Хромування триває 3 години.
Удосконаленням в технології хромування є впровадження саморегульованої швидкісної ванни для хромування , що відноситься до категорії стандартних електролітів з концентрацією СrО3 в межах 200-300 г / л , але з каталізатором у вигляді кремній фтористих сполук , які мають обмежену розчинність в електроліті і вводяться в надлишкової концентрації , чим досягається автоматичне регулювання складу ванни.
У ваннах для хромування з хромовою кислотою майже завжди застосовують нерозчинні свинцеві аноди . Що виникає на них плівка перекису свинцю виконує корисну функцію по окисленню безперервно утворюється в ванні тривалентного хрому до хромової кислоти , завдяки чому забезпечується необхідне зниження концентрації тривалентного хрому в електроліті . Виготовляти аноди з чистого свинцю не рекомендується , так як електроліт роз'їдає чистий свинець з утворенням хромату свинцю у вигляді шламу. Для виробництва анодів краще застосовувати сплав свинцю з сурмою , що володіє і більшою міцністю , і підвищеним опором корозії. З існуючих матеріалів найбільш придатними для анодів вважають сплав свинцю з 7% Sn . В окремих випадках , коли потрібно міцна і жорстка конструкція анодів , їх роблять із заліза , але їх тривале вживання призводить до накопичення заліза у ванні. Чисте залізо протистоїть корозії набагато краще м'якої сталі , проте залізні аноди рекомендується освинцьовувати .
У процесі хромування електроліт забруднюється домішками заліза , міді , цинку , натрію і утворюються тривалентних іонів хрому. Утворенню тривалентних іонів хрому сприяє велика величина відносини площі катода до площі анода . Тому концентрацію таких іонів можна знизити установкою великих анодів або періодичною роботою ванни з слабкою катодною площею . Забруднення іншими металевими катіонами шкідливо підвищує електричний опір ванни , але незначні їх домішки допустимі.
Недолік ванн для хромування полягає в тому , що вони мають слабку розсіювальну здатність , внаслідок чого для нанесення покриттів необхідно використовувати спеціальні методи дозволяють хромувати деталі рівномірно по всій поверхні.
Найпоширенішими електролітами хромування є електроліти , що складаються з окису хрому і сірчаної кислоти. Вони бувають розбавлені , стандартні і концентровані . Показано в Таблиці.3..
Таблиця.3.
| номер ванни | CrO3, г/л | Каталізатор або добавка, г / л | Температура, ° С | Щільність струму, А/дм 2 | Вихід по струму,% |
| 1 | 130-175 | 1,3 - 1,75 H2SO4 | 40-70 | 15-105 | 16-18 |
| 2 | 220-250 | 2,2 - 2,5 H2SO4 | 40-70 | 15-105 | 12-14 |
| 3 | 275-300 | 2,75 - 3,0 H2SO4 | 40-70 | 15-105 | 8-10 |
2.4.2.д) Багатошарове хромування
Встановлено, що зчеплення "твердого" хромового покриття з основним металом, зазвичай зі сталлю, можна значно підсилити, якщо тверде покриття наносити не прямо на такий метал, а на підшар порівняно м'якого хрому. Для цього в електроліті, що містить який- небудь елемент, який стоїть в електрохімічному ряді напруг нижче хрому, осаджують м'який підшар хрому. Підходящою добавкою служить залізо, що вводиться в концентрації 20-30 г / л у звичайний хромовий електроліт, який містить 250-350 г / л СrО3 з відношенням СrO3: SO4 100:1. У такій ванні при 40 ° С осідає набагато більш м'який підшар, ніж у стандартному електроліті при однакових умовах. Такий підшар, що характеризується чудовим зчепленням з підкладкою, утворює гарну основу, на яку згодом осаджують шар твердого хрому. Таким способом можна досягти гарного зчеплення хромового покриття навіть з азотованою сталлю, що вважається непридатною для хромування.
2.4.2.е) Хромування без тріщин.
Шляхом регулювання температури, концентрації і відносини каталізатор хромова кислота з електроліту можна осаджувати тонкі шари хрому, майже не мають тріщин. Це можна зробити осадженням і зі звичайної ванни (СrО3, Н2SО4), і зі змішаної саморегульованої ванни з каталізатором.
Такі хромові покриття володіють підвищеним опором механічному удару і застосовуються у випадках, де потрібне поєднання опору корозії з зносостійкість. Вказують на взаємозв'язок між температурою ванни і концентрацією при осадженні без тріщин хромованих покриттів. При концентрації 250г / л СrО3 температура ванни повинна становити 55-60 ° С, а при концентрації 400 г / л ванну необхідно підтримувати вже при температурі 45 ° С.
2.4.2.е) Твердість хромованої поверхні
Для всіх густин струму найбільша твердість появлялася на межі між областями II і III, тобто там, де осідають покриття з максимальним блиском і самим упорядкованим розташуванням зерен.
За іншими джерелами твердість хрому залежить від температури електроліту і щільності струму трохи в іншому діапазоні. Характер цієї залежності наведений на малюнку. (2.4.2.е)
Рис. (2.4.2.е)
Питання про вплив складу ванни на твердість хромових покриттів був досліджений вченими, що встановили, що м'які і піддаються обробці різанням хромові опади, можуть осідати в стандартній ванні для хромування (СrО3: SO4) з добавками Fe3 + або Al3 +. Одночасного осадження заліза і алюмінію з хромом не простежується. Встановлено, що покриття такої твердості можна осадити з більш простого розведеного електроліту зі складом: 50г / л СrO3 і 0,5 г / л SО4.
Ймовірно, що велика твердість електролітичного хрому пояснюється як подрібненням кристалітів, так і деспергіруванням гідратованої окису, а зменшення твердості при сильному відпалі породжується сукупною дією рекристалізації, зростання зерен і супутнім укрупненням частинок окису.
Різні види хромованих покриттів мають такі значення твердості: блискуче і сріблясто-матове - 7500-11000 МПа; молочне - 5400-6000 МПа; сіра-3500-4000 МПа; відпаленого хром - 3500-4000 МПа. Найбільш тверді хромові покриття значно перевищують за твердості загартовані (5000 МПа) і азотований (7500 МПа) сталі.
2.4.2.ж) Вплив термічної обробки
На малюнку наведено залежності зміни твердості від тривалості відпалу при різних температурах.
Це питання має важливе значення, оскільки він визначає придатність хромованих металів нести службу при високих температурах. Оскільки покриття наноситься при відносно низькій температурі, взаємної дифузії хрому в основний метал і цього металу в хром не відбувається, так що розділ між ними різко розмежований. Різне розширення покриття і основного металу при нагріванні і охолодженні локалізується сильніше і тому представляє велику небезпеку для такого покриття, ніж тоді, коли основний метал відділений від покриття з поступово змінюються складом.
2.4.2. з) Пластичність хромованого покриття
Пластичність електролітичного хрому істотно залежить від режиму хромування. Тендітні осади хрому (блискучі і матові) характерні для низьких температур електроліту і високих густин струму. Більш пластичні покриття виходять при високих температурах і низьких щільності струму (молочні осади). Блискучі, матові і молочні осади хрому переносять без руйнування пружні деформації основного металу, сталі. Але вже при незначній пластичної деформації блискучі і матові осади розтріскуються, в той час коли молочні осади в цих умовах не руйнуються.
2.4.3. Аноди для хромування.
Для хромування застосовують нерозчинні аноди , зі сплаву свинцю з оловом або сурмою . Чистий свинець менш придатний , так як він більш схильний до покриття товстої і погано проводить плівкою хромату свинцю. У гальванічних майстерень , зайнятих хромуванням , застосовують переважно сплав PbSb7 , що містить 7% Sb .
Форма анода впливає на його роботу у ванні. Кращими є круглі або овальні аноди , які проте необхідно відливати самостійно. При необхідності застосовують плоскі аноди шириною ~ 50 мм і товщиною 10-15 мм. Тонкі і широкі аноди з технічної точки зору невигідні, оскільки на їх задній поверхні важко отримати анодний струм, необхідний для підтримки анода в активному стані.
Закріплення анода на штанзі має істотне значення. Часто застосовуваний спосіб, що полягає в загині анода і навішуванні на штанзі не забезпечує хорошого проходження струму. До анода слід міцно припаяти гак з мідної смуги шириною ~ 30 мм і товщиною 6-8 мм з різьбою під гвинт для притиску його до плоскої струмового штанзі. Корисно покрити з'єднання хімічно стійким лаком.
Нові аноди слід формувати таким чином. На катодну штангу навішують сталеві смуги , включають струм , додають напругу до 5 В , а на анодних штангах розміщують аноди один за іншим , підвищуючи поступово напруга до 8 В. У цих умовах проводять електроліз протягом години , що достатньо для утворення шару діоксиду свинцю чорно - бронзового кольору , характерного для анодів , що працюють нормально .
Якщо на анодах утворюється жовтий наліт , то його слід усунути , спочатку пом'якшуючи в 25 %-ном розчині кухонної солі , протягом ночі , потім , усуваючи шлам сталевими щітками. При сухій очищенню анодів утворюється дуже шкідлива для людського організму пил. Очищені аноди, як і нові, обробляють струмом під великою напругою.
У разі тривалої перерви в роботі, наприклад, з нагоди відпочинку, аноди слід вийняти з ванни, промити і протерти волосяний щіткою, висушити і залишити на повітрі. Під час більш коротких перерв у роботі, наприклад, протягом ночі, вилучення анодів обтяжливо, тому їх залишають у ванні, а перед початком хромування активують, тобто працюють ~ 30 мін.при напрузі 8 В після навішування на катодного штанзі сталевих листів або прутків.
Допоміжні аноди виготовляють з легко пластичного тонкого свинцевого листа або свинцевого дроту. Іноді допоміжні аноди виготовляють із сталі або нікелю, але вони служать один раз, так як сильно труяться під час електролізу людського організму пил. Очищені аноди , як і нові , обробляють струмом під великою напругою .
У разі тривалої перерви в роботі , наприклад , з нагоди відпочинку , аноди слід вийняти з ванни , промити і протерти волосяний щіткою , висушити і залишити на повітрі. Під час більш коротких перерв у роботі , наприклад , протягом ночі , вилучення анодів обтяжливо, тому їх залишають у ванні , а перед початком хромування активують , тобто працюють ~ 30 мін. при напрузі 8 В після навішування на катодного штанзі сталевих листів або прутків .
Допоміжні аноди виготовляють з легко пластичного тонкого свинцевого листа або свинцевого дроту . Іноді допоміжні аноди виготовляють із сталі або нікелю , але вони служать один раз , так як сильно труяться під час електролізу .
2.4.4. Вплив домішок.
Під час роботи хромової ванни в електроліті можуть накопичуватися залізо,мідь і деякі інші метали.
Залізо в міру нагромадження в електроліті (головним чином внаслідок анодного декапірування сталевих і чавунних деталей), подібно тривалентного хрому, звужує інтервал отримання блискучих опадів. Допустимий вміст заліза в електроліті 8-10 г/л. На практиці іноді вміст заліза в електроліті досягає 20-250 г/л, але при цьому сильно знижується вихід хрому по струму. Вилучити з хромового електроліту надзвичайно складно. Тому електроліт з великим вмістом заліза зазвичай заміняють новим.
В даний час є вказівки на можливість осадження заліза жовтою кров'яною сіллю. Передбачається, що реакція між жовтою кров'яною сіллю і залізом, що знаходяться в хромовому електроліті у вигляді окисної сірчанокислої солі, протікає по наступному рівнянню:
3K4Fe (CN) 6 + 2Fe2 (SO4) 3 = Fe4 [Fe (CN) 6] 3 + 6K2SO4
Для видалення заліза жовтою кров'яною сіллю, взяту з розрахунку 5,6 г на 1 г заліза в електроліті, розчиняють в малому обемі води і при перемішуванні вливають в електроліт невеликими порціями. Утворює осаду берлінської блакиті дають відстоятися, після чого електроліт обережно зливають. При цьому важливо уникати введення надлишку жовтої кров'яної солі, у присутності якого не утворюється осад берлінської блакиті.
Дія, подібна залізу, надають мідь, цинк та інші метали.
Зміст міді в електроліті допускається 5-7 г/л.
Необхідно мати на увазі, що ванни хромування мало чутливі до домішок інших металів. Тому при неполадки в роботі ванни не слід шукати причину в забрудненні її тими чи іншими сполуками металів.
Безумовно вчергову дію на процес хромування надає азотна кислота. Навіть при малих кількостях HNO3 в електроліті, близько 0,1-0,2 г/л,осади хрому виходять темні. Тому домішка азотної кислоти в електроліті не допускається.
3. Матове (тверде) хромування.
3.1. Хромування.
Хромування – це процес напилювання з допомогою електроліту, в який занурені тверді неорганічні речовини, такі як сульфіди, карбіди, нітриди, бориди та ін. Це дає можливість підвищити фізико-технічні показники виробів: стійкість до зношування, жаростійкість, твердість поверхні. Хромування використовується в багатьох галузях промисловості та машинобудуванні. Даний процес використовують на сервісних автостанціях для фарбування кузова автомобіля та нанесення шару на металічні поверхні мотоциклів та інших засобів для пересування. Це покриття є не лише практичним, але й приємним на вигляд, тому його використовують, як з декоративною метою, так і для покращення властивостей металу, який піддається обробці.
3.2.Промислове застосування
У промисловості хромування використовується для зниження тертя, підвищення зносостійкості, підвищення корозійної стійкості, підвищенні твердості. Цей процес забезпечує підвищену стійкість сталі до газової корозії при температурі до 800 °C, високу корозійну стійкість в таких середовищах, як вода, морська вода і азотна кислота. Хромування сталей містять понад 0,3 —0,4% С. Твердість хрому становить від 66 до 70HRC. Товщина хромового покриття зазвичай становить від 0,075 до 0,25 мм, але зустрічаються і товстіші, і більш тонкі шари. Поверхневі дефекти при хромування посилюються і поверхня підлягає подальшій обробці, так як хромування не дає ефекту вирівнювання.
Хромування використовують для деталей паросилового обладнання, пароводяної арматури, клапанів, вентилів, патрубків, а також деталей, що працюють на знос в агресивних середовищах.
3.3. Тверде хромування і його вигляд.
У гальванотехніці існує два види хромування: тверде (зносостійке) і захисно-декоративне. Причому, покриття типізуються не за фізичними властивостями, а за функціональним призначенням. Безпосередньо на сталь накладається твердий хром товщиною 10-300 мкм. Призначення твердого хрому - підвищення твердості і зносостійкості вироба, а також - утримання мастильних матеріалів. Фізично твердий хром може бути менш твердим і зносостійким, ніж декоративне покриття. Сьогодні багато виробників, що пропонують твердий хром в якості декоративного, хоча таке покриття зазвичай програє як у захисних (при малій товщині осаду), так і декоративних властивостях.
4. Список літератури
1. Бартл Д., Мудрох О. Технологія хімічної та електрохімічної обробки поверхні металів. - М.: Машгиз, 1961.-712 с.
2. Блискучі електролітичні покриття / За ред. Ю. Ю. Матуліс. - Вільнюс: Мінтіс, 1969. - 613 с.
3. Вишницький А. А., Шапіро Л. М. Анодно-абразивна обробка в барабанах. - Л.: Ленингр. будинок наук. - Техн. пропаганди, 1972. - 18 с.
4. Вячеславов П. М. Нові електрохімічні покриття. - Л., Лениздат, 1972.-248 с.