10.2. Хромирование

Хромирование получило широкое распространение как для вос­становления деталей и повышения их износостойкости, так и для декоративных и противокоррозионных целей.

Преимущества электролитического хрома:

электролитичес­кий хром — металл серебристо-белого цвета с высокой микро­твердостью 400... 1200 МН/м² (в 1,5...2,0 раза выше, чем при закалке ТВЧ), близкой к микротвердости корунда;

обладает высокой из­носостойкостью, особенно в абразивной среде (в 2... 3 раза по срав­нению с закаленной сталью);

устойчивостью в отношении хими­ческих и температурных воздействий, причем высокая коррозион­ная стойкость сочетается с красивым внешним видом;

имеет низкий коэффициент трения (на 50 % ниже, чем у стали и чугуна);

высо­кую прочность сцепления покрытия с поверхностью детали.

Недостатки хромирования и хромового покрытия:

низкий выход металла по току (8...42%);

небольшая скорость отложения осадков (0,03 мм/ч);

высокая агрессивность электролита;

большое количество ядовитых выделений, образующихся при электролизе;

толщина отложения покрытия практически не превышает 0,3 мм;

гладкий хром плохо удерживает смазочное масло.

Электролитические осаждения хрома отличаются от других галь­ванических процессов как по составу электролита, так и по усло­виям протекания процесса. Эти особенности состоят в следующем:

в качестве электролита используют хромовую кислоту (водный рас­твор хромового ангидрида Сr0₃) с небольшими добавками серной кислоты (Н₂S0₄), а не растворы их солей, как при осаждении других металлов. Концентрация хромового ангидрида в электролите может колебаться в широких пределах — от 100 до 400 г/л, а серной кисло­ты — от 1 до 4 г/л (причем соотношение Сr0₃: Н₂S0₄ должно на­ходиться в пределах 90... 120). В этом случае выход по току хрома наи­больший и процесс идет устойчиво. Количество трехвалентного хро­ма в ванне должно быть 3 ...4 % содержания хромового ангидрида;

электролиз в хромовокислых электролитах ведется с нераство­римыми свинцово-сурьмистыми анодами. Применение раствори­мых хромовых анодов невозможно ввиду того, что анодный выход по току хрома в 6...8 раз выше катодного;

процесс осаждения хрома проводится при высокой катодной плотности тока (D = 20...30 А/дм²). При повышении катодной плотности тока увеличиваются твердость осадка и хрупкость слоя, а при пониженных значениях D осадки получаются пластичными;

обратная зависимость выхода по току от температуры электро­лита и его концентрации. С повышением концентрации электро­лита выход по току резко понижается, тогда как в большинстве других гальванических процессов выход по току повышается;

хромовые ванны имеют плохую растворяющую способность, т. е. толщина осадков оказывается неравномерной в зависимости от положения анода по отношению к детали (катоду). На ближайших к аноду участках получается большая толщина слоя, а на удален­ных — меньшая;

возникновение значительных растягивающих напряжений в элек­тролитически осажденном слое. Напряжение тем больше, чем тол­ще покрытие. При определенной толщине растягивающие напря­жения достигают таких значений, которые приводят к отслоению покрытия. В хромовых покрытиях в связи с этим снижается устало­стная прочность на 20...30%.

Указанные недостатки хромовых покрытий накладывают огра­ничение на максимально допустимую толщину слоя, которая не должна превышать 0,30 мм.

В зависимости от вида хрома выбирают состав электролита и определяют режим нанесения покрытия. Время, необ­ходимое для получения заданной толщины покрытия, рассчиты­вают по формуле (16.3). В ремонтной практике наибольшее распро­странение получил универсальный электролит.

При хромировании получают блестящие, молочные или серые покрытия (рис. 16.3). Блестящий хром характеризуется высокой мик­ротвердостью (600...900 МН/м²), мелкой сеткой трещин, види­мой под микроскопом. Осадки хрупкие, но с высокой износостой­костью. Молочный хром характеризуется пониженной микротвер­достью (400...600 МН/м²), пластичностью и высокой коррозионной стойкостью. Серый хром отличается весьма высокой микротвердостью.

В зависимости от того, в каких условиях работает восстановлен­ная деталь, стремятся получить тот или иной вид осадка. Напри­мер, для деталей неподвижных соединений могут применяться как блестящие, так и молочные осадки. В подвижных соединениях, работающих при давлениях до 0,5 МПа, рекомендуются блестя­щие осадки; в деталях, работающих при давлениях свыше 5 МПа и знакопеременной нагрузке, — молочные осадки.