В качестве декоративной отделки отдельных деталей сегодня используется большое количество веществ. Немалое количество из них сделано на основе хрома.
Процесс хромирования
Хромирование представляет собой процесс насыщения поверхностей из металлических материалов хромом. Также данный процесс может означать образование на поверхности отдельных деталей, сделанных из металлов, хромированного осадка, который необходим для декоративной цели. На поверхность металлов хром осаживается под воздействием электрического тока.
Важно: Использование процесса хромирования необходимо не только для того, чтобы сделать поверхность отдельных деталей более привлекательной с эстетической точки зрения, но и для того, чтобы защитить металлы от образования коррозии.
Благодаря хромирования на поверхности образуется тонкий слой защитного вещества, которое делает структуру металла более прочной. Именно поэтому хромированные детали могут прослужить долгие годы. Декоративное хромирование способно продержаться длительное время.
Процесс хромирования деталей
- Весь процесс можно разделить на несколько этапов, которые заключаются в:
- На данном этапе хромирования осуществляется удаление сильный загрязнений с поверхности металлов, что слой хрома лег ровно и аккуратно.
- Данный шаг предполагает удаление оставшихся следов загрязнений, чтобы они не мешали проведению дальнейших работ.
- Предварительной подготовке.
В зависимости от материала, на который будет наноситься состав хрома, зависит то, какие меры следует предпринимать для того, чтобы подготовить его для проведения дальнейших работ.
- Помещении в ванну с подготовленным раствором.
Этот шаг заключается в том, чтобы подключить к раствору с материалом для хромирования ток определенной силы. Обработка током происходит для образования на поверхности металла слоя хрома определенной толщины.
Во время хромирования выделяется большое количество токсичных веществ, которые могут навредить здоровью человека.
Внимание: Сегодня имеется большое количество стран в мире, в которых данный процесс хромирования находится под тщательным контролем.
Составы для хромирования
Для хромирования используются следующие виды растворов:
- Раствор шестивалентного хрома. Его главным компонентом является хромовый ангидрид.
- Раствор трехвалентного хрома. В него главным образом входит сульфат хрома или хлорид хрома. Такой раствор применяется достаточно редко. Такая ситуация складывается по причине того, что есть некоторые ограничения на толщину покрытия, его оттенок и насыщенность цвета.
Таблица 1. Составы электролитов для хромирования
| хромовый ангидрид | 150 | 250 | 350 |
| серная кислота | 1,5 | 2,5 | 3,5 |
| катодная плотность тока, А/дм2 | 45–100 | 15–60 | 10–30 |
| температура раствора, °С | 55–60 | 45–55 | 35–45 |
Таблица 2. Состав хромирующих смесей для стали
| Среднеуглеродистая легированная теплостойкая. сталь (пружины, лабиринтные уплотнения) | 60 % металлического хрома,39 % глинозема,1 % йодистого аммония | 1020–1050 | 8 | Не менее 0,01 |
| Малоуглеродистая легированная сталь (детали узлов парораспределения турбин) | 1020–1080 | 8–10 | Не менее 0,025 | |
| Жаропрочные сплавы (уплотнительные кольца, втулки, клапаны, гайки, шпильки) | 70 % металлического хрома,29 % глинозема,1 % йодистого аммония | 1100–1150 | 5–10 | 0,02–0,03 |
Виды хромирования
- В современном мире представлено большое количество разновидностей хромирования.
- Выделяются следующие виды данного процесса:
- Гальваническое хромирование
Данный способ хромирования представляет собой метод нанесения на поверхность металлов или пластмассовых материалов специального покрытия методом использования электрического тока. Благодаря этому достигает оснащение обрабатываемого материала уникальных свойств. Они заключаются в: утолщении поверхности, устойчивости к образованию ржавчины, в приобретении привлекательного внешнего вида. Во время использования гальванического хромирования используется трехслойное нанесение металлического вещества. Из-за того, что хром вступает в реакцию с другими металлами, он оседает на поверхности и придает ей блеск.
При использовании данного метода хромирования не применяется электрический ток. Весь процесс основан на реакции, которая проявляется между реагентами. При этом очень важно перед обработкой отдельных деталей методом покрытия хромированным составом нанести тонкий слой меди.
Для этой цели используется смесь из: сернокислой меди, концентрированной серной кислоты, дистиллированной воды.
Для хромирования используется следующий состав: фтористый хром, гипофосфат натрия, охлажденная уксусная кислота, раствор едкого натрия, лимоннокислый натрий, дистиллированная вода.
Данный вид хромирования подразумевает нанесение на поверхность металлов тонкого слоя золотого металла. Делается это не только для достижения наилучшего декоративного эффекта, но и для защиты материала от появления коррозии. Золочение делает материал более плотным и износостойким.
Хромирование в домашних условиях
В современном мире встречается немалое количество людей, которые осуществляют домашнее хромирование. Благодаря этому можно значительно сэкономить на обработке хромом отдельных металлических или пластмассовых деталей.
Важно: Процесс гальванического хромирования недоступен в нашей стране для домашнего использования. Его использование является уголовно наказуемым.
С теоретической точки зрения можно произвести хромирование дома, но для этого придется приложиться большое количество усилий. Для этой цели необходимо приобрести большое количество ванн и растворов для проведения процесса.
На это уйдет масса времени и средств.
Не рекомендуется проводить процедуру хромирования в домашних условиях путем обработки растворов и материалов электрическим током, потому что при этом выделяются токсины, способные нанести вред окружающей среде.
В домашних условиях можно воспользоваться химическим видом хромирования. При этом очень важно изготовить раствор меди хрома. Только после этого можно приступать к обработке металлических и неметаллических изделий.
Во время проведения процедуры хромирования необходимо позаботиться о технике безопасности, как и в промышленных условиях.
Хромирование в домашних условиях видео
Состав хромового электролита и его режим
При всей сложности процесса восстановления ионов шестивалентного хрома до металла наиболее широкое применение для хромирования получил так называемый стандартный электролит, который готовят путем растворения в воде 250 г/л CrO3 и 2,5 г/л H2SO4.
Этот электролит имеет ряд существенных недостатков, важнейшими из которых является низкий выход по току, плохая рассеивающая способность, большая чувствительность к колебаниям концентрации сульфат-ионов и др.
По этой причине рядом патентов и исследований предусмотрены другие электролиты на основе хромовой кислоты, в которые вместо сульфат-иона вводят фториды, сульфаты наряду с кремнефторидами, щелочь вместе с восстановителями для перевода части шестивалентных ионов хрома в трехвалентные.
Хотя эти модифицированные электролиты, на которых мы ниже остановимся несколько подробнее, имеют некоторые преимущества, они тоже не лишены серьезных недостатков, и на практике применяются реже, чем стандартные электролиты.
Можно в широких пределах менять концентрацию хромовой кислоты в ванне без наступления какого-либо ухудшения качества осадка.
Например, при 45 °С и плотности тока 10 А/дм2 можно получить на плоских изделиях блестящие хромовые осадки при содержании в ванне хромовой кислоты в пределах 100—500 г/л.
Однако отсюда нельзя сделать вывод, что можно произвольно менять концентрацию хромовой кислоты, что нет никакого оптимума; Прежде всего концентрация хромовой кислоты нас интересует с точки зрения электропроводности хромовых электролитов, поскольку других компонентов, которые, присутствуя в заметных количествах, в той или иной степени влияли бы на электропроводность, в них нет. Зависимость удельной электропроводности, плотности и рН раствора от концентрации хромовой кислоты показана на рис. 106.
Рис. 106. Зависимость удельной электропроводности в Ом-1 · см-1 (I), плотности в г/см3 (II) и значений рН (III) раствора хромовой кислоты при концентрации от 0 до 1000 г/л при 25° С
При 25 °С максимум электропроводности соответствует концентрации хромовой кислоты 375 г/л, а при 45 °С 450 г/л. Чтобы не возвращаться к этому вопросу, мы отметим, что с повышением температуры электропроводность хромовых ванн растет по прямой линии.
Повышая концентрацию хромовой кислоты в ванне (и одновременно повышая температуру), можно в значительной степени снизить омическое сопротивление электролита, а следовательно, и общее падение напряжения в ванне.
К таким мероприятиям приходится, в частности, прибегать при ограниченном напряжении в сети постоянного тока, если необходимо поддерживать очень большое расстояние между анодом и катодом и одновременно покрывать большие поверхности.
Однако повышение концентрации хромовой кислоты имеет и ряд отрицательных моментов.
С увеличением концентрации хромовой кислоты при прочих постоянных условиях — содержание сульфатов, плотность тока и температура — выход по току падает. Например, на стальных катодах при 25 °С и плотности тока 10 А/дм2 выход по току в ванне, содержащей 500 г/л хромовой кислоты, на 50% меньше, чем в ванне, содержащей 250 г/л хромовой кислоты.
Механические потери электролита в результате распыления выделяющимися на электродах газами и уноса выгружаемыми изделиями более ощутимы в концентрированных электролитах, чем в разбавленных.
Рабочий интервал — отношение верхней границы плотности тока к нижней, в пределах которых получаются блестящие хромовые осадки, — имеет наибольшее значение при концентрации 250 г/л CrO3.
Рассеивающая способность электролита с повышением концентрации хромовой кислоты при соблюдении постоянства соотношения концентраций ее и сульфатов уменьшается. Это происходит от того, что в более разбавленных растворах выход по току больше и меньше изменяется с изменением плотности тока.
Когда желательно получить максимальную рассеивающую способность при данной плотности тока, целесообразно работать с более разбавленными растворами.
Так как, однако, менее концентрированные растворы также и менее электропроводны, то для данной плотности тока необходимо применять более высокое напряжение.
Таким образом, для определенного (ограниченного и постоянного) напряжения более концентрированный раствор имеет лучшую рассеивающую способность. Выбор наилучшей концентрации, следовательно, зависит от условий и характера работы.
Принимая во внимание, кроме упомянутых факторов, большие потери в концентрированных растворах (выгружаемыми изделиями и разбрызгиванием) и повышенное напряжение в разбавленных растворах, обычно останавливаются на средней концентрации 250 г хромовой кислоты на 1 л воды.
Надо прибавить, однако, что концентрированные электролиты имеют то преимущество перед разбавленными, что в них отношение CrO3/SO4 не изменяется так резко, как в сильно разбавленных, в которых резкое изменение этого отношения может привести к серьезным осложнениям.
Практически при хромировании изделий с правильной, например цилиндрической, формой и при незначительном расстоянии между электродами в электролите поддерживают концентрацию CrO3 около 100— 150 г/л, а при декоративном хромировании изделий со сложной формой и расстоянии между электродами 200 мм концентрацию CrO3 повышают до 400—450 г/л.
На рис. 107 показано влияние плотности тока на выход по току (скорость осаждения хрома в час) при различных температурах и концентрациях хромовой кислоты в электролите. С повышением плотности тока выход по току повышается, но этот эффект несколько снижается при увеличении концентрации хромовой кислоты в электролите и при повышении температуры.
а — в электролите состава 250 г/л CrO3; 2,5 г/л H2SO4; CrO3:SO4=100 : 1; б — в электролите состава 400 г/л CrO3; H2SO4=4,0 г/л; CrO3: SO4=100 : 1
Полезная инфа о хромировании
Так как олдскул ассоциируется зачастую с блестючками, в виде хром-пакетов, и, к сожалению, на многих машинах не хватает хрома, предлагаю ознакомиться с собранными мною статьями воедино.
Сразу говорю, букаф будет много, и стать ориентированна на хромирование крупногабаритных деталек)Как многие знают, существует 2 приспособления для медирования, хромирования, цинкования и никелирования, это — гальваническая ванна и кисть . Т.
к хромирование больших деталей ( дисков, бамперов и тд) в ваннах — очень затратно по реактивам ( представьте какая ванна должна быть, чтобы туда поместить целый бампер), хочу сделать кисть. Конструкция — нехитрая, предлагаю в этом убедиться)
Кисть
Устройство представляет собой следующее. Основа его цилиндр 1 (смотри рисунок) из прозрачной пластмассы. Сверху у цилиндра 1 приклеена крышка 2. На ней имеются заливное отверстие 3 с пробкой и металлический контакт 4, вклеенный в крышку.Снизу в цилиндр 1 вклеена (клей «Момент») щетина 5 от кисти, затянутая шпагатом и обвернутая несколькими витками свинцовой проволоки 6.
Конец этой проволоки припаян к контакту 4. Вместо свинцовой проволоки можно использовать узкую полоску свинца, вырезанную из оболочки кабеля.Выше над щетиной 5 вклеена мембрана 7, представляющая собой кружок пенопласта (толщиной 8-10 мм), в котором проделано несколько мелких сквозных отверстий.В цилиндр заливают электролит.
К устройству подключают зарядный агрегат для аккумуляторов, позволяющий получить силу тока до 5 А.Плюс подключают к контакту 4, минус к детали, которую покрывают металлом.Через мембрану 7 и щетину 5 электролит понемногу выходит наружу. В это время своеобразной кистью натирают поверхность детали, при этом на ней начинает появляться пленка металла.
Электролит собирают и еще раз используют, разбавляя его свежим электролитом.
- Необходимо отметить, что качество подготовки деталей должно быть высоким (шлифовка, полировка, химическое обезжиривание, промывка дистиллированной водой).
- Про электролиты для разных способов обработки (цифры — г/л)
- Электролит для меднения
- Медный купорос (сернокислая медь)200
- Серная кислота50
- Этиловый спирт или фенол1-2
- Электролит для никелирования
- Сернокислый никель70
- Сернокислый натрий40
- Борная кислота20
- Хлористый натрий5
- Электролит для хромирования
- Хромовый ангидрид250
Серная кислота (уд. в. 1,84)2,5
- Электролит для цинкования
- Сернокислый цинк300
- Сернокислый натрий70
- Алюминиевые квасцы30
- Борная кислота20
- Электролит для серебрения
- Хлористое серебро свежеосажденное3—15
- Железосинеродистый калий6—30
- Сода кальцинированная20—25
- Электролит для золочения
- Хлорное золото2,65
- Железосинеродистый калий45—50
- Сода кальцинированная20—25
- Тут нужно рассмотреть разные виды хромового покрытия, так как в зависимости от концентрации веществ и плотность тока можно получить широкую гамму покрытия, как по оттенку, так и по износостойкости.
Декоративное хромовое покрытие получаеться при использовании электролита следующего состава, электролит состоит из; 350 массовых частей (м.ч.) хромового ангидрида, 3,5 м.ч. серной кислоты и 100 м.ч. воды. Температура электролита при хромировании должна быть 35÷40град. С, а плотность тока – 10÷15 А/дм2.
Износостойкое хромовое покрытие применяется для обработки деталей двигателей, редукторов, гидравлики и прочих механизмов. Его получают используя электролит следующего состава: 150 м.ч. хромового ангидрида, 1,5 м.ч. серной кислоты и 100 м.ч. воды. Температура электролита 50÷55ºС, плотность тока 45÷100 А/дм2.
Темно-голубое декоративно-защитное покрытие получается, используя электролит такого состава: 350 м.ч. хромового ангидрида, 3,5 м.ч. серной кислоты, 1 м.ч. желтой кровяной соли и 100 м.ч. воды. Температура электролита 25÷30ºС, плотность тока 5÷10 А/дм2.
Агатовое, темно-синее декоративно-защитное покрытие получается если применять электролит, состоящий из 40 м.ч. хромового ангидрида, 10 м.ч. уксуснокислого бария и 100 м.ч. воды. Температурный режим электролита 15ºС, плотность тока 25 А/дм2.
Черное декоративно-защитное покрытие получается если использовать электролит следующего состава: 250 м.ч. хромового ангидрида, 8 м.ч. уксуснокислого кальция и 100 м.ч. воды. Температурный режим электролита 25÷30ºС, плотность тока до 100 А/дм2.
Мягкое декоративное покрытие получается при обработке в электролите следующего состава: состоящем из 250 м.ч. хромового ангидрида, 7÷10 м.ч. сернокислого хрома, 3 м.ч.
борно-фтористоводородной кислоты, 100 м.ч. воды, однако можно применять и другой состав: 250 м.ч. хромового ангидрида, 3,5 м.ч. фтористого натрия и 100 м.ч. воды.
Для обоих электролитов плотность тока составляет 4÷5 А/дм2, а температура 18÷20ºС.
Электролиты нельзя долго хранить, поскольку при этом теряются первоначальные качества.
Чугунные и стальные изделия перед обработкой подогревают до рабочей температуры электролита, медные и латунные – предварительно прогревают в горячей воде, а затем под напряжением погружают в гальваническую ванну.
Алюминий и его сплавы перед хромированием покрывают прочной пленкой другого металла. Для этого нужно изделие, поверхность которого приготовлена для хромирования, погрузить в раствор такого состава:хлорное железо – 25÷35 г, концентрированная соляная кислота – 15÷20 г, вода – 1000 г. Деталь выдерживают в этом растворе 1÷2 мин, затем промывают водой и тут же приступают к хромированию.
Так же можно еще воспользоваться другим раствором: сернокислый цинк — 200 г, едкий натр – 200 г, вода – 1000 г. В таком растворе алюминиевую деталь необходимо выдержать 2÷3 мин, после этого промыть водой. В таком случае на поверхности изделия образуется тонкий промежуточный слой цинка, который обеспечит хорошее сцепление хромового покрытия с деталью.
Иногда нужно обновить хромовое покрытие на изделии. Для этого изделие нужно погрузить в электролит и на протяжении 30 с пропускать ток обратного направления. При этом поверхность старого хромового покрытия слегка растворяется и будущее хромовое покрытие надежно сцепляется со старым. При нанесении хромовых покрытий плотность тока доводят до расчитаной на протяжении 3÷5 мин.
После того как гальванический процесс завершен, изделие вынимают из электролита, промывают в теплой воде, потом нейтрализуют в 3 %-ном растворе пищевой соды, после этого снова промывают в горячей воде и сушат.
Если же нанесено твердое износостойкое покрытие, то изделие необходимо обязательно прокипятить в течение 1÷1,5 ч в большом объеме дистиллированной воды, в завершении его помещают на 2÷4 часа в сушильный шкаф с температурой 110÷130ºС.
Следует иметь в виду, что, хотя растворы и не содержат сильно ядовитых веществ, обращаться с ними во избежание ожогов и отравления следует с осторожностью. Растворы лучше всего хранить в темной стекляняной посуде с притертой пробкой.
Так же следует учитывать удельный вес кислот, в зависимости от температур. Чем больше температура — тем меньше удельный вес . 98% раствор серной кислоты имеет как раз тот удельный вес, что нам нужен.
- Так же нужно отдельно рассказать про реактивы, которыми нужно обрабатывать деталь до и после гальваники.
- Одним из самых важных условий получения качественного гальванического покрытия является предварительная подготовка пескоструйка, шлифовка, обезжиривание и изделия.
- Шлифовку осуществляют механическим способом с помощью карцовочной щетки, шлифовочных паст и наждачных шкурок.
Обезжиривание подготавливаемых деталей производят в органических растворителях: спирте, бензине, ацетоне, бензоле, трихлорэтилене.
Подготавливаемую деталь тщательно промывают в растворителях, обращая внимание на труднодоступные места к которым сложно подобраться. Показатель качественного обезжиривания — хорошее смачивание водой поверхности детали.
Изделия из чугуна и стали очень хорошо обезжириваются с помощью указанных растворов:
- Едкий натр… 10—20 гКальцинированная сода… 50 гЖидкое стекло … 5—15 г
- Вода… 1000 г
- или
- Едкий натр …50 гКальцинированная сода…30 гФосфорнокислый натрий…30 гЖидкое стекло …5 г
- Вода… 1000 г
Температура для растворов при обработки детали должна быть 60÷90 град. С. Работы нужно выполнять в защитных перчатках и фартуке, не допускать, чтобы капли раствора попадали на кожу и в глаза.
- Для изделий из цветных металлов существуют следующие растворы:
- Фосфорнокислый натрий… 10—20 гХозяйственное мыло… 10—20 г
- Вода… 1000 г
- или
- Едкий натр …10 гФосфорнокислый натрий… 50—60
- Вода… 1000 г
Рабочая температура первого раствора — 90град. С, а второго — 60град. С.
- Так же нужно деталь декапировать
- Декапирование – процесс снятия окисной пленки с поверхности металлической детали перед гальванической обработкой. В домашней мастерской можно применять такие декапирующие растворы:
- Концентрированная серная кислота… 70—80Хромпик … 2—3
- Вода… 100
- или
- Соляная или серная кислота…5Вода… 100
Ах, да. Возникает вопрос. Где взять реактивы?))Ну, вроде все, сори за многабукаф. В ближайшее время соберем установку и попробуем ченить хромануть.
Электролиты для хромирования
Основными составляющими электролитов являются хромовый ангидрид и серная кислота. Хромовый ангидрид СгО3 — плавленая кристаллическая масса вишнево-красного цвета. Растворимость в воде при 20 °С до 625 г/л. Хромовый ангидрид, оставленный на воздухе в барабане или в кусках на полу, легко соединяется с влагой воздуха, превращаясь в хромовую кислоту, и как энергичный окислитель быстро разрушает все органические вещества, с которыми он соприкасается.
Технический хромовый ангидрид может содержать до 0,4 % SO4 в пересчете на H2SO4, что следует учитывать при приготовлении и корректировании ванн хромирования.
Поэтому при зарядке сначала в ванну закладывают полностью расчетное количество хромового ангидрида, заливают водой до заданного объема и дают полностью раствориться.
После перемешивания раствора отбирают пробу для анализа на содержание иона SO4- и лишь после получения результата вводят в ванну недостающее количество серной кислоты.
Серная кислота H2SO4 (ГОСТ 4204) — химически чистая, вязкая бесцветная жидкость, плотность — 1,84 г/см3. Приливание кислоты в ванну хромирования следует производить в расчетном количестве, при энергичном перемешивании.
Стандартный электролит
Ориентировочный состав стандартного электролита содержит, г/л:
хромовый ангидрид — 150-250; серная кислота — 1,5-2,5.
При наличии целого ряда ценных свойств стандартный электролит обладает и некоторыми недостатками.
Так, он чувствителен к колебаниям температуры, допуская отклонения от рабочего интервала температур лишь в пределах ±2 °С в течение всего времени процесса хромирования, длящегося обычно несколько часов.
Если отклонение от заданной температуры превысит норму во время осаждения, то возникнут внутренние напряжения в хромовом покрытии, которые могут привести к его отслаиванию. Аналогичное действие оказывают и колебания плотности тока.
Кроме того, поддержание правильного соотношения между концентрациями хромового ангидрида и серной кислоты, равного 100:1, связано с частыми корректированиями и с введением добавок серной кислоты.
Катодный выход по току весьма низок и находится в пределах 12-13 %, вследствие чего необходимо затрачивать большое количество времени и электроэнергии для получения износостойкого слоя хрома достаточной толщины.
Саморегулирующийся электролит
Этих недостатков лишен «саморегулирующийся» электролит, который имеет следующий состав (г/л) и режим работы (ГОСТ 9.047):
хромовый ангидрид — 225-300; сернокислый стронций — 5,5-6,5; кремнефтористый калий — 18-20; хром трехвалентный — 3-10; температура, °С — 55-65; плотность тока, А/дм2 — 40-70; выход по току, % — 18.
Характерной особенностью этого электролита является, прежде всего, постоянная концентрация аниона SO2-, составляющая 2,5 г/л.
Это явление связано с тем, что сернокислый стронций и кремнефтористый калий имеют весьма ограниченную растворимость в воде и в рабочем диапазоне температур поддерживают в растворе заданную концентрацию аниона SO2-.
Так как в электролит вводится заведомо большее количество сернокислого стронция и кремнефтористого калия, то частично они находятся в виде осадка на дне ванны и частично — в растворе в виде ионов. По мере уноса раствора осадок растворяется и пополняет убыль аниона SO2-.
Электролит менее чувствителен к возможным колебаниям температур и плотностей тока, чем стандартный, и, следовательно, не вызывает отслаивания хрома при невольных нарушениях режима. Наконец, электролит позволяет при той же силе тока, что и в стандартном, производить осаждение хрома в 1,4—1,5 раза быстрее за счет более высокого выхода по току.
Несмотря на свои высокие достоинства, саморегулирующиеся электролиты не получили широкого применения, так как имеют весьма существенные недостатки, основным из которых является наличие агрессивного аниона F- в составе электролита.
Это обстоятельство приводит к быстрому разрушению свинцовой футеровки хромовых ванн, особенно по сварочным швам. В результате, взамен рольного свинца футеровку ванн необходимо производить керамикой, винипластом, пентапластом, поливинилхлоридом и прочими материалами. По этой же причине непригодны и свинцовые аноды.
Взамен им приходится применять аноды из свинцово-оловянного сплава, с содержанием олова — от 6 до 10 %.
Тетрахроматный электролит
Из электролитов, не требующих подогрева, некоторое промышленное применение получил так называемый тетрахроматный электролит, для которого рекомендуются следующий состав (г/л) и режим работы (ГОСТ 9.047):
хромовый ангидрид — 350—400; серная кислота — 2,5—3,0; едкий натр —40—60; хром трехвалентный — 10—15; температура, °С — 15—30; плотность тока, А/дм2 — 10—60; выход по току, % — 25—30.
Электролит отличается повышенной рассеивающей способностью, но хромовые покрытия имеют серый, матовый вид и в 2— 3 раза меньшую твердость, чем осадки из стандартного электролита. Поэтому хромовые покрытия из тетрахромового электролита применяют лишь в качестве защитного покрытия с использованием меди, никеля или цинка в качестве подслоя.
Для скорейшего образования трехвалентного хрома в необходимом количестве для правильной эксплуатации в представленный электролит вводят при приготовлении до 0,5-0,6 г/л сахара.
Электролит менее агрессивен, чем стандартный, и в нем можно непосредственно хромировать детали из латуни, цинковых сплавов и других химически нестойких металлов.
Так как электролит не требует подогрева, то в качестве поплавков для предохранения электролита от уноса в вентиляционные отсосы можно использовать кусочки дерева, пропитанные парафином. В связи с тем, что плотности тока при хромировании весьма велики, электролит может перегреваться выше допустимых температур (23-24 °С).
Электролит для реверсирования
При электроосаждении периодическое изменение направления постоянного тока существенно изменяет некоторые свойства покрытий. Одна из характерных особенностей хромирования с применением реверсирования тока — возможность получения покрытия толщиной 800 мкм и более с малыми внутренними напряжениями. Хромирование проводят при следующем составе (г/л) и режимах:
хромовый ангидрида — 200-250; серная кислота — 2-2,5; температура электролита, °С — 50-60; катодная плотность тока, А/дм2 — 120 длительность катодного периода, мин — 1-5; длительность анодного периода, с — 5-25.
Реверсирование позволяет ускорить процесс осаждения хрома в 1,5-2 раза по сравнению с обычными электролитами.
При покрытии деталей хромом в проточном электролите при тех же плотностях тока возможно получить осадок высокого качества и значительной толщины. Процесс нанесения покрытия при этом ускоряется в 6-10 раз по сравнению с обычным хромированием.
С увеличением скорости протекания электролита от 0 до 200 см/с микротвердость осажденного металла повышается от 7000 до 10000 МПа при ведении процесса с плотностью тока 45 А/дм2 и температуре электролита 45 °С.
Равномерность осаждения и износостойкость хрома при наращивании в проточном электролите выше, чем при хромировании в непроточном электролите. Особенно эффективно применение проточного электролита для наращивания внутренних поверхностей деталей.
К типу многослойных покрытий может быть отнесено так называемое двухслойное хромовое покрытие. Последнее получают при нанесении различных осадков хрома с изменяющимися свойствами. Если необходимо защитить деталь от коррозии при одновременном увеличении ее износостойкости, наносят два слоя хрома: нижний — беспористый молочный и верхний — блестящий.
Таблица 5.2. Скорость наращивания хрома, мкм/ч.
| Плотность тока, А/дм2 | Катодный выход по току, % | |||
| 12 | 14 | 16 | 18 | |
| 20 | 11,6 | 13,5 | 15,5 | 17,5 |
| 40 | 23,2 | 27,0 | 31,0 | 35,0 |
| 60 | 34,9 | 40,6 | 46,5 | 52,5 |
| 80 | 46,5 | 54,2 | 62,0 | 70,0 |
| 100 | 58,1 | 67,7 | 77,3 | 86,9 |
Слой молочного хрома толщиной 15 мкм осаждают при температуре 70 °С и плотности тока 30 А/дм2.
Затем непромытая деталь переносится в ванну с более низкой температурой электролита, где на матовый слой наносится слой блестящего износостойкого хрома толщиной 35 мкм и более.
Температура электролита — 50 °С, плотность тока — 50 А/дм2. Хромирование производят в двух ваннах с электролитом одинакового состава (250 г/л хромового ангидрида и 1-5 г/л серной кислоты).
Скорость наращивания хрома ориентировочно можно определить по данным табл. 5.2.
Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:
Электролитическое хромирование
Самое важное в пуске хромовой ванны
– не допустить избытка или
недостатка серной кислоты. Не следует
приливать в ванну сразу все
рассчитанное количество серной кислоты, так как обычно хромовый ангидрид сам содержит в качестве примеси H2SO4, избыток которой явится причиной плохой работы ванны (черные пятна непокрытой поверхности и т.д.).
Недостаток серной кислоты также вызывает образование пятен, но эти пятна имеют коричневый оттенок. В ванну приливают сначала половину рассчитанного количества кислоты, затем завешивают аноды и включают ток. В качестве катодов берут какие-нибудь чистые стальные детали или пластинки и устанавливают в ванне плотность тока и температуру, соответствующие осаждению блестящего покрытия.
Если получается блестящий осадок серебристого цвета и хром равномерно покрывает деталь, то кислоты больше не добавляют. Если же на хромированной поверхности имеются белые или черные точки (в виде зернышек мака), следует добавить еще половину оставшегося количества серной кислоты.
Иногда необходимо приливать все рассчитанное количество H2SO4 или даже больше, пока не будут устранены черные точки; после этого ванна готова к работе.
Анализ
хромовой ванны на содержание CrO3 и H2SO4 делают 1-2 раза в неделю, в зависимости от загрузки ванны и сложности выполняемой работы. Анализы на содержание Cr2O3, железа и других примесей делают не реже одного раза в месяц.
Избыток Cr2O3 (более 8 г/л) и особенно железа суживает интервал блестящих осадков хрома, делает их матовыми, шероховатыми и хрупкими. При снижении в этом случае содержания серной кислоты наблюдается улучшение осадка, но ванна работает только при плотности тока 25-40 а/дм2.
Такое же влияние оказывает избыток соединений и других металлов (медь, цинк, алюминий, натрий и др.). Допустимое содержание серной кислоты – минимальное 0,5%, максимальное 2% от содержания хромового ангидрида. Содержание соединений железа – до 10 г/л, азотной кислоты – 0,2 г/л. При содержании меди 8-10 г/л ванна выходит из строя.
Наиболее вредной является примесь азотной кислоты, небольшие количества которой вызывают темные, недоброкачественные осадки. При загрязнении ванны органическими примесями (масло) электролит приобретает зеленый цвет.
Таблица 2
Виды
осадков хрома
при различных
режимах
| Тип ванн | Состав электролита, в г/л | Температура электролита, в оС | Вид осадков хрома | ||||
| Молочный | Блестящий | Матовый | |||||
| CrO3 | H2SO4 | Cr2O3 | Плотность тока, в а/дм2 | ||||
| Низкой концентрации | 150 | 1,5 | 3 | 40 | 8 | 18 | 40 |
| 45 | 12 | 25 | 50 | ||||
| 50 | 15 | 30 | 60 | ||||
| Средней концентрации | 250 | 2,5 | 4 | 40 | 6 | 10 | 20 |
| 45 | 8 | 15 | 30 | ||||
| 50 | 10 | 20 | 40 | ||||
| Высокой концентрации | 350 | 3,0 | 5 | 40 | 4 | 8 | 15 |
| 45 | 5 | 10 | 18 | ||||
| 50 | 6 | 15 | 25 |
Ванны низкой концентрации
имеют узкий рабочий интервал, но высокий выход по току и хорошую кроющую способность. Возможно применение больших плотностей тока.
Однако состав электролита вследствие малой концентрации легко изменяется, и раствор требует постоянной корректировки. Осадки, полученные из таких ванн, склоны к наростам на краях и обладают повышенной твердостью.
Электролиты малой концентрации наиболее пригодны для твердого хромирования.
Ванны средней концентрации
дают блестящие осадки в более широком интервале, но имеют более низкий выход по току. Кроющая способность ванн удовлетворительная. Применяемые плотности тока – в пределах 25-35 а/дм2. Раствор устойчив и колебания режима ванн незначительны. Осадки твердые, более равномерные, менее склонные к отслаиванию.
Ванны высокой концентрации имеют широкий рабочий интервал, но еще более низкий выход по току. Кроющая способность ванн несколько понижена. Применяемые обычно плотности тока составляют 10-20 а/дм2. Раствор отличается постоянством. Осадки менее твердые и весьма равномерные. Эти ванны применяют только для защитно-декоративного хромирования.
Аноды и уход за ними
В ванне хромирования с обычным
составом электролита применяют
аноды из свинца или сплава свинца с сурьмой, состоящего из 92-93% свинца и 8-7% сурьмы.
В процессе электролиза поверхность анодов покрывается темной перекиси свинца и оранжевого хромовокислого свинца. Образование хромовокислого свинца протекает особенно энергично во время перерывов в работе.
Поэтому при длительных простоях ванны анод извлекают из электролита и опускают в воду.
Аноды периодически очищают от плохо проводящей ток пленки путем крацевания стальными
щетками, доводя их поверхность до металлического блеска.
Чтобы облегчить удаление твердой пленки, аноды обрабатывают в разбавленной соляной кислоте (1:1) или в горячем (50-60оС) растворе едкого натра, содержащем 100 г/л NaOH, и промывают водой. Разрыхленная таким путем пленка легко удаляется щетками.
Период между двумя чистками анодов составляет 10-15 дней при нанесении декоративных покрытий и работе на малых плотностях тока и 6-10 часов при нанесении износостойких покрытий и непрерывной работе при высоких плотностях тока.
Как правило, аноды для хромирования наружных поверхностей деталей имеют
форму полосы шириной 5-8 см. и толщиной 3-6 мм.
При покрытии внутренней поверхности цилиндрических деталей анодам придают форму
цилиндра. Для цилиндров небольшого диаметра (до 50-60 мм.
) применяют сплошные литые цилиндрические аноды из сплава свинца с сурьмой или оловом.
При хромировании цилиндров большого размера, например цилиндров двигателей внутреннего сгорания диаметром от 80 до 800 мм. и более, для уменьшения веса аноды делают пустотелыми.
На
окислительно-восстановительные процессы оказывает влияние также и
площадь анодов или анодная плотность
тока. С точки зрения окислительной
способности анодов лучше поддерживать на них низкую плотность тока. В табл. 3 приводятся результаты параллельного испытания при одинаковых условиях железных и свинцовых анодов разной площади.
Таблица 3
Результаты
испытаний железных и свинцовых анодов в хромовом электролите
| Отношение анноной площади к катодной | Анодный материал | Содержание хрома, г/л | |
| начальное | конечное | ||
| 1:3 | Свинец | 0,46 | 0,15 |
| Железо | 0,46 | 1,24 | |
| 3:1 | Свинец | 0,46 | 0,05 |
| Железо | 0,46 | 0,93 |
Из
данных таблицы видно, что по сравнению
с материалом площадь анодов незначительно
влияет на конечное равновесие.
Корректирование электролита
Состав
хромовокислых электролитов в процессе электролиза непрерывно изменяется. Поддержание постоянной концентрации CrO3 и H2SO4 в электролите осуществляется путем периодического введения в него новых порций хромового ангидрида и серной кислоты.
Количество добавляемого в ванну CrO3 определяется на основании удельного веса электролита или по результатам анализа. При непрерывной работе ванны добавление CrO3 осуществляется ежедневно. Корректирование электролита серной кислотой производится значительно реже.
Один раз в 7-10 дней электролит подвергают анализу и на основании его рассчитывают недостающее количество серной кислоты и вводят ее в электролит. После этого электролит тщательно перемешивают и дают ему отстояться.
При высоком содержании серной кислоты в электролите избыток ее необходимо удалить.
В процессе электролиза концентрация хрома в электролите может
повышаться или понижаться в зависимости
от соотношения площади катода и
анода. При хромировании деталей, площадь покрытия которых больше площади анода, например при хромировании внутренней поверхности цилиндра, концентрация хрома в электролите постепенно возрастает.
Если же площадь детали – катода значительно меньше площади анода, что имеет место при хромировании наружных поверхностей деталей, то содержание хрома в электролите понижается. Чтобы не допускать значительного увеличения концентрации хрома в электролите, отношение между катодной и анодной поверхностями рекомендуется поддерживать в пределах от 1:1 до 1:2.
Если содержание хрома все же не соответствует норме, то необходима проработка электролита током.
При хромировании вода из электролита быстро испаряется, что видно по снижению уровня электролита в ванне. Поэтому
через каждые 2-3 часа работы в ванну
добавляется недостающий объем воды.
При этом используется промывная вода из ванны улавливания хромового ангидрида.
В этой ванне производится первая промывка деталей после хромирования, что позволяет уловить большую часть хромового электролита, выносимого из ванны.
Нарушение состава ванны и большие потери хромовой кислоты, достигающие примерно 30%, происходит вследствие уноса мельчайших капелек электролита газами, выделяющимися на электродах в процессе электролиза.
При длительном процессе хромирования значительного сокращения потерь достигают путем создания на поверхности электролита слоя, состоящего из небольших кусочков пенопласта (объемом 3-5 см3) или небольших закрытых стеклянных, полихлорвиниловых или полиэтиленовых трубочек. Толщина такого слоя составляет 3-5 см.
Значительному снижению уноса хромового ангидрида в вентиляционную систему и уменьшению потерь электролита при выгрузке деталей из ванны способствует продукт «хромин». Хромин вводится в обесточенную ванну в виде таблеток из расчета 3 г/л.
, что приводит к обильному пенообразованию. После растворения таблеток пена может исчезнуть и появиться вновь при включении тока.
Применение хромина позволяет снизить расход хромового ангидрида на корректирование электролита на 50%, а также значительно улучшить рассеивающие способности электролита.
Влияние примесей
Хромовые
электролиты мало чувствительны
к присутствию небольших количеств
примесей других металлов. В процессе работы в электролите накапливаются
железо, медь и некоторые другие металлы. Железо по мере накопления в электролите суживает интервал получения блестящих осадков.
Допустимое содержание железа в электролите 8-10 г/л. На практике иногда допускают значительное превышение этой величины (в 2-2,5 раза), но при этом снижается выход хрома по току. Удалить железо из хромового электролита практически невозможно.
Поэтому электролит с большим содержанием железа обычно заменяют новым.
Медь, цинк и другие металлы оказывают
действие, подобное железу. Содержание меди в электролите допускается 5-7 г/л.
Вредное действие оказывает на процесс хромирования азотная кислота. Даже при малых количествах HNO3 в электролите (около 0,1-0,2 г/л) осадки хрома получаются темные. Наряду с этим свинцовая обкладка ванны при воздействии на нее даже небольших порций азотной кислоты, содержащейся в электролите, заметно разрушается.
Особенности подготовки деталей
Перед хромированием все детали подвергаются механической и химической обработке. Порядок выполнения основных операций, связанных с подготовкой поверхности
деталей к покрытию, для всех видов
хромирования является общим:
- механическая обработка поверхности (шлифование или полирование);
- промывка органическими растворителями для удаления жировых загрязнений и протирка тканью;
- заделка отверстий и изоляция участков поверхности детали, не подлежащих хромированию;
- монтаж подвески;
- обезжиривание;
- промывка в воде;
- декапирование;
- подвешивание деталей и анодов в ванну;
- электролиз.
Механическая
обработка. Механическая обработка деталей пред покрытием осуществляется в соответствии с классом чистоты, установленным для готовой продукции.
Поверхность детали перед защитно-декоративным покрытием должна быть тщательно
отполирована. Полирование перед
хромированием не рекомендуется вести при больших скоростях вращения круга или очень жирной пасте.
При нанесении покрытий большой толщины выступающие части деталей – углы и ребра рекомендуется округлять, что предупреждает образование хрупких легко обламывающихся наростов хрома.
Заделка отверстий и изоляция поверхности. Хромирование деталей с открытыми отверстиями приводит к тому, что участки поверхности вокруг отверстий остаются не покрытыми хромом. Избежать этого можно путем заделки отверстия каким-либо стойким в электролите материалом – свинцом, текстолитом и др.
Участки детали, не подлежащие хромированию, а
также подвески за исключением мест контактов должны быть изолированы. Изоляционные материалы, применяемые при хромировании, должны быть химически стойкими в обезжиривающих растворах и должны выдерживать, не разрушаясь, катодную обработку в хромовом электролите при температуре 50-70оС в течение длительного времени.
Загрузка...
