Гальванические покрытия Справочник Ю.Д.Гамбург 2006-600 (1074331), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Достоииства 1. Высокая твердость (до 11 000 МПа), износостойкость, возможность резкого увеличения износостойкости поверхности изделий. Хром термостоек, причем сохраняет твердость вплоть до температур 350 — 400 'С. 2. Высокая коррозионная стойкость, в том числе при высокой температуре. Хром устойчив в холодных растворах мерной и азотной кислот, в окисляюших растворах, не тускнеет в серосодержашей атмосфере при 400 — 450 'С. 3.
Обеспечивает очень хорошее сцепление с поверхностью стали или подслоя (обычно никеля или меди), практически не отслаивается. 4. Имеет низкий коэффициент трения по металлам, особенно со смазкой, пригоден в качестве антифрикционного материала. При этом микротрешиноватый хром отлично удерживает смазку. 5. Допускает получение толстых (до 0,5 мм) покрытий. 6.
Имеет отличные декоративные свойства, не меняющиеся во времени даже в серосодержаших средах. Имеет высокую н стабильную отражательную способность, пригоден для отражателей. 7. Возможно получение черных неотражаюших поверхностей с коэффициентом поглощения света до 97%, стойких в вакууме. 8. Обладает барьерными (антидиффузионными) свойствами. Недо сииииии 1. Имея в реальных условиях положительный потенциал, не обеспечивает электрохимической (анодной) защиты стали. 2. Имеет невысокую пластичность и возможность притирания, приводит к снижению усталостной прочности стали.
3. Нестоек в атмосфере фтористого и хлористого водорода. 4. Имеет довольно высокие внутренние напряжения, повышенную хрупкость, склонность к наводороживанию и растрескиванию, снижает усталостную прочность стальной основы. 5. Не паяется и плохо сваривается, имеет плохую электропровод- ность. 6. Хромирование происходит при низком выходе по току, и притом из шестизарядных ионов, в связи с чем высок расход электричества при невысокой скорости осаждения и низкой РС.
7. Необходимо очень строго поддерживать условия осаждения. 8. Электролиты токсичны. Указанным свойствам хрома вполне соответствуют области применения хромовых гальванопокрытий. Хромовые покрытия используются: а) как защитно-декоративные, главным образом с подслоями никеля и меди. Такие покрытия хорошо защищают стальную основу от коррозии, обеспечивая декоративный вид изделий. Защитно-декоративному хромированию подвергают детали автомобилей, мотоциклов и велосипедов, бытовой техники, медицинских инструментов, приборов и т.д. Толщина таких покрытий обычно составляет 1 — 1,5 мкм, в случае изделий из меди и ее сплавов — до 10 мкм; б) как износостойкие и одновременно коррозионно-защитные покрытия.
В основном с этой целью производится хромирование шеек валов, поршневых колец и стенок цилиндров двигателей внутреннего сгорания, измерительных инструментов, инструментов для холодной обработки металлов. В этих случаях толщина покрытий составляет около 1О мкм, но в отдельных случаях может достигать и 50 мкм, а в случае поршневых колец и 200 мкм пористого хрома. С этой же целью производится хромирование штампов, матриц и пресс-форм (для неметаллических материалов). Такие покрытия к тому же снижают смачиваемость поверхности расплавленным материалом и предотвращают налипание, улучшая условия работы штампов и обеспечивая высокое качество поверхности готовых изделий. Толщина хромового покрытия штампов 20 — 60 мкм; в) для защиты от коррозии крепежных изделий.
Толщина покрытия в случае резьбовых изделий составляет примерно 0,01 от шага резьбы; г) для повышения отражательной способности поверхности— в производстве прожекторов и различных отражателей, не тускнеющих при воздействии атмосферы и при повышенной температуре. Толщина в этом случае 0,5 мкм; д) для восстановления первоначальных размеров изношенных деталей гв основном валов, втулок, коленчатых валов, шпинделей станков), изготовленных из термообработанной стали. Толщина осадков до 0,2 мм.
3,8.3. Состав электролитов хромированин Основой всех распространенных электролитов является хромовый ангидрид СгО,, раствор которого в воде является сильной кислотой, точнее, смесью кислот Н,Сг04 и Н,Сг,Ог Выделение хрома в металлической форме при электролизе такого распюра возможно только в присутствии некоторых ани онов, каталитически действующих на процесс полного восстановления хрома.
Наиболее распространено добавление анионов сульфата БО„обычно в виде серной кислоты, при соотношении (по массе) 1:100 по отношению к хромовому ангидриду. (144 ГЛАВА 3. Телнология нанесения покрытий металлами и снлавами Сходное с сульфатом действие оказывают анионы фторида Р и РВРв . Если раствор содержит и сульфат, и фторсодержашие анионы, то доля сульфата должна быть менее 1%. Концентрация раствора (в пересчете на СгО,) обычно составляет 150 — 350 г/л, чаше 250 — 280 г/л (более разбавленные растворы используютдля получения особоизносостойких покрытий, более концентрированные — для получения более мягких, полируюшихся защитно- декоративных покрытий).
Содержание сульфата в соответствии со сказанным выше составляет 1,5 — 3,5 г/л, в оптимальных электролитах 2,5-2,8 г/л. Повышение концентрации ЯО,'- до 5 — 6 г/л приводит к возрастанию пористости покрытий. Как показывает практика, сульфат полезно частично заменитькремнефторидом;можнорекомендоватьсодержаниесульфата около 2 г/л при концентрации кремнефторида натрия 4 г/л (или кремнефторида калия 6 г/л).
Можно просто ввести в раствор около 4 г/л фторида натрия. Наряду с этим используют метансульфокислоту или метилсульфохлорид (! — 3 г/л), диоксид селена (3 — 4 мг/л). Сульфат можно вводить не только в виде серной кислоты, но и в виде сульфата стронция, который помешают в отдельную емкость.
Эта соль малораспюрима, и ее вводят в количестве, незначительно превышающем растворимость, а именно около 6 г/л. При этом концентрация сульфата автоматически поддерживается на необходимом уровне. Такие растворы называются саморегулирующимися. В процессе приготовления таких электролитов сначала вводят углекислый стронций до израсходования сульфата по реакции БгСО, + Н,БО4 = Яг80л + Н,О + СО, (для этого нужно предварительно аналитически определить содержание сульфата в растворе — он обычно является примесью в хромовом ангидриде). Саморегулирующиеся растворы могут содержать также кремнефториды калия или натрия.
Растворы с кремнефторидами довольно агрессивны, поэтому необходимо уделить внимание футеровке ванн (винипласт) и особенно защите непокрываемых частей изделий. Рабочая температура при хромировании в среднем около 55 'С, плотность тока 0,50 — 0,55 А/см', выход по току при этом зависит от состава раствора и составляет 15 — 35%. Растворы хромирования отличаются низкой РС и невысокой кроюшей способностью. Тетрахроматные растворы отличаются тем, что в них часть кислоты нейтрализована щелочью. Они менее агрессивны по сравнению с обычными, имеют более высокую РС, работают при комнатной температуре и пригодны для непосредственного хромирования латуни и цинковых сплавов.
В процессе эксплуатации концентрация основного компоненга— хромовой кислоты — уменьшается, и раствор следует иногда корректировать. ф 3.8.3. Приготовление электролитов Хромовый ангидрид представляет собой кристаллическое вещество темно-красного цвета, поглощающее воду из воздуха. Расчетное количество СгО, растворяют (если необходимо, большие куски предварительно дробят) в О,б общего объема воды при температуре б0 — 80 'С. Вода должна быть свободна от ионов железа, поэтому лучше использовать конденсат или дистиллат. Обычно используют хромовый ангидрид технической чистоты, который содержит некоторое количество сульфата. В связи с этим, прежде чем добавлять сульфат, необходимо проанализировать полученный раствор на содержание ионов сульфата.
Если сульфат находится в избытке, его следует высадить путем добавления рассчитанного количества углекислого бария (предварительно смешанного с водой). Количество углекислого бария должно превышать количество сульфата в 2,2 раза. Затем раствор перемешивают и дают отстояться, после чего декантируют (сливают с осадка). Только после этого можно добавлять серную кислоту, фторид натрия или сульфат стронция. Затем, если необходимо, вводят расчетное количество кремнефторида и доводят объем раствора до заданной величины. Готовый раствор должен содержать около 3 г/л трехвалентных ионов хрома (не более 10 г/л) н не более 10 г/л ионов железа. Если, наряду с указанными компонентами, раствор должен содержать какие-либо добавки, их вводят после растворения основных компонентов.
В настоящее время имеются органические добавки, позволяющие устойчиво получать хромовые покрытия высокого качества при довольно высоком выходе по току. Раствор прорабатывают током при температуре 50 'С при катодной плотности тока 15 — 20 А/дм' и анодной плотности тока 1,5 — 2 А/дм'. Пропускают до 6 — 8 ампер-часов на литр раствора. Окончательно полученный раствор не должен содержать нитратов. 3.8.4. Особенности Хром иро ванне обладает многими специфическими чертами „отличающими этот процесс от других в гальванотехнике. Во-первых, осадки хрома получаются из растворов кислоты, а не соли. Это влечет за собой ряд особенностей, в частности очень низкую величину рН и, соответственно, высокую скорость параллельного вьщеления водорода.
Кроме того, электрохимический процесс выделения хрома является многостадийным. Электрохимические переходы Сг'6 > Сг" происходят очень быстро, но промежуточные ионы Сг" являются стабильными, а процесс их дальнейшего восстановления до Сг" и далее до металлического С146 ГЛАВА 3. Технология нанесения накрытий мегнавлами и снлавами хрома относительно медленный. Поэтому часть ионов Сг", образованных на катоде, успевает перейти в раствор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
