мирования применяют весьма высокие плотности тока

(10—100 а/дм2).

Как уже отмечалось, при уменьшении температуры увеличивается катодный выход по току, но одновре­ менно наблюдается сильное увеличение хрупкости осадков хрома. Поэтому обычно температуру электро­ лита не снижают менее 45° С. Температура и плотность тока оказывают сильное влияние на одно из самых важных свойств электролитического хрома — его твер-

дость. На рис. 7 показана зависимость твердости осад­ ков хрома от температуры и плотности тока. Все кривые имеют максимум твердости, смещающийся в сторону более высоких температур с повышением

л

1100 г

Рис. 7. Влияние температуры и плотности тока на микротвердость хромовых осадков:

А— микротвердость (в кг/мм2); Б — температура электролита (в °C).

Состав электролита (в г/л): СгОз — 250, SO4 — 2,5. Плотность тока DK (в а/дм2): Г - 10; II - 20; III - 30; IV - 50; V - 100;

VI - 150; VII - 200; VIII - 250; IX — 300; X - 350; XI - 400;

XII - 500.

плотности тока. Таким образом, изменяя режим элек­ тролиза, можно получить осадки хрома различной твердости в пределах 500-1000 кг/мм2.

В процессе осаждения хрома при определенных режимах электролиза происходит образование тре­ щин. Блестящие осадки хрома характеризуются густой сеткой трещин (рис. 8, а). Молочные осадки трещин не

116

+ медь (осажденная в ки слом электролите) -|- никель -[- 4- хром;

2) никель + медь (осажденная в кислом электро­ лите)-)- никель -[-хром.

Блестящие хромовые покрытия могут быть полу­ чены непосредственно из ванны только при условии тщательной полировки поверхности изделий перед хромированием. Учитывая это, а также и то обстоя­ тельство, что матовые хромовые покрытия с большим трудом поддаются полировке, необходимо предвари­ тельно произвести полировку меди и никеля.

3002—58. Несмотря на незначительную толщину осадка хрома (1—2 мк) при хромировании по никелевому подслою, он оказывает на покрытие положительное влияние вследствие большей по сравнению с никелем твердости, износоустойчивости и химической стой­ кости.

Для приготовления электролита рассчитанное ко­ личество хромового электролита загружается в хро­ мовую ванну и заливается водой, подогретой до 60—80°. Раствор тщательно перемешивают и опреде­ ляют содержание хромового ангидрида по удельному весу. С этой целью отбирают пробу электролита, до­ водят ее до температуры 18° и определяют удельный вес с помощью ареометра. Для перевода данных отсчета по шкале ареометра на концентрацию хро­ мового ангидрида в раствор можно воспользоваться табл. 9.

После определения концентрации хромового анги­ дрида добавляют серную кислоту, медленно вливая ее в ванну при тщательном перемешивании. При рас­ чете количества серной кислоты необходимо учесть содержание ее в хромовом ангидриде, которое может достигать 0,4%.

находиться 1 г серной кислоты. После этого раствор подвергают химическому анализу и дополнительно корректируют ванну.

Для нормального осаждения хрома требуется про

118