Технология хромирования

Из всех видов гальванических покрытий хромирование, по своеобразию условий осаждения хрома, занимает особое место. Прежде всего следует отметить особенности подготовки к хромированию. Хромовый электролит, являясь сильным окислителем, разрушающе действует на многие изоляционные материалы органического происхождения. Между тем при хромировании почти всегда имеется необходимость изоляции отдельных участков, не подлежащих покрытию.

При кратковременном декоративном хромировании с толщиной хрома в 1 мкм для изоляции могут быть использованы: целлулоид, эбонит, текстолит, цапон-лак, каучук. При длительном хромировании рекомендуется применять следующие изоляционные материалы: полихлорвиниловое полотно, перхлорвиниловые лаки, стеклянное полотно, фарфор, керамику и, эбонит. В качестве материала для подвесок следует пользоваться железом.

Сам процесс хромирования характеризуется четырьмя основными особенностями. Первой особенностью является чрезвычайно низкий выход по току в хромовых электролитах, составляющий в среднем около 13%. Электрический ток расходуется, в, основном, на побочные реакции и процессы, главным образом на разложение воды на водород и кислород и на выделение джоулева тепла.

Выделяясь на катодных и анодных поверхностях, газы образуют ядовитый туман, состоящий из мельчайших пузырьков хромового электролита, для удаления которого требуется вентиляция. Адсорбируясь поверхностью деталей, водород создает «водородную хрупкость» деталей — явление, с которым приходится бороться путем последующего прогревания деталей до 400— 450 °C.

Выделение джоулева тепла при электролизе обычно помогает поддержанию рабочей температуры электролита. Если же сила тока чрезмерно велика по отношению к емкости ванны, то электролит быстро перегревается: в этом случае электролит необходимо охлаждать путем подачи холодной воды в пароводяную рубашку ванны.

Второй особенностью процесса является применение при хромировании высоких катодных плотностей тока, доходящих в отдельных случаях до 80–100 А/дм2. Поэтому, даже при сравнительно небольшой площади покрытия, общая сила тока на ванну может доходить до нескольких тысяч ампер, при напряжении 10–12 В. Это требует применения больших сечений шин и подвесок, способных пропускать эту силу тока в течение нескольких часов без нагревания.

Третьей особенностью процесса является весьма низкая рассеивающая способность электролита. Вследствие этого хромирование профилированных деталей следует производить с применением фигурных анодов, повторяющих профиль покрываемых деталей и создающих этим равномерное распределение тока на поверхности детали. При хромировании внутренних поверхностей также необходимо применять внутренние аноды, отвечающие форме полостей. Их сечение обычно составляет 0,4–0,6 от поперечника полости. Для уменьшения концентрации тока на острых гранях и выступах деталей их защищают посредством проволочных экранов.

Последняя, основная особенность хромирования заключается в применении нерастворимых свинцовых анодов.

При покрытии наружных поверхностей отношение площади анодов к площади покрываемых деталей следует поддерживать равным 2:1. Так как осаждение хрома происходит за счет обеднения электролита хромовым ангидридом, то корректировку электролита производят систематически, по данным анализа [2].

Материалы и аноды. Хромовый ангидрид СгО3. Молекулярный вес 100,0. Удельный вес 2,82 г/см3. Растворимость в воде при 20° – 625 г/л. Кристаллическая масса вишнево-красного цвета. Хранится в герметически закрытых железных барабанах. Свинцовые аноды из рольного сурьмянистого свинца нарезают или отливают непосредственно в цехе по требуемым размерам.

Кислый электролит хромирования состоит всего из двух компонентов: хромового ангидрида и серной кислоты. Концентрация их может быть весьма различна. Наиболее часто применяемые концентрации и режимы работы приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Режимы хромирования