Материал: Основы гальванотехники П. М. Вячеславов. 1960- 9 Мб

300° уменьшается незначительно. Однако при даль­ нейшем повышении температуры твердость начинает заметно падать.

Электролитический хром обладает также низким коэффициентом трения.

Высокая твердость, низкий коэффициент трения, жаростойкость и высокая коррозийная устойчивость обеспечивают деталям, покрытым хромом, высокую износоустойчивость.

Хромирование широко применяют для повышения износоустойчивости мерительного инструмента, калиб­ ров, режущего инструмента (свёрла, развертки и т. п.), пресс-форм, трущихся деталей приборов и машин.

Хромирование широко применяется в производстве отражателей. Хотя коэффициент отражения света

ухрома ниже, чем у серебра, но он сохраняет свое постоянство в течение длительного времени, в то время как серебро тускнеет и коэффициент отражения света

унего становится ниже, чем у хрома.

2. Условия электролитического осаждения хрома

Осаждение хрома производится на практике из электролита, содержащего в качестве основного ком­ понента не соль хрома, как в большинстве гальвани­ ческих процессов, а хромовый ангидрид. Водный рас­ твор хромового ангидрида представляет собой силь­ ную кислоту — хромовую. Электролиз в растворах хромовой кислоты осуществляется с нерастворимыми анодами, которые изготовляют из свинца или сплава свинца с сурьмой (5—6% сурьмы), обладающего по­ вышенной химической устойчивостью в электролите.

Применение растворимых анодов из металлического хрома нецелесообразно. Во-первых, хромовые аноды переходят в раствор в виде ионов различной валент­ ности, что затрудняет работу ванны; во-вторых, анод­ ный выход по току в 6—8 раз выше катодного, а это приводит к накоплению хрома в электролите.

Осаждение хрома из раствора одной хромовой ки­ слоты невозможно, так как в этом случае на поверх­ ности катода образуется плотная пленка основных хромовокислых соединений, препятствующая отложе-

нию хрома на катоде. Прибавление к раствору хро­ мового ангидрида серной кислоты вызывает разрых­ ление пленки и облегчает осаждение металлического хрома.

Очень важно соблюдать определенное весовое со­ отношение между хромовым ангидридом и серной кислотой: хромового ангидрида по весу в электролите должно содержаться в 100 раз больше, чем серной кислоты.

Процесс хромирования отличается чрезвычайно низ­ ким катодным выходом по току (8 — 16%). Основная часть электрической энергии расходуется на побоч­ ные процессы. К ним относятся: электролиз воды, сопровождающийся выделением газов — водорода на покрываемых изделиях и кислорода на анодах, и вос­ становление шестивалентного иона хрома до трехва­ лентного иона на катоде и обратное окисление трех­ валентного иона хрома до шестивалентного на аноде.

Содержание хромового ангидрида в электролите может колебаться в широких пределах без сущест­ венного влияния на качество покрытия. В гальвано­ технике обычно применяют электролиты, содержащие хромовый ангидрид в количестве 150—250 г/л.

Увеличение концентрации хромового ангидрида по­

с повышением содержания СгО3 ухудшается рассеи­ вающая способность электролита.

Процесс хромирования в очень сильной степени зависит от температуры и плотности тока. Оба эти фактора влияют также на структуру, свойства и внеш­ ний вид хрома.

Температура и плотность тока оказывают сильное влияние на выход по току. С повышением темпера­ туры выход по току снижается, а с повышением плот­ ности тока — возрастает. Оба эти фактора тесно взаи­ мосвязаны. Каждой температуре соответствует опре­ деленный интервал плотностей тока, при котором получаются блестящие осадки хрома. При более низ­ ких температурах получаются серые осадки хрома, при более высоких — молочные.

114

На рис. 6 изображены примерные границы режи­ мов электролиза, разделяющих серые, блестящие и мо­ лочные осадки хрома. Если плотность тока слишком низка для применяемой температуры, то хром прак­ тически не выделяется (в этих условиях протекают только побочные процессы). Поэтому в процессе хро-

СЭ

е

Сэ

Е

са

С5

Температура, °C

Рис. 6. Зоны хромовых покрытий:

I — блестящий хром; II — молочный хром;

III — серый хром.

мирования применяют весьма высокие плотности тока

(10—100 а/дм2).

Как уже отмечалось, при уменьшении температуры увеличивается катодный выход по току, но одновре­ менно наблюдается сильное увеличение хрупкости осадков хрома. Поэтому обычно температуру электро­ лита не снижают менее 45° С. Температура и плотность тока оказывают сильное влияние на одно из самых важных свойств электролитического хрома — его твер-

дость. На рис. 7 показана зависимость твердости осад­ ков хрома от температуры и плотности тока. Все кривые имеют максимум твердости, смещающийся в сторону более высоких температур с повышением

л

1100 г

Рис. 7. Влияние температуры и плотности тока на микротвердость хромовых осадков:

А— микротвердость (в кг/мм2); Б — температура электролита (в °C).

Состав электролита (в г/л): СгОз — 250, SO4 — 2,5. Плотность тока DK (в а/дм2): Г - 10; II - 20; III - 30; IV - 50; V - 100;

VI - 150; VII - 200; VIII - 250; IX — 300; X - 350; XI - 400;

XII - 500.

плотности тока. Таким образом, изменяя режим элек­ тролиза, можно получить осадки хрома различной твердости в пределах 500-1000 кг/мм2.

В процессе осаждения хрома при определенных режимах электролиза происходит образование тре­ щин. Блестящие осадки хрома характеризуются густой сеткой трещин (рис. 8, а). Молочные осадки трещин не

116

+ медь (осажденная в ки слом электролите) -|- никель -[- 4- хром;

2) никель + медь (осажденная в кислом электро­ лите)-)- никель -[-хром.

Блестящие хромовые покрытия могут быть полу­ чены непосредственно из ванны только при условии тщательной полировки поверхности изделий перед хромированием. Учитывая это, а также и то обстоя­ тельство, что матовые хромовые покрытия с большим трудом поддаются полировке, необходимо предвари­ тельно произвести полировку меди и никеля.

3002—58. Несмотря на незначительную толщину осадка хрома (1—2 мк) при хромировании по никелевому подслою, он оказывает на покрытие положительное влияние вследствие большей по сравнению с никелем твердости, износоустойчивости и химической стой­ кости.

Для приготовления электролита рассчитанное ко­ личество хромового электролита загружается в хро­ мовую ванну и заливается водой, подогретой до 60—80°. Раствор тщательно перемешивают и опреде­ ляют содержание хромового ангидрида по удельному весу. С этой целью отбирают пробу электролита, до­ водят ее до температуры 18° и определяют удельный вес с помощью ареометра. Для перевода данных отсчета по шкале ареометра на концентрацию хро­ мового ангидрида в раствор можно воспользоваться табл. 9.

После определения концентрации хромового анги­ дрида добавляют серную кислоту, медленно вливая ее в ванну при тщательном перемешивании. При рас­ чете количества серной кислоты необходимо учесть содержание ее в хромовом ангидриде, которое может достигать 0,4%.

находиться 1 г серной кислоты. После этого раствор подвергают химическому анализу и дополнительно корректируют ванну.

Для нормального осаждения хрома требуется про

118

работка ванны током в течение 3—4 час. из расчета 6—8 а-ч!л. Такая проработка позволяет накопить в электролите небольшое количество трехвалентных ионов хрома (2—4 г/л), присутствие которых благо­ приятно сказывается на процессе осаждения хрома. Проработка током производится при температуре 40—60° со случайными катодами. Общая площадь их должна быть в 2-3 раза больше площади анодов. После проработки ванны производят пробное хроми­ рование, и электролит готов к работе.

Таблица 9

Соотношение между удельным весом (при 18° С)

иконцентрацией хромового ангидрида

врастворе

В процессе эксплуатации ванны содержание трех­ валентного хрома может сильно изменяться. Если пло­ щадь катода больше площади анода, то оно увеличи­ вается, и наоборот. Значительное накопление трехва­

вает напряжение на ванне. Для поддержания концен­ трации трехвалентного хрома в нормальных пределах следует поддерживать отношение между катодной и анодной поверхностями в пределах от 1:1 до 1:2.

В случае значительного накопления трехвалентного хрома производится проработка ванны током в усло­ виях, когда площадь анодов в несколько раз больше площади катодов.

119