Статьи от Impgold производителя оборудования, для покрытий

Электролитическое хромирование в практических целях осуществляется исключительно из растворов электролитов на основе шестивалентной окиси хрома. Многочисленные попытки создать промышленно полезный электролит на основе соединений трехвалентного хрома, позволяющий получать хромовые покрытия, обладающие такими же технико-эксплуатационными свойствами, особенно для получения толстослойных твердых износостойких покрытий, не привели к положительным результатам.

Все электролиты хромирования содержат свободные кислотные радикалы, которые, действуя как не расходуемые катализаторы, способствуют осаждению хрома на катоде. Помимо этого, во всех электролитах хромирования на основе шестивалентного хрома обязательно присутствуют и ионы трехвалентного хрома. Допустимое содержание ионов трехвалентного хрома для каждого электролита хромирования, как правило, определяется в соответствии с технологическими особенностями процесса и требованиями, предъявляемыми к качеству и функциональным характеристикам хромового покрытия (блеску, твердости, износостойкости и др. ). Вместе с тем, обычно рекомендуется поддерживать концентрацию трехвалентного хрома в электролите хромирования в интервале 3-5 г/л.

Электролитическое хромирование, проводимое на основе шестивалентных солей хрома, является высокотоксичным процессом, а используемые для этого электролиты являются агрессивными жидкостями, даже в разбавленных растворах. К тому же, во время электроосаждения хрома происходит усиленное газообразование и в воздух вместе с газом, в виде аэрозоля, поступает большое количество агрессивных веществ. Поэтому при работе с электролитами хромирования должны строго соблюдаться правила техники безопасности и приняты все необходимые меры предосторожности, а используемые ванны хромирования обязательно должны быть снабжены мощными отсасывающими устройствами и вентиляционными установками, очищающими воздух от вредных аэрозольных примесей.

В зависимости от условий проведения процесса электролиза различают три типа хромовых покрытий встречающихся на практике: это блестящие защитно-декоративные покрытия, отличающиеся небольшой толщиной покрытия и позволяющие получать блестящие осадки хрома, затем твердые износостойкие защитные покрытия, позволяющие получать хромовые покрытия большой толщины, с высокими значениями твердости и износостойкости, и молочные безпористые покрытия, использующиеся в основном как подслой, для улучшения коррозионной стойкости покрытий. По функциональному назначению хромовые покрытия можно разделить на защитно-декоративные, износостойкие и молочные. В данной статье мы коснемся только блестящих защитно-декоративных и молочных износостойких хромовых покрытий.

Блестящие защитно-декоративные хромовые покрытия имеют небольшую толщину, в пределах 0,2 — 0,7 мкм, наносятся обычно по подслою меди и никеля, и используются для повышения механической и коррозионной стойкости покрытия, для придания поверхности изделия улучшенных декоративных свойств. Молочные защитные хромовые покрытия осаждают на сталь, алюминий, титан и некоторые другие металлы и сплавы. Получаемые покрытия имеют большую толщину, порядка 10-100 мкм и используются для защиты рабочего инструмента, оптической аппаратуры, для покрытия валов полиграфических машин, турбинных лопаток и т.д.

Электролиты хромирования обладают самой низкой рассеивающей способностью из всех известных на сегодня электролитов. Осаждение хрома и нанесение хромового покрытия требует очень высокой токовой нагрузки в ванне, значительно более высокой, чем в других процессах гальваноосаждения. Это в свою очередь определяет выбор источника тока для хромирования или силового преобразователя, также значительно более мощного, чем для других процессов гальваноосаждения.

Для процесса блестящего декоративного хромирования в основном используют электролиты, содержащую высокую концентрацию хромового ангидрида. К преимуществам такихэлектролитов относится их более высокая электропроводность, а следовательно, возможность проводить осаждение хрома при пониженных плотностях тока, а также меньшая чувствительность к загрязнениям, по сравнению с разбавленными электролитами, используемыми для молочного хромирования. К недостаткам концентрированных электролитов можно отнести в первую очередь его «неэкологичность» (за счет более высокой концентрации ионов шестивалентного хрома, большее количество токсичных соединений хрома, которые выносятся в сточные воды, большие проблем с очисткой сточных вод и т.д.). Преимуществами разбавленных электролитов, используемых для матового хромирования являются прежде всего, меньшие затраты для очистки сточных вод, меньшие затраты для обезвреживания отработанных электролитов, а также более высокий выход по току. Помимо этого, в разбавленных электролитах процесс хромирования проводится при значительно более высокой силе тока (до 150 А/дм²), что позволяет повысить скорость осаждения и уменьшить продолжительность процесса хромирования. К недостаткам разбавленных электролитов относится их низкая электропроводность, для чего необходимо использовать более высоковольтные, чем обычно, источники тока, что соответственно ведет к большему расходу электроэнергии.

Блестящие защитно-декоративные хромовые покрытия не рекомендуется осаждать непосредственно на медную, латунную или бронзовую основу, или подслой из этих металлов, или сплавов. Связано это с тем, что при эксплуатации в атмосферных условиях медь взаимодействует с атмосферными газами с образованием углекислой и других солей меди. Образующиеся соли, скапливаясь в порах, резко ухудшают внешний вид хромового покрытия. В случаях, когда хром необходимо осаждать непосредственно на детали из меди, латуни или бронзы, толщина хромового покрытия должна быть не менее 4-5 мкм. Трехслойное декоративное хромовое покрытие, в связке Cu-Ni-Cr (медь-никель-хром) обладает достаточно высокими защитными и антикоррозионными свойствами. Первый тонкий медный подслой обеспечивает прочность сцепления покрытия с основой. Второй, толстый слой меди, повышает коррозионную стойкость и защитную способность покрытия, и позволяет уменьшить толщину осадка дорогостоящего никеля, при этом сохранить необходимые коррозионные свойства всего покрытия. При этом важно, чтобы, помимо выравнивающих добавок в электролит меднения входили также эффективные блескообразующие добавки, позволяющие получать не только гладкие, но и блестящие осадки меди. На такой блестящий слой меди и осаждают блестящее никелевое покрытие из электролитов никелирования, также содержащих блескообразующие и выравнивающие добавки. Важная роль в защитно-декоративных свойствах покрытия Cu-Ni-Cr принадлежит последнему слою блестящего хрома. Так как в отличие от никеля, который со временем пассивируется и имеет желтоватый оттенок, блестящий хром не тускнеет и имеет красивый голубоватый оттенок, а само хромовое покрытие обладает более лучшими декоративными свойствами. Помимо этого, в западных странах никель вообще запрещено использовать как конечное декоративное покрытие, если с ним возможен прямой контакт человека, так, как было обнаружено, что никель является сильным аллергеном.

Самыми распространенными электролитами хромирования являются электролиты, состоящие из окиси хрома и серной кислоты. Они бывают разбавленные, стандартные и концентрированные.

У разбавленных электролитов наилучшая рассеивающая способность, но электролит не очень устойчив по составу, а хромированные осадки склонны к шероховатости. Наиболее часто используется стандартный электролит хромирования, т.к. имеет более широкий диапазон плотностей тока, а колебания по составу не значительны. Концентрированный электролит хромирования имеет самую низкую рассеивающую способность, а осадки отличаются наименьшей твердостью, но имеют высокую декоративность.

В некоторых случаях в электролит добавляют катионы цинка. Такие электролиты используются для нанесения износостойких покрытий на деталях, работающих в условиях воздействия сред повышенной агрессивности. Для повышения рассеивающей способности электролита и улучшения физико-химических свойств хромовых покрытий, в электролит вводятся органические добавки. Недостатком органических веществ является их взаимодействие с хромовой кислотой, что приводит уже в начале процесса электролиза к накоплению излишнего количества трехвалентного хрома в электролите.

Во всех технических электролитах, содержащих хромовую кислоту, для обеспечения стабильности процесса хромирования, важно поддерживать правильное соотношение между концентрациями хромовой кислоты и каталитической добавкой. Величину отношения концентрации хромовой кислоты к полной концентрации каталитических кислотных радикалов, необходимо поддерживать в пределах от 50:1 до 200:1, но лучше всего подходить пропорция 100:1 (концентрации здесь выражены в граммах СrО₃, Н₂SO₄).

Процесс осаждения хрома и свойства получаемого хромового покрытия во многом зависят от режима осаждения хрома, т. е. от катодной плотности тока и температуры электролита. Наиболее ясное представление о примерных граница х режимов электролиза, обеспечивающих получение серого, блестящего и молочного осадков хрома, дает диаграмма плотности тока и температуры (DK—t), изображенная на рисунке 1.

Серый осадок хрома появляется на катоде при низких температурах электролиза (35…50°С) и широком диапазоне плотностей тока. Осадки блестящего хрома обладают высокой твердостью (6000… 9000 Н/мм²), высокой износостойкостью и имеют меньшую хрупкость. 

Рис. 1. Зоны хромовых осадков.

Молочный хром получается при более высокой температуре электролита (выше 70°С) и более широком широком интервале плотностей тока. Молочные осадки отличаются пониженной твердостью (4400.. 6000 Н/мм²), но обладают пластичностью и имеют повышенную коррозионную стойкость.

Сверхсульфатный электролит хромирования

Сверхсульфатный электролит хромирования рекомендуется для скоростного осаждения толстослойных, блестящих и износостойких хромовых покрытий (до 500 мкм).

Состав сверхсульфатного электролита хромирования, г/л:

Хромовый ангидрид (CrO₃) 250-300 г/л

Серная кислота (H₂SO₄) 8-10 г/л

Хром трехвалентный (в пересчете на Сг₂0₃) 20-22.

Температура электролита должна быть не ниже 50⁰С, а плотность тока во время процесса хромирования более 55 А/дм². Из сверхсульфатного электролита в широком интервале температур и плотностей тока (до 300 А/дм²) осаждаются износостойкие, твердые хромовые покрытия.

Рекомендуемые режимы электролиза:

Сверхсульфатный электролит хромирования имеет крайне низкую рассеивающую способность. Поэтому он рекомендуется только для нанесения хромовых покрытий на цилиндрические детали: штоки, валы, цилиндры и т.д., при использовании специальной оснастки, обеспечивающей концентрическое (коаксиальное) расположение детали и анода. Рекомендуемый состав анодов: РЬ 79­86%; Sb 4-6%; Sn 10-15%

Саморегулирующийся сульфатный электролит хромирования

Саморегулирующийся сульфатный электролит подобен стандартному электролиту хромирования, т.к. в его состав входит только один анион катализатор — сульфат. Различие заключается лишь в том, что сульфаты вводятся в электролит не в виде серной кислоты, а в виде трудно растворимой соли — сульфата стронция. Содержание сульфатов в электролите регулируется благодаря ограниченной растворимости этой соли. Состав саморегулирующегося сульфатного электролита хромирования, г/л:

Хромовый ангидрид (Сг0₃) 250;

Сернокислый стронций (SrS0₄) 6-8;

Двуокись кремния (SiO_;) 10-15.

Режим работы электролита:

Блестящие твердые покрытия: Плотность тока 60-95 А/дм². Температура 60-65⁰С.

Молочные толстослойные покрытия: Плотность тока 20-50 А/дм².Температура 78-80⁰С.

Саморегулирующийся сульфатно-кремнефторидный электролит хромирования

В саморегулирующемся сульфатно-кремнефторидномэлектролите анионами-катализаторами являются ионы S0₄^2— и SiF₆^2—. Основные преимущества данного электролита по сравнению с сульфатным электролитом, заключается в большей стабильности состава, несколько более высокой рассеивающей способности, более высоком выходе по току и более широкому интервалу допустимых температур, и плотностей тока, обеспечивающих получение блестящих осадков хрома. При использовании данного электролита легче решается проблема получения прочного сцепления хрома с блестящим никелевым покрытием, нержавеющей сталью. Объясняется это тем, что фторсодержащие электролиты обладают значительно большей активирующей способностью, чем электролиты без фтора. Процесс хромирования в этих электролитах менее чувствителен к перерывам тока.

Главным недостатком саморегулирующихся кремнефторидных электролитов хромирования является их повышенная агрессивность по сравнению со стандартными электролитами, особенно по отношению к медным сплавам, стали и к свинцовым анодам. Скорость растворения металлов в саморегулирующемся электролите хромирования, а следовательно, и скорость накопления в нем ионов железа или меди выше, чем в сернокислом. При плохой рассеивающей способности электролита участки хромируемых деталей, на которых реализуется более низкая плотность тока, более медленно покрываются хромом и подвергаются, с одной стороны, травлению электролитом, а с другой — сильному наводораживанию.

Состав саморегулирующего сульфатно-кремнефторидного электролита, г/л:

хромовый ангидрид (CrO₃) — 250—300:

сернокислый стронций (SrSO₄)— 5,5 -6,5

кремне­фтористый калий (K₂SiF₆) — 18- 20

Тетрахроматный электролит хромирования

Тетрахроматный электролит имеет довольно необычный для электролитов хромирования состав — наряду с хромовой и серной кислотами он содержит достаточно большое количество щелочи, которая частично нейтрализует кислоту. Несмотря на это, при электроосаждении хрома из тетрахроматного электролита сохраняются все особенности процесса, характерные для остальных электролитов хромирования. К особенностям тетрахроматного электролита относится то, что он обладает более высокой, чем у всех остальных электролитов хромирования, рассеивающей способностью. Достоинством этого электролита хромирования является то, что хром из него осаждается при комнатной температуре (18-25^оС) с высоким выходом по току. При повышении температуры тетрахромат распадается и электролит теряет свои специфические свойства. Поэтому в процессе работы очень важно постоянно контролировать и поддерживать низкую температуру, при необходимости охлаждая раствор электролита.

К электролитам тетрахроматного типа относятся и электролиты, в которых вместо щелочи используют углекислый кальций. В некоторых случаях рекомендуется добавлять в электролит 0.5-10 г/л вольфраматов или солей магния, в присутствии которых осаждаются хромовые покрытия, обладающие лучшей полируемостью.

Состав тетрахроматного электролита хромирования, г/л:

Хромовый ангидрид (СrO₃) -350-400

Едкий натр (NaOH) — 40-60

Серная кислота (H₂SO₄) — 2.5-2.7

Хром трехвалентный (на Cr₂O₃) — 10-15

Температура электролита -18-25⁰С. Плотность тока -10-80 А/дм²

Тетрахроматный электролит используется исключительно для получения защитно-декоративных покрытий. Ввиду того, что электролиз ведется при комнатной температуре, осадки получаются серыми. Однако, благодаря низкой твердости и достаточно высокой пластичности, они могут быть отполированы до зеркального блеска, характерного для блестящих декоративных хромовых покрытий. Относительно высокая рассеивающая способность тетрахроматного электролита позволяет применять его для нанесения хромовых покрытий на пресс-формы, используемыех, например, для изготовления деталей из пластмасс.

Хромовые покрытия, полученные из тетрахроматного электролита, имеют значительно более низкую пористость по сравнению с хромом из сульфатных электролитов, но для получения износостойких покрытий тетрахроматные электролиты не используются. Хромовые покрытия из тетрахроматного электролита толщиной 5-10 мкм можно применять для местной защиты поверхности стальных деталей, при газовой цементации или нитроцементации.

Электролиты черного хромирования

Черное хромирование применяется для покрытия оптических систем и деталей, которые должны иметь хорошую теплоотдачу в пространство. Толщина слоя черного хрома составляет 1,5-2,0 мкм. Покрытие черного хромирования обладает хорошей термостойкостью, и в отличии черного никеля или черных оксидных покрытий, являются износостойкими.

Состав электролита и режим осаждения	№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7	№8
Хромовый ангидрид	250	200	250-400	250	150-400	250	250	200 400
Уксусная кислота	—	6. 5	5	—	_		3	.
Ванадат аммония	—	20	—	—	_		_
Оксалат железа	—	—	—	—	15-75	—	—	—
Карбамид							2.5
Фторид хрома
Борная кислота	—	—	—		—	15	_
Нитрат натрия	3-5	—		—		5	_
Гексафторалюминат натрия	0. 2	—	—	—	0.1	—	—	—
Плавиковая кислота	—	—	—	—		—	—	0.21
Кремнефторис товодородная кислота	—	—	—	1.25	—	—	—
Хромин	2-3	—		—	1.53	—	—	—
Температура,°С	18-25	10-30	10-30	18-25	18-25	15-25	60-70	18-40
Плотность тока, А/дм2	15-30	50-100	50-100	10-60	10-50	10-50	20-30	50-120

Продолжительность процесса черного хромирования составляет 4-6 минут.

Примеси в электролите хромирования.

Присутствие в электролитах хромирования посторонних примесей может приводить к ухудшению качества хромового покрытия. Причиной появления примесей часто является нарушение самой технологии хромирования. Следует подчеркнуть, что наименьшее накопление вредных примесей происходит в электролитах, используемых для блестящего декоративного хромирования. Это объясняется тем, что из-за недолгой продолжительности процесса блестящего хромирования, подвески с деталями постоянно выносят на своей поверхности электролит с примесями. А необходимость регулярно доливать или воду, или свежую порцию электролита, приводит к разбавлению раствора электролита и предотвращает накопление в нем примесей в опасных концентрациях.

Осаждение хрома на алюминий и его сплав

Хром осаждают на детали из алюминия или его сплавов в основном в тех случаях, когда необходимо повысить их износостойкость, термостойкость или улучшить антифрикционные свойства. Непосредственное хромирование алюминия и его сплавов невозможно, что объясняется наличием на поверхности алюминия инертной оксидной пленкой прочно сцепленной с основой. Эта пленка повышает антикоррозионные свойства алюминиевой поверхности, но одновременно препятствует получению необходимого сцепления с ней хромовых и любых других гальванических покрытий. Если удалить эту пленку и опустить алюминий в раствор соли, какого-либо металла, то из-за высокого электроотрицательного потенциала алюминия на его поверхности будут контактно выделяться содержащиеся в растворе более электроположительные металлы, например медь, никель, хром, олово, или кадмий и т.п. А как известно, контактное осаждение не позволяет получать удовлетворительное сцепление покрытия с основой. Поэтому, как и в случае с титаном, для электроосажления на алюминий применяются специальные технологии.

В промышленности применяются две их разновидности:

— Активация (удаление оксидной пленки с одновременным легким подтравливанием) поверхности алюминия и одновременное осаждение на его поверхности прочно сцепленного с основой тонкого слоя металла, служащего в качестве подслоя для последующего нанесения слоя покрытия;

— Анодное оксидирование алюминия с целью формирования на нем оксидной пленки определенной структуры и толщины, которые обеспечивают надежное сцепление с ней последующего покрытия.

«Цинкатная»щелочная обработка заключается в обработке алюминиевых изделий в растворе цинката, содержащего раствор щелочи и оксида цинка. Процесс осуществляется, путем опускания алюминиевой детали на несколько секунд в раствор цинката при температуре 18-25°С. При этом имеющаяся оксидная пленка вытравливается с поверхности алюминия и, одновременно на ее месте формируется тонкий слой цинка. В принципе уже на этот слой можно наносить хромовое покрытие. Однако для улучшения сцепления рекомендуют первый слой цинка удалять, растворяя его в растворе азотной кислоте (300-500 г/л). Затем, после тщательной промывки, детали опять погружают в цинкатный раствор на 10-15 сек. Такой метод называется «двойной цинкатной обработкой» или «двойным цинкатом». Для получения более плотных, компактных с лучшими антикоррозионными свойствами пленок, рекомендуют добавлять в цинкатный раствор хлорид железа и сегнетову соль.

Технологический процесс хромирования — Сельхозтехника

Технологические операции при ремонте (восстановлении) деталей хромированием выполняют в следующей последовательности.

Механическая обработка. Поверхности деталей, подлежащие хромированию, шлифуют до выведения следов износа и получения необходимой геометрической формы.

Промывка деталей в органических растворителях и протирка ветошью. В качестве растворителей применяют бензин, керосин, трихлорэтан, бензол и др.

Монтаж деталей на подвеску. Необходимо следить, чтобы детали одинаково отстояли от поверхности анода. Ванну следует загружать однородными деталями, укрепленными на одинаковых подвесках. Подвески и контакты должны быть изготовлены из одинаковых материалов. Контактные крючки рекомендуется изготавливать из бронзы и меди. В качестве материала для подвесок, применяют сталь, сечения подвесок рассчитывают, исходя из плотности тока 0,7… 1,0 А/мм2. Ежедневно аноды очищают от окислов и налета электролита.

Обезжиривание. Рекомендуется применять электролитическое обезжиривание в растворе следующего состава: едкий натр (NaOH)—30… 50 г/л; кальцинированная сода (iNa2C03)—25…30 г/л и жидкое стекло (Na2Si03) — 10 … 20 г/л.

Температура электролита — 60… 70°, плотность тока — 5….15 А/дм2. Время выдержки на катоде — 2… 3 мин, а на аноде — 1…2 мин. После обезжиривания детали сначала промывают горячей водой (60… 80°), а затем холодной. Обезжиривание считается законченным, если после промывки вода равномерно смачивает поверхность. После обезжиривания производится изоляция1 поверхностей, не подлежащих хромированию. Для изоляции можно применять перхлорвиниловый лак, лак АК-20, целлулоид,, винипласт, плексиглас, хлорвиниловые трубки или хлорвиниловую» изоляционную ленту.

Декапирование — это процесс обработки деталей в хромовом* электролите, состоящем из 100 г хромового ангидрида (СгОз) и 2…3 г серной кислоты (H&SO4) на 1 л воды.

Декапирование (травление) стальных деталей проводят в течение 30… 90 с при плотности тока 25… 40 А/дм2. А для деталей из серого чугуна лучшие результаты, в смысле прочности сцепления, достигаются при плотности тока 20… 25 А/дм2 и продолжителыюсти декапирования 25… 30 сек. Температура электролита во всех случаях должна быть 55… 60 °С.

Процесс хромирования. После анодного декапирования детали загружают в ванну хромирования и прогревают их при выключенном токе в течение 5… 6 мин, а затем дают полный ток согласно режиму хромирования. При хромировании чугунных деталей вначале в течение 3… 5 мин дают «толчок тока» при плотности, в 2…2,5 раза превышающей выбранную по режиму. Колебания температуры электролита могут быть в пределах ±1 °С. Не допускаются перерывы тока в процессе электролиза, так как они вызывают отслаивание хромового покрытия. Продолжить процесс после перерыва тока можно, если хромируемую поверхность подвергнуть анодному травлению при плотности тока 25… 30 А/дм2 в течение 30… 40 с, а затем изменить направление тока. В этом случае осаждение хрома следует начинать при катодной плотности тока 20… 25 А/дм2 и постепенно увеличивать до нормальной.

Аноды для хромирования изготавливают из чистого свинца или сплава, состоящего из 92…93% свинца и 7… 8% сурьмы. Аноды из чистого свинца в большей степени покрываются нерастворимой и непроводящей пленкой хромовокислого свинца, чем аноды из сплава свинца и сурьмы. В большинстве случаев аноды изготавливают плоскими и цилиндрическими. При хромировании деталей сложной конфигурации очертания анода определяются формой катода. Расстояние между анодами и деталями рекомендуется делать 30… 35 мм, но не более 50 мм. Расстояние деталей от днища ванны должно составлять не менее 100… 150 мм, а от верхнего уровня электролита — не менее 50… 80 мм. Уровень электролита должен быть ниже верхних кромок ванны на 100…150 мм. При завешивании деталей в ванну необходимо, чтобы все участки анодов были одинаково удалены от противоположных участков катода. При этом толщина слоя хрома откладывается равномерно по всей поверхности детали.

Глубина погружения анодов и деталей (катодов) в ванну должна быть одинаковой, так как при различной глубине на краях хромируемых деталей образуются утолщения, искажающие форму. Скорость осаждения слоя хрома при плотности тока 40… 100 А/дм2 составляет 0,03… 0,06 мм/ч.

По окончании процесса хромирования детали выгружают из ванны и вместе с подвесками промывают в холодной воде (в сборнике электролита) 15… 20 с. Окончательно детали моют в холодной проточной воде.

Обработка после покрытия. Промытые и очищенные от изоляции детали иногда подвергают термической обработке при температуре 150—200°С в течение 2…3 ч, а затем механической.

Для шлифования применяют круги мягкие или средней твердости с размером зерна от 60 до 120. Шлифование ведут при интенсивном охлаждении жидкостью и при скорости круга 20…30.м/с и выше. Скорость вращения детали—12…20 м/мин.

Режимы электролиза. Процесс осаждения хрома и свойства хромовых покрытий зависят от режима, при котором осаждается хром на поверхности металла, т. е. от катодной плотности тока и температуры электролита. Наиболее ясное представление о примерных границах режимов электролиза, обеспечивающих получение серого, блестящего и молочного осадков хрома, дает диаграмма плотности тока и температуры (DK—t), изображенная на рисунке 19.

Серый осадок хрома появляется на катоде при низких температурах электролиза (35…50 °С) и широком диапазоне плотностей тока. Осадки блестящего* хрома обладают высокой твердостью (6000… 9000 Н/мм2), высокой износостойкостью и меньшей хрупкостью.

Рис. 19. Зоны хромовых осадков.

Молочный хром получается при более высоких температурах, электролита (выше 70 °С) и широком интервале плотностей тока. Молочные осадки отличаются пониженной твердостью (4400..-6000 Н/мм2), пластичностью и повышенной коррозионной стойкостью.

Пористое хромирование. Пористое хромирование применяется при ремонте деталей, работающих на трение в паре с различными металлами и сплавами при высоких удельных давлениях и окружных скоростях или при повышенных температурах. К таким деталям относятся гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, коленчатые валы и др.

Пористые хромовые покрытия можно получать механическим,, химическим и электрохимическим способами.

При механическом способе на поверхность детали до хромирования наносят углубления в виде пор или каналов. Такую подготовку обеспечивают накаткой специальным роликом, дробеструйной обработкой и другими способами. После хромирования воспроизводятся неровности, полученные при подготовке.

Химическим способом получают пористость путем травления поверхности в соляной кислоте.

Наибольшее распространение получил электрохимический способ получения пористого хрома. Этот способ заключается в анодной обработке хромированных деталей в электролите того же состава. В зависимости от режимов хромирования пористость хромовых покрытий бывает двух типов — канальчатая и точечная.. При ремонте гильз цилиндров, втулок, коленчатых валов и подобных им деталей применяется канальчатый тип пористости. Такук> пористость и наименьший износ в условиях трения можно получить при хромировании в электролите, состоящем из 250 г Сг03 и 2,5 г h3S04 на 1 л воды, при температуре электролита ¦60+1 °С и катодной плотности тока 55… 60 А/дм2. Травление ведут при плотности анодного тока 35 …45 А/дм2 в течение 8 мин в том же электролите.

Точечная пористость образуется при хромировании в универсальном электролите при плотности тока 45… 55 А/дм2 и температуре 50… 55 °С. Анодную обработку проводят так же, как и при канальчатой пористости, т. е. при плотности тока 35… 45 А/дм2 в течение 8 мин.

Хромирование в саморегулирующемся электролите. В последнее время разработан новый хромовый электролит, называемый скоростным саморегулирующимся, его состав: хромовый’ ангидрид — 225… 300 г/л, кремнефтористый калий — 20 г/л и сернокислый стронций — 6 г/л.

В таком электролите выход по току при хромировании составляет 17… 22%. Саморегулирующимся он назван потому, что при электролизе в нем автоматически поддерживается необходимая концентрация анионов, вводимых в хромовый электролит. Это происходит в результате избыточного количества труднорастворимых солей кремнефтористого калия и сернокислого стронция, растворимость которых изменяется в зависимости от концентрации хромового ангидрида и температуры электролита.

Чтобы получить износостойкое покрытие в саморегулирующемся электролите, рекомендуют соблюдать следующие режимы хромирования: плотность тока 50… 100 А/дм2, температура электролита 45… 55°С. Молочные осадки можно получить при температуре электролита 55… 70 °С и плотности тока 20… 35 А/дм2. Микротвердость покрытий из саморегулирующегося электролита составляет 3000… 13 000 Н/мм2.

Недостаток такого электролита — сильное взаимодействие его со сталью и другими металлами, в результате чего происходит растравливание обрабатываемых поверхностей. Поэтому загружать детали в ванну необходимо только при включенном токе. Аноды для хромирования в саморегулирующемся электролите рекомендуется применять из сплава: 90% свинца и 10% гост олово. Чтобы приготовить саморегулирующийся электролит, в ванне хромирования растворяют нужное количество хромового ангидрида и доливают воду до рабочего уровня. Предварительно хромовый ангидрид подвергают анализу на содержание серной кислоты, которую удаляют из электролита путем добавления в него углекислого бария или стронция. На 1 г серной кислоты вводят 2,2… 2,3 г углекислого бария или 1,53 г углекислого стронция. После осаждения серной кислоты в электролит вводят нужное количество сернокислого стронция и кремнефтористого калия и нагревают до температуры 50…60°С. Нагревание длится 15… 16ч при периодическом перемешивании через каждые 2… 3 ч. После этого электролит готов к эксплуатации.

Корректируют электролит путем систематического добавления хромового ангидрида. Вместе с хромовым ангидридом вводят углекислый стронций. Кремнефторид калия и сернокислый стронций в количестве 1 г/л добавляют, когда поверхность отхромированных деталей приближается к 1 м2.

Контроль хромовых покрытий. В производственных условиях качество покрытий следует проверять внешним осмотром и замером размеров хромированных поверхностей. При внешнем осмотре необходимо обращать внимание на блеск, отслоение и плотность осадка, равномерность и отсутствие шелушения и другие видимые дефекты. Дефекты покрытий получаются в результате неисправностей в работе ванн хромирования, например отслаивание покрытия возникает в результате недостаточного обезжиривания и декапирования, а также при наличии перерывов тока в процессе хромирования. Шелушение осадков появляется при недостаточном контакте детали с подвеской или при повышенной плотности тока. Неравномерное покрытие может быть при образовании пленки хроматов свинца на анодах, недостатке серной кислоты, избытке трехвалентного хрома. Во избежание перечисленных выше дефектов, необходимо откорректировать электролит и устранить другие неполадки в работе ванн хромирования.

Оборудование. Схема расположения оборудования участка восстановления деталей хромированием приведена на рисунке 20.

Источники тока — выпрямители с напряжением 12 В ВАКГ-12/6-3000, ВАГГ-12/600М, ВАС-600/300 и другие, а также низковольтные генераторы АНД 500/250, 750/375, 1000/500, 1500/750. Ванны для гальванического участка изготавливают из листовой стали толщиной 4… 5 мм. Облицовка для ванн промывки и обезжиривания не требуется. Внутреннюю поверхность ванны хромирования облицовывают свинцом.

Рис. 20. Расположение оборудования
на участке восстановления
деталей хромированием:
1 — выпрямитель; 2 — электрощитг;
3 — ванна для электрохимического обезжиривания;
4 — ванна для горячей промывки;
5 — ванна для холодной промывки;
6 — ванна для декапирования;
7 — ванна для хромирования;
8 — ванна для улавливания электролита;
9 — шкаф сушильный; 10— стеллаж ремфонда;
11 — электротельфер;
12 — сборник-нейтрализатор;
13 — стол для монтажа и демонтажа.

Материалы. Ориентировочный расход материалов в граммах на 1 дм2 восстановленной поверхности для средней толщины покрытия 0,1 мм при хромировании в универсальном электролите приведен в таблице 13.

Себестоимость восстановления 1 дм2 поверхности хромированием в универсальном электролите при толщине покрытия 0,1 мм ориентировочно составляет 44,8 коп., 0,2 мм — 52,0 коп., 0,3 мм—-58,6 коп.

Электролитическое железо имеет светло-серый цвет, обладает достаточно высокой твердостью и износостойкостью. Химический состав электролитического железа зависит от состава исходных материалов, используемых при электролизе.

При обычном осаждении с применением стальных растворимых анодов содержание примесей в покрытиях находится в пределах: 0,035 …0,06% С; 0,03 …0,05% S; 0,05 …0,01% Р, 0,0009… 0,023% Si; до 0,01% Мп.

В электролитических осадках железа имеются также примеси таких металлов, как Mg, Со, Ni и другие, обусловленные содержанием этих металлов в анодах и электролитах. Кроме этого, электролитическое железо содержит значительное количество водорода, выделяющегося на катоде вместе с железом. Атомный вес железа 55,85 г. Электрохимический эквивалент 1,042 г/А-ч.

Составы электролитов. На ремонтных предприятиях наибольшее распространение для железнения получили горячие хлористые электролиты, состоящие из двух компонентов: хлористого железа и соляной кислоты. В ремонтной практике чаще всего применяют четыре вида хлористых электролитов, отличающихся концентрацией железа.

Малоконцентрированный электролит содержит 200 …250 г/л хлористого железа (FeCl2-4h30). При температуре 60… 80 °С и плотности тока 30… 50 А/дм2 электролит обеспечивает получение плотных, гладких мелкозернистых осадков железа с твердостью 4500… 6500 Н/мм2, толщиной 1,0… 1,5 мм. Выход железа по току составляет 85… 95%. Скорость осаждения железа равна 0,4… 0,5 мм/ч на сторону. Электролит допускает колебание кислотности при электролизе от 0,8 до 1,5 г/л, которое незначительно отражается на механических свойствах покрытий. Недостатком этого электролита является постепенное увеличение концентрации железа в процессе электролиза в результате несоответствия между скоростью растворения анодов и скоростью осаждения железа на катоде, что вызывает затруднения при обслуживании ванны железнения.

Среднеконцентрированный электролит оптимальной концентрации содержит 300…350 г/л хлористого железа (FeCl2-4h30). Катодный выход железа из этого электролита при температуре 75 °С и плотности тока 40 А/дм2 составляет 96%. В этом электролите анодные и катодные выходы железа по току становятся примерно одинаковыми, концентрация железа остается почти неизменной и электролит длительное время по концентрации железа не требует корректировки. В настоящее время этот электролит нашел широкое применение на ремонтных предприятиях.

Среднеконцентрированный электролит содержит 400 …450 г/л хлористого железа. Электролит используется для восстановления деталей, имеющих достаточно высокие износы и сравнительно невысокую твердость. Электролит дает возможность получать гладкие плотные покрытия толщиной до 2 мм и твердостью 2500… 4500 Н/мм2. Электролит также находит применение для восстановления посадочных отверстий в корпусных, деталях.

Высококонцентрированный электролит содержит 600… 680 г/л хлористого железа. Электролит при температуре 95… 105°С и плотности тока 5…20 А/дм2 позволяет получать мягкие (120… 200 кг/мм2), вязкие покрытия толщиной 3… 5 мм..

Электролиты более высокой концентрации рекомендуется применять в случаях, когда к восстанавливаемым деталям не предъявляются повышенные требования по твердости рабочих поверхностей.

За последнее время разработаны холодные электролиты, позволяющие применять более высокие плотности тока и обеспечивающие высокую производительность процесса.

Хлористый марганец МпС12-4Н20 Аскорбиновая кислота Двухлористое железо FeCl2-4h30 Хлористый марганец МпС12-4Н20 Хлористый калий КС1 (или) NaCl Аскорбиновая кислота Двухлористое железо FeCl2*4h30 Сернокислое железо FeS04*7h30 Двухлористое железо FeCl2-4h30 Метилсульфатное железо Fe (Ch4OSO3) 2*4Н20

Хлористые электролиты без добавок, приведенные в таблице* позволяют получать качественные износостойкие покрытия толщиной 0,6… 1,0 мм и обеспечивать восстановление широкой номенклатуры изношенных деталей до нормальной работоспособности и номинальных размеров. Электролит, в состав которого» входят двухлористое железо и йодистый калий, обеспечивает по-пучение качественных осадков, железа’ при условии применения асимметричного переменного тока.

Присутствие аскорбиновой кислоты в электролитах позволяет вести электролиз в широких пределах значений pH от 1,8 до 6,0, что значительно упрощает регулирование кислотности электролита. Электролит, состоящий из двухлористого железа и метил-сульфатного железа, по сравнению с хлористым менее агрессивен и более устойчив к окислению. Покрытия, полученные из этого электролита, имеют меньшее количество трещин, обладают более равномерной структурой.

Приготовление и корректирование электролита. Для приготовления хлористого электролита используют двухлористое железо (Fe€l2-4h30).

Соляная кислота (НС1) применяется в виде водного раствора разной концентрации с плотностью от 1,14 до 1,20. Приготовление электролита производится в следующем порядке. В ванну заливают проточную или дистиллированную воду комнатной температуры и добавляют соляную кислоту из расчета 0,5 г/л воды. В подкисленную воду засыпают двухлористое железо, выдерживая требуемую концентрацию, и перемешивают до полного растворения. После растворения двухлористого железа электролит должен отстояться в течение 1 … 2 ч, пока не примет светло-зеленый цвет. Затем электролит проверяют на кислотность. Нормальная кислотность должна быть pH 0,8… 1,2. При необходимости добавляют недостающее количество кислоты в соответствии с ее плотностью, приведенной ниже.

Плотность кислоты, г/см3 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 Количество кислоты, г/л 20 19 18 17 16 15 14 Количество кислоты, см*/л……. 18 16,6 15,5 14,6 13,6 12,6 11,6

Приготовленный таким образом электролит следует проработать током при плотности 30 А/дм2 и соотношение поверхностей анодов и катодов Sa : SK = 2 : 1 в течение двух часов.

Удельный вес электролита (плотность) г/см8 1,12 1,15 1,17 1,20 1,23 1,26 1,29 1,32 1,35
Концентрация железа, г/л … 200 260 300 350 400 450 500 550 600.
Контроль кислотности электролита можно осуществлять с помощью индикаторной бумаги «Рифан» с pH 0,3 …2,2 или потенциометров ЛПУ-01, ЛПМ-60.

17.6: Гальваника — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• Эд Витц, Джон В. Мур, Джастин Шорб, Ксавьер Прат-Ресина, Тим Вендорф и Адам Хан
• Цифровая библиотека химического образования (ChemEd DL)

Важным промышленным применением электролиза является нанесение покрытия из одного металла на другой. Типичным примером является бампер автомобиля. Он сделан из стали, а затем покрыт тонким слоем хрома, чтобы сделать его устойчивым к ржавчине и царапинам. Многие другие металлические предметы, такие как булавки, винты, ремешки для часов и дверные ручки, сделаны из одного металла, а поверхность покрыта другим металлом.

Ячейка для гальваники работает почти так же, как ячейка, используемая для очистки меди. Покрываемый объект используется в качестве катода, а электролит содержит некоторое ионное соединение металла, подлежащего покрытию. По мере прохождения тока это соединение восстанавливается до металла и осаждается на поверхности катода. Например, при хромировании электролитом обычно является раствор бихромата калия, K 9{-} \rightarrow \text{2Cr}(s) + \text{7 H}_2\text{O}(l) \nonumber \]

Другими металлами, на которые часто наносят гальваническое покрытие, являются серебро, никель, олово и цинк.

В случае серебра электролит должен содержать многоатомный ион Ag(CN) ₂ ^– , а не Ag ⁺ . В противном случае твердое серебро будет осаждаться в виде зубчатых кристаллов вместо блестящего однородного слоя.

Эта страница под названием 17.6: Гальваническое покрытие распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 4.0, авторами, ремиксами и/или кураторами являются Эд Витц, Джон В. Мур, Джастин Шорб, Ксавье Прат-Ресина, Тим Вендорф, и Адам Хан.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   ХимПРАЙМ

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   1. гальваническое покрытие

Хромирование (гальваническое покрытие) — New Method Plating Company, Inc

(Щелкните инфографику, чтобы увеличить)

Декоративное хромирование — это многоэтапный процесс гальванического покрытия, при котором на деталь наносится хром для повышения эстетической привлекательности, предотвращения коррозии и повысить твердость и износостойкость поверхности. Детали помещают в большие резервуары, содержащие смесь кислот, органических химикатов, щелочей, металлов и воды. После погружения через раствор проходит электрический ток. Это вытягивает растворенные ионы металлов из раствора и осаждает их на покрываемую деталь.

Компания New Method Plating уже более 80 лет является ведущим поставщиком услуг в области декоративного хромирования. Наш семейный бизнес известен быстрыми сроками выполнения работ и высоким качеством, что делает нас идеальным партнером для удовлетворения ваших потребностей в гальванике. Мы стремимся к постоянному совершенствованию и высочайшим стандартам качества во всех сферах нашего бизнеса, получив множество престижных отраслевых сертификатов, в том числе:

• ISO 9001:2015
• AS9100
• Nadcap AS7108

Запрос цен

Преимущества декоративного хромирования

Декоративное гальваническое хромирование ценится не только за его эстетические качества, но и за множество других полезных характеристик, которые помогают поддерживать эффективность и долговечность. Единственное предостережение заключается в том, что он должен применяться обученным и опытным профессионалом для обеспечения оптимальных результатов. К преимуществам хромирования относятся:

• Прилипает к различным поверхностям, формам и размерам компонентов и оборудования
• Идеально подходит для оборудования, подвергающегося воздействию едких элементов
• Повышает коррозионную стойкость и увеличивает прочность
• Повышает долговечность, производительность и устойчивость к износу

Отрасли и области применения

Хромирование обычно используется на различных деталях коммерческих и промышленных автомобилей которые подвержены воздействию погоды. Это помогает деталям противостоять износу и деградации из-за постоянного воздействия элементов. Хромирование также увеличивает долговечность, повышает производительность и обеспечивает длительный жизненный цикл продукта, что делает его идеальным для различных коммерческих и промышленных применений.

Еще одной отраслью, в которой выгодно использовать декоративное хромирование, является автомобилестроение. Поскольку эта отрасль ценит эстетику, коррозионную стойкость и долговечность, хромирование используется для различных компонентов автомобилей и мотоциклов, таких как выхлопные трубы, детали двигателя, диски и многое другое, для обеспечения оптимальной производительности.

Прочие области применения хромирования:

• Кухонная утварь
• Инструменты премиум-класса и краны
• Бытовая техника
• Освещение
• Декоративные элементы

Типы хромового покрытия

Не все гальванические хромовые покрытия одинаковы. Промышленный хром отличается от более привычного декоративного хрома. Промышленное хромирование в первую очередь предназначено для обеспечения износостойкости и не является отделкой, которую мы предлагаем, в то время как декоративное хромирование предназначено в первую очередь для эстетических целей и представляет собой отделочную услугу, которую мы предлагаем и в которой мы преуспеваем.