1.3.6. Хромирование

Хромовые покрытия широко применяют для защиты от коррозии и механического износа различных машин и аппаратов.

Хромовые покрытия бывают защитно-декоративные и функциональные. Хром по отношению к стали является катодом, и при их контакте разрушаться будет сталь. Поэтому хромовые покрытия на стали должны быть сплошными и беспористыми.

Стальные изделия могут быть защищены от коррозии в атмосферных условиях однослойным хромовым покрытием толщиной не менее 40 мкм.

Для деталей из меди и медных сплавов осаждают хром по никелевому подслою. Детали из цинковых, алюминиевых, магниевых сплавов покрывают хромом после нанесения многослойного покрытия.

Основными компонентами электролитов для хромирования являются оксид хрома (VI) Сr₂О₃и серная кислота. В водном растворе соединения Сг (VI) образуют смесь, состоящую из кислот Н₂Сr₂О₇и Н₂СrO₄. В растворе эти кислоты находятся в динамическом равновесии:

2Н₂СrO₄=Н₂Сг₂О₇+ Н₂О.

При электролизе на катоде одновременно происходит восстановление Сг⁺⁶до Сг⁺³и до металлического хрома, а также разряд ионов водорода. Выход по току хрома не превышает 15-25 %. Хромирование — очень сложный процесс. Хром выделяется на катоде только при очень высоких плотностях тока (1000-3000 А/м²). Причем для каждой температуры имеется минимум плотности тока, ниже которого хром не осаждается.

Изменяя режим электролиза можно получить блестящие, матовые (серые) или «молочные» осадки хрома. Блестящие осадки имеют наиболее высокую твердость, хорошее сцепление с основным металлом и наименьшую хрупкость. Матово-серые осадки отличаются высокой хрупкостью. Покрытия «молочным» хромом имеют высокую твердость, пластичность, значительно меньшую пористость и более высокую защитную способность.

Стальные детали приборов и машин, работающих в жестких условиях эксплуатации, покрывают двумя слоями хрома: нижний — молочный и верхний — блестящий. Это обеспечивает хорошую защиту от коррозии и высокую износостойкость при необходимых декоративных качествах.

Хромирование черное применяется для защитно-декоративной отделки деталей, поверхность которых наряду с коррозионной стойкостью должна иметь низкий коэффициент отражения света. По сравнению с другими покрытиями черного цвета черное хромовое покрытие отличается повышенной коррозионной стойкостью. Наносят черный хром по подслою молочного или блестящего хрома или никеля. Черные хромовые покрытия состоят на 75 % из металлического хрома и на 25 % из оксидов хрома.

Традиционные процессы получения хромовых покрытий из растворов, содержащих соединения Сг (VI), экологически опасны. С целью улучшения экологической ситуации очень привлекательно выглядит идея получения осадков хрома их электролитов, содержащих соединения Сг (III). На этом пути возникают трудности, связанные с низким рН гидратообразования Сг(ОН)з, инертностью аквакомплексов Cr(H₂O)₆₊, образованием прочных внутриорбитальных комплексов и сложной конструкцией электролизера.

Разработанные электролиты на основе соединений Сг (III) не позволяли получить толстые слои. При достижении толщины в несколько микрон выделение хрома прекращается. Введение в раствор слабых лигандов, таких как муравьиная или малоновая кислоты, а также ряда добавок позволяет получать толстые осадки хрома (до 100-200 мкм). Использование новых электролитов дало возможность проводить осаждение хрома с выходами по току до 25-45 % и скоростью 0,8-1,6 мкм/мин вне зависимости от времени.

Таким образом, открываются перспективы для промышленного освоения новых передовых технологий нанесения защитных хромовых покрытий.