Регион:

Электролитическое хромирование


Хром - металл стального цвета с голубоватым оттенком и в полированном состоянии обладает высокими декоративными свойствами. Атомная масса хрома - 52,01, валентность - 2,3. Электрохимический эквивалент шестивалентного хрома -0,324 г/А-ч и его стандартный потенциал - (-0,71) эВ, однако на воздухе хром пассивируется, покрываясь тонкой окисной пленкой, и потенциал становится 0,2 В. Очень высокая микротвердость осажденного хрома, доходящая до 10 000-11 000 МПа, и износостойкость, превышающая таковую по сравнению с закаленной сталью в 3-4 раза, обеспечили процессу хромирования самое широкое применение во всех отраслях машиностроения. Плотность хрома - 7,2 г/см3, температура плавления - 1870 °С, что наряду с химической стойкостью хрома и склонностью к пассивированию позволяет использовать его как жаростойкое покрытие. Хром нерастворим в азотной кислоте, слабо растворим в серной и легко растворяется в соляной кислоте, а также в растворах едкого натра при анодной обработке.

Хромирование широко применяется как защитно-декоративное покрытие и для восстановления размеров изношенных деталей, работающих на трение. Хромовые покрытия защищают сталь при цементации. В процессе хромирования стальные детали насыщаются водородом и приобретают повышенную хрупкость, что следует учитывать при покрытии закаленных или тонкостенных деталей.

Хромовые покрытия обладают хорошими антифрикционными характеристиками, особенно при сухом трении. Коэффициент трения у хрома ниже, чем у стали, в 2-3 раза. Наиболее эффективно хромирование при работе с удельными нагрузками не более 250-300 МПа.

Износостойкие и твердые хромовые покрытия можно непосредственно осаждать на большинство черных и цветных металлов. При хромировании высоколегированных сталей с большим содержанием никеля, хрома, вольфрама, марганца, и азотированных, цементированных или цианированных необходима специальная подготовка покрываемой поверхности. Не рекомендуется подвергать хромированию стали с высоким содержанием вольфрама, марганца, кобальта, графитизированные чугуны и латуни с содержанием свинца более 2 %.

Виды покрытий из электролитического хрома

Покрытия электролитическим хромом получают при осаждении хрома из водных растворов в результате прохождения через раствор электрического тока. Хромирование подразделяют на коррозионностойкое, износоустойчивое, пористое и декоративное.

Различают три группы деталей, наращиваемых хромом, отличающиеся условиями эксплуатации и режимами осаждения, придающими различные свойства эксплуатируемым покрытиям.

Первую группу составляют детали, наращиваемые хромом с целью восстановить размеры и создать переходные посадки и посадки с натягом. Вторая условная группа состоит из деталей, работающих на трение при малых и средних давлениях и окружных скоростях, при постоянной или переменной загрузке. К таким деталям относятся валы, плунжеры, цилиндры, поршни, мерительный инструмент и многие другие. К деталям третьей группы могут быть отнесены детали, работающие при больших давлениях и значительных знакопеременных нагрузках, для которых необходимы максимальная прочность связи слоя хрома с поверхностью деталей и вязкость осадков хрома. Для улучшения связи хромовых покрытий с поверхностью деталей и получения химически стойких покрытий наращивание хрома часто осуществляют на подслой из других металлов. Прочность сцепления на отрыв хромового слоя со сталью больше прочности хромового слоя на разрыв.

За счет изменения температуры одного и того же стандартного электролита при хромировании можно обеспечивать получение хромовых покрытий с различными свойствами. Так, при низких температурах, порядка до 30 °С, осаждаются серые хромовые покрытия с низкой твердостью. В интервале температур 30-40 °С хромовые осадки светлеют, становятся серебристо-матовыми и повышают свою твердость. При 45-60 °С хромовые покрытия приобретают зеркальный блеск и наивысшую твердость. Они имеют весьма слабо выраженную сетку трещин, которую можно увеличить специальными приемами, что используется в промышленности для получения пористого хрома. И, наконец, при 65-80 °С происходит осаждение так называемого молочного хрома, эластичного и беспористого покрытия с более низкой твердостью, чем зеркальный хром. Механические свойства осажденного хрома приведены в табл. 5.1.

Зависимость свойств хромовых покрытий от температуры электролита, а также от выбранных плотностей тока представлена на рис. 5.13.

Для снижения напряжений в осажденном слое используют формирование комбинированного покрытия. Для этого сначала наносят слой эластичного и беспористого молочного хрома, а затем покрывают зеркальным твердым хромом.

Для лучшего удержания смазки на деталях применяют пористое хромирование, так как плотный беспористый хром плохо смачивается маслами. Применение специальных пористых хромовых покрытий улучшает смачиваемость поверхностей: самой детали примерно в 3-5 раз, и сопряженной с ней детали - в 1,5-2 раза. Степень пористости хромового покрытия в значительной мере зависит от температуры электролита и плотности тока. При увеличении температуры пористость уменьшается и сетка каналов становится более редкой.

Последующая после хромирования электрохимическая обработка (анодное травление) окончательно формирует сетку каналов. Скорость этого формирования зависит от интенсивности процесса травления, т.е. от плотности тока. Плотность тока при анодном травлении должна составлять 40-60 А/дм2, время выдержки - 5-12 мин. Анодное травление осуществляют в растворе для хромирования.

Таблица 5.1. Механические снойстна электролитического хрома.

Температура электролита, °С

Плотность тока, А/дм2

Осадок

Толщина осадка, мм

Параметры хромового покрытия

Плотность

Прочность на разрыв, МПа

45

40

Матовый

0,1

-

600

0,3

-

366

0,5

6,9

257

55

35

Блестящий

0,1

-

625

0,3

-

398

0,5

7,8

308

65

20

Молочный

0,1

-

505

0,3

-

276

0,5

7,1

163

Примечание. Прочность хромового слоя при сдвиге - 300 МПа.

Диаграмма свойств хромовых покрытий в зависимости от температуры и плотности тока

Рис. 5.13. Диаграмма свойств хромовых покрытий в зависимости от температуры и плотности тока.

Обработку резанием можно выполнять перед анодным травлением или после него. На шлифованной поверхности получают более равномерную сетку и одинаковую ширину каналов. Глубина каналов прямо пропорциональна их ширине и для хороших показателей маслоемкости должна составлять - 0,25 до 0,50 толщины слоя хрома.

comments powered by HyperComments