Хромирование получило широкое распространение как для восстановления деталей и повышения их износостойкости, так и для декоративных и противокоррозионных целей.
Преимущества электролитического хрома: электролитический хром — металл серебристо-белого цвета с высокой микротвердостью 400... 1200 МН/м2 (в 1,5...2,0 раза выше, чем при закалке ТВЧ), близкой к микротвердости корунда; обладает высокой износостойкостью, особенно в абразивной среде (в 2...3 раза по сравнению с закаленной сталью); устойчивостью в отношении химических и температурных воздействий, причем высокая коррозионная стойкость сочетается с красивым внешним видом; имеет низкий коэффициент трения (на 50% ниже, чем у стали и чугуна); высокую прочность сцепления покрытия с поверхностью детали.
Недостатки хромирования и хромового покрытия: низкий выход металла по току (8...42%); небольшая скорость отложения осадков (0,03 мм/ч); высокая агрессивность электролита; большое количество ядовитых выделений, образующихся при электролизе; толщина отложения покрытия практически не превышает 0,3 мм; гладкий хром плохо удерживает смазочное масло.
Электролитические осаждения хрома отличаются от других гальванических процессов как по составу электролита, так и по условиям протекания процесса. Эти особенности состоят в следующем:
235
в качестве электролита используют хромовую кислоту (водный раствор хромового ангидрида Сг03) с небольшими добавками серной кислоты (H2S04), а не растворы их солей, как при осаждении других металлов. Концентрация хромового ангидрида в электролите может колебаться в широких пределах — от 100 до 400 г/л, а серной кислоты — от 1 до 4 г/л (причем соотношение Cr03:H2S04 должно находиться в пределах 90... 120). В этом случае выход по току хрома наибольший и процесс идет устойчиво. Количество трехвалентного хрома в ванне должно быть 3...4% содержания хромового ангидрида;
электролиз в хромовокислых электролитах ведется с нерастворимыми свинцово-сурьмистыми анодами. Применение растворимых хромовых анодов невозможно ввиду того, что анодный выход по току хрома в 6...8 раз выше катодного;
процесс осаждения хрома проводится при высокой катодной плотности тока (DK = 20...30 А/дм2). При повышении катодной плотности тока увеличиваются твердость осадка и хрупкость слоя, а при пониженных значениях DK осадки получаются пластичными;
обратная зависимость выхода по току от температуры электролита и его концентрации. С повышением концентрации электролита выход по току резко понижается, тогда как в большинстве других гальванических процессов выход по току повышается;
хромовые ванны имеют плохую растворяющую способность, т. е. толщина осадков оказывается неравномерной в зависимости от положения анода по отношению к детали (катоду). На ближайших к аноду участках получается большая толщина слоя, а на удаленных — меньшая;
возникновение значительных растягивающих напряжений в электролитически осажденном слое. Напряжение тем больше, чем толще покрытие. При определенной толщине растягивающие напряжения достигают таких значений, которые приводят к отслоению покрытия. В хромовых покрытиях в связи с этим снижается усталостная прочность на 20...30%.
Указанные недостатки хромовых покрытий накладывают ограничение на максимально допустимую толщину слоя, которая не должна превышать 0,30 мм.
В зависимости от вида хрома выбирают состав электролита и определяют режим нанесения покрытия (табл. 16.2). Время, необходимое для получения заданной толщины покрытия, рассчитывают по формуле (16.3). В ремонтной практике наибольшее распространение получил универсальный электролит.
При хромировании получают блестящие, молочные или серые покрытия (рис. 16.3). Блестящий хром характеризуется высокой микротвердостью (600...900 МН/м2), мелкой сеткой трещин, видимой под микроскопом. Осадки хрупкие, но с высокой износостойкостью. Молочный хром характеризуется пониженной микротвердостью (400...600 МН/м2), пластичностью и высокой коррозионной стойкостью. Серый хром отличается весьма высокой микротвердостью (900... 1200 МН/м2) и повышенной хрупкостью, что снижает его износостойкость.
В зависимости от того, в каких условиях работает восстановленная деталь, стремятся получить тот или иной вид осадка. Например, для деталей неподвижных соединений могут применяться как блестящие, так и молочные осадки. В подвижных соединениях, работающих при давлениях до 0,5 МПа, рекомендуются блестящие осадки; в деталях, работающих при давлениях свыше 5 МПа и знакопеременной нагрузке, — молочные осадки.
Саморегулирующий электролит. Его применяют для более устойчивой работы ванн хромирования. Это достигается путем введения в ванну труднорастворимого сульфата стронция. Наиболее широкое распространение получил электролит следующего состава (г/л): хромовый ангидрид Сг03 — 200...300, сульфат стронция SrS04 — 5,5...5,6, кремнефто-рид калия K2SiF6 — 18...20. Плотность тока DK = 40..,80 А/дм2, температура 55...65°С. Выход по току в этом электролите равен г| = 17... 19%. Положительные свойства электролита — возможность применения более высоких плотностей; скорость осаждения выше, чем в сернокислых электролитах; хорошая рассеивающая способность; меньшая чувствительность к изменению температуры и к загрязнению электролита железом, медью и другими металлами. Отрицательные свойства: агрессивность и ядовитость электролита; детали подвесных приспо-соблений, аноды и детали ванн разрушаются больше, чем в сернокислом электролите.
Холодные электролиты в ремонтном производстве применяют двух типов: электролит с добавкой фтористых солей и тетрахроматные. Наибольшее распространение для восстановления изношенных деталей получил тетрахроматный электролит следующего состава (г/л): СгОз - 350...400, NaOH - 40...50, H2S04 - 2...2,5, сахар - 1...2. Режим электролиза: катодная плотность тока DK = 50... 100 А/дм2, температура раствора — 17... 23 °С. Этот электролит позволяет получать качественные осадки с большой производительностью (выход по току 30... 33 %), имеет меньшие внутренние напряжения. Покрытия получаются более мягкие, беспористые (без трещин), серого оттенка, легко полируемые до зеркального блеска. Применяют для получения защитно-декоративньгх покрытий. Особенность тетрахро-матных электролитов — малая агрессивность к углеродистым сталям. Поэтому вполне допустимо изготовление ванн для хромирования из малоуглеродистой листовой стали без дополнительной футеровки.
Саморегулирующийся холодный электролит — наиболее перспективный электролит. Его состав (г/л): хромовый ангидрид — 380...420, кальций углекислый — 60...75, кобальт сернокислый — 18...20. Режим электролиза: катодная плотность DK = 100...300 А/дм2, температура электролита — 18...25°С. Преимущества электролита — высокий выход по току (35...40 %). Н е д о с та т о к — требуются мощные холодильные агрегаты для достижения 18... 25 °С при высокой плотности тока (до 200 А/дм2).
|
