Хромирование

ХромированиеХРОМИРОВАНИЕ, процесс электролитического покрытия хромом металлических изделий в целях придания им твердости, значительной химической и термической стойкости и красивого вида. Благодаря своему блеску и большому коэффициенту отражения этот вид покрытия широко применяется при изготовлении всевозможного вида отражателей, автомобильных фар, медицинских отражателей, прожекторов и т. п. Жароустойчивость этого покрытия обусловила широкое применение его в литейном деле. Возможность наращивания слоев значительной толщины широко используется как метод исправления брака ценных изделий из стали и спецстали и для доращивания участков сношенных деталей. Электролитический хром можно получить из растворов солей 2-, 3- и 6-валентного хрома. Техническое применение нашел лишь раствор шестивалентного хрома.

Процесс электролитического отложения хрома сильно отличается от других гальваностегических процессов. Электролиты для хромирования состоят главным образом из растворов солей, имеющих хром в анионе, и только незначительная часть хрома в электролите связана в виде соединений низшей валентности, в которых хром является катионом.

Электролиз протекает только при высоких плотностях тока и сопровождается обильным выделением газов, увлекающих за собой в виде тумана ядовитые хромовые соединения, для отвода которых совершенно необходима специальная конструкция вытяжек и приспособлений. Скорость и характер отложения хрома в сильной степени зависят от плотности тока и температуры электролита. Работа протекает исключительно с нерастворимыми анодами. Кроме того, при хромировании приходится применять особые приспособления, так называемые рамки, для подвески изделий, характер и тип которых зависят от габаритов и внешнего вида изделий.

Рецептура и режим хромовых ванн. В зависимости от добавок различают 3 типа хромовых ванн (по Н. Haring’y и W. Barrows), приведенных в таблице.

Типы и состав хромовых ванн

При сравнительном изучении этих трех типов ванн выяснилась полная их идентичность. Обычно в практике хромирования применяют растворы хромового ангидрида в присутствии серной кислоты, причем выбор концентрации зависит от требований, предъявляемых к покрытию. Для декоративных покрытий обычно применяют высокую концентрацию хромового ангидрида (450—500 г/л), а для технических целей в пределах 250—125 г/л. Очень существенную роль в работе хромового электролита играет отношение CrO3/SO4, а не абсолютное содержание SО4; природа применяемых сульфатов заметно не влияет. С точки зрения выхода тока по металлу, рабочего интервала, рассеивающей и кроющей способности наилучшие отношения лежат в пределах от 100 до 200. Кроме того, необходимо отметить, что трехвалентный хром всегда присутствует в работающей ванне, с одной стороны, как почти неизбежная примесь хромового ангидрида, а, с другой, - он появляется в результате восстановительных процессов на катоде в ходе электролиза совместно с выделяющимся водородом и металлическим хромом. Значительные количества трехвалентного хрома ухудшают отложения, делают их темными, кроме того, в ванне сильно повышается напряжение; т. о. по мере накопления в электролите Сг'" его необходимо окислить. Самыми главными факторами при хромировании являются температура и рабочая плотность тока. Влияние температуры на выход тока (при плотности тока Dк = 10 А/дюйм2) наглядно показывают следующие цифры: при —6°С выход тока 60%, при 0°С - 40%, +8°С - 30%, +60°С - 7%. Необходимо отметить, что внешний вид хромового отложения в очень сильной степени зависит от рабочей температуры электролита: при температуре в 30°С большинство электролитов легко дает матовые отложения, при 30—55°С - блестящие и при 55—80°С - молочные. Обычно рабочей температурой является 40—45°С. Необходимо отметить, что катодная плотность тока оказывает меньшее влияние на внешний вид отложений хрома. Выход хрома по току находится в тесной связи с внешним видом отложения; обычно при более высоких выходах отложения получаются матовые, а при низких - молочные. Зависимость эту можно выразить так: понижение температуры и повышение Dк увеличивают выход тока для матовых отложений, при низких температурах м. б. достигнуты выходы 50% теоретических, а для блестящих редко выше 20%. В гальваностегии обычно стремятся получить блестящие отложения, и термин «рабочий интервал» отвечает интервалу между высшим и низшим значением катодной плотности тока, отвечающим блестящим отложениям при определенной температуре. Рассеивающая способность хромировочных ванн (работа на глубину) очень невелика. Концентрация хромового ангидрида сильно влияет на выход тока и оказывает сильное влияние на величину рабочего интервала. Как общее правило повышение концентрации СгО3 понижает выход тока. Что же касается рабочего интервала, то при температуре в 50°С рабочий интервал увеличивается с понижением концентрации СгО3; при температуре ниже 50°С рабочий интервал возрастает с повышением концентрации СгО3; при температурах, близких к 50°С, концентрация не оказывает заметного влияния на него. Высококонцентрированные электролиты дают возможность получить при равных плотностях тока блестящие отложения при более низких температурах. В последнее время уделяют значительное внимание введению в хромовый электролит посторонних катионов и анионов, причем отмечают, что введение таких катионов, как Zn, Ni, Сu, Са, или их комбинаций благоприятно влияет на качество и внешний вид отложения хрома. Присутствие анионов борфторводородной и кремнефтористоводородной кислот также улучшает отложение хрома.

Ниже приводим рецептуры применяющихся в технике хромирования.

1) 250 г СгО3; 1,25 г H24; 1000 г воды, причем: температура ванны 55°С; напряжение 8 V; плотность тока 30 А/дюйм2; выход по току 13%.

2) 400 г СгО3; 2 г H24; 1000 г воды; температура 45°С; напряжение 6 V; Dк = 15 А/дюйм2; выход по току 30%; при температуре 35°С и Dк = 7—5 А/дюйм2 выход по току 60%.

3) По Hedley 120—375 г хромовой кислоты; 6—14 г хромата железа; 3—6 г сернокислого хрома; 1000 г воды или 360 г СгО3; 10 г хромата железа; 3,8 г H24; 1000 г воды.

4) (Применим для большинства изделий): 350 г СгО3; 4,5 г H24; 1000 г воды; температура 40°С; Dк = 10 А/дюйм2.

5) (Для лекал, калибров и т. п. изделий): 350 г СгО3; 9 г H24; 1000 г воды; температура 40°С; Dк = 15 А/дюйм2.

6) 350 г СгО3; 5 г фтористого натрия; 7 г углекислого хрома; 1000 г воды; температура 35°С; Dк = 7 А/дюйм2.

7) (Форда) 1000 г воды; 100 г СгО3; 1,0 г кремнефтористоводородной кислоты; 0,125 г углекислого церия; для покрытия, напоминающего сатин: 1000 г воды; 1 г углекислого церия; 5 г кремнефтористоводородной кислоты; 150 г CrО3; температура 52°С; напряжение 6 V; Dк = 9,29 А/дюйм2; для калибров: 907 г СгО3; 28 г сернокислого хрома; 4,54 л воды; температура 52—56°С; напряжение 4—8 V; Dк = 7—46 А/дюйм2; для шурупов: 454 г СгО3; 2 см3 серной кислоты; 4,54 л воды; Dк = 28—32 А/дюйм2; продолжительность 8 сек. На полированный никель: 1134 г СгО3; 11,3 г серной кислоты; 4,54 л воды; температура 48—52°С; Dк =7—46 А/дюйм2.

В настоящее время в Европе и в СССР ведутся работы по подысканию условий хромирования в так называемых холодных ваннах при возможно низких плотностях тока. Кроме того, ведутся опыты по хромированию из растворов 3-валентного хрома.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 25 - 1934 г.

Хромирование

Хромирование

Хромирование дисков