Гальваническое покрытие хромом (стр. 2 из 9)
Основной электролит для осаждения хрома содержит два компонента: СгО4 и H2SO4. Соотношение по массе между этими компонентами должно быть 100 : 1. При этом соотношении достигается наиболее высокий выход по току.
Обычное содержание СгО3 150— 300 г/л, хотя .известны электролиты содержащие 60—80 г/л этого основного компонента. Электролит, содержащий 220—250 г/л, называют стандартным:
| Тип электролита | Концентрация компонентов, г/л | Режимы работы | ||
| СгО3 | H2SO4 | і, А/дм | t С | |
| Стандартный | 220 | 2.25 – 2.5 | 15 - 60 | 45 - 55 |
Разбавленный электролит рекомендуется для получения износостойких покрытий, концентрированный — для защитно-декоративных. Наиболее распространен - стандартный, или универсальный, электролит.
Фторидиые электролиты. F и F-содержащие ионы используются в электролитах холодного хромирования, в том числе ля осаждения покрытий в колокольных и барабанных установках. Однако ряд электролитов этого типа широко используется для износостойкого хромирования.
По сравнению с электролитами, содержащими добавку SO4, фторидные электролиты имеют следующие преимущества:
возможность ведения процесса при комнатной температуре;
лучшую рассеивающую и кроющую способность;
меньшую критическую плотность тока, т. е. возможность вести осаждение хрома при очень низкой tк (0,5—2 А/дм2); более высокий выход по току.
Недостатки фторидных электролитов следующие: более высокая агрессивность и формирование на анодах пленки фторида свинца, обладающей высоким электрическим сопротивлением.
В связи с указанной особенностью работы анодов при осаждении хрома из фторидных электролитов применяются только аноды, содержащие Sb или лучше Sn.
Осадки хрома, получаемые из фторидных электролитов, имеют более низкую твердость и более пластичны, чем осадки, полученные из стандартного электролита. Более низки σвп в хромовых покрытиях.
Фторидные электролиты могут работать и при более высокой температуре. Возможно хромирование из электролитов, содержащих 4—6 г/л одного из следующих соединений: К2ТiF6, К2ZrF6 и Na3А1F6, способных быть катализаторами электроосаждения хрома.
Саморегулирующиеся электролиты. Принцип действия электролитов — автоматическое поддержание постоянного соотношения между концентрациями СrO3 и постороннего аниона, которое обеспечивается тем, что указанные анионы вводят в электролит в составе ограниченно растворимых солей. Эти соли вводят в электролит в количествах, превышающих их растворимость. По этому имеющийся осадок на дне (избыток соли) всегда находится в равновесии с ионами, перешедшими в раствор.
В качестве солей-катализаторов, обеспечивающих присутствие в растворе посторонних анионов, используют SrSО4, К2SiF6 и СаF6. Растворимость этих солей линейно возрастает в температурном интервале 30—80 СС. С увеличением концентрации СгО3 максимум растворимости солей отвечает концентрации 250—300 г/л.
Преимущества саморегулирующихся электролитов следующие: стабильность состава, так как концентрация постороннего аниона поддерживается автоматически; более высокая СП по сравнению со стандартным электролитом; практическая независимость ВТ от і'к (выше 40 А/дм2) и t(выше 50 СС); широкий интервал изменения tи tк, обеспечивающий получение блестящих осадков; более высокая РС по сравнению со стандартным электролитом.
Недостаток саморегулирующихся электролитов — их более высокая агрессивность. Аноды из РЬ—Sn сплава должны содержать 5—10 % 5п.
Перед пуском саморегулирующегося электролита в эксплуатацию следует его прогревать при рабочей / в течение 2—3 ч с одновременным перемешиванием раствора. Это необходимо для насыщения электролита посторонними анионами.
Наиболее широко применяется в практике электролит № 1 (сульфатно-кремнефторидный). Максимальная твердость покрытий, осаждаемых при 60 °С, получается при ік = 55 А/дм2, осаждаемых при 50 °С— при ік = 45 А/дм2.
Электролит рекомендуется для получения твердых износостойких покрытий при размерном хромировании.
Электролит имеет следующие характерные неполадки:
при снижении tниже 50 °С наблюдается появление шероховатости покрытия;
при уменьшении концентрации СгО3 ниже 200 г/л или при увеличении выше 350 г/л осадки становятся матовыми;
-при недостатке в электролите К2SiF6 осадки получаются матовыми;
-при недостатке в электролите SrSО4 на поверхности покрытий появляются мелкие черные точки.
"Электролит № 3 (фториднокремне-фторидный) рекомендуется применять для скоростного хромирования.. Осадки хрома получаются слабо-голубого цвета. Электролит обеспечивает получение прочного сцепления покрытия с высоколегироваными и коррозионно-стойкими стялями и специальными сплавами. Состав саморегулирующегося электролита для защитно-декоративных покрытий следующий (г/л):
Режим осаждения: ік = 2 -80 А/дм2; t=20-60°С; ВТ = = 20 -23 %.
Рекомендуются также электролиты с добавками ДХТИ-10, ДХТИ-11 или ДХТИ-хром-11 в количестве 7—10 г/л.
Сверхсульфатный электролит.
Этот электролит имеет следующий состав (г/л):
СгОа ...........250—300
Н2SO4 ........... 8-10
Сг3+ (в пересчете на Сг2О3) 20—22 Режим осаждения: t> 50-55 СС; (ік 5=>50-60 А/дм"; ВТ =22-24% при оптимальных условиях электролиза.
Электролит рекомендуется для скоростного осаждения толстых блестящих хромовых покрытий (до 1 мм). Для получения в электролите требуемого количества Сг3+ после растворения СгО3 в электролит вводят Н2О2. При этом для получения концентрации Сг2О3 20 г/л необходимо ввести 80—90 г/л Н2О2 (30 %). Во избежание разбрызгивания и разогрева электролита Н2О2 вводят небольшими порциями в разные участки поверхности электролита. На рис. 20 приведена зависимость концентрации Сг2О3 от количества введенной в электролит Н2О2.
Для получения необходимой концентрации Сг2О3 в электролит могут быть введены и некоторые органические соединения, например, сахар или глюкозу в количестве 4—5 г/л.
При износостойком хромировании в сверхсульфатном электролите возможно применять высокие плотности тока (до 300 А/дм2). Рекомендуемые сочетания температуры и плотности приведены ниже:
t,C. ......... 50 55 60
і ,A/дм …… 50-80 50-90 50-200
Сверхсульфатный электролит имеет низкую РС. Его рекомендуют применять только для нанесения покрытий на цилиндрические детали (штоки валы, цилиндры и т. д.) при использовании специальных подвесных приспособлений, обеспечивающих конценричное расположение поверхностей детали и анода.
Рекомендуемый состав анодов следующий, %:
Рb..............79-80
Sb...... 4-6
Sn...... 10—15,
Стабильность поддержания заданной концентрации Сг3+ обеспечивается применением ік > 100 А/дм2 и соотношением S : Sа в пределах 10—20. Возможно ведение хромирования и при меньшем соотношении указанных поверхностей, но при этом необходима периодическая корректировка электролита Н2О2 или специальной проработкой .
Содержание Сг2О3 не должно становиться близким или большим 30 г/л и уменьшаться менее чем до 8 г/л.
Тетрахроматный электролит.Электролит предназначен исключительно для получения защитно-декоративных покрытий. Он обладает высокой рассеивающей способностью. Выход хрома по току составляет >30 %. Основное преимущество электролита — возможность ведения хромирования при комнатной температуре (18—25 °С). Осадки получаются серыми, однако, будучи весьма пластичными (микротвердость 300—500), они полируются до зеркального блеска, характерного для обычных хромовых покрытий. Наиболее легко полируются покрытия толщинойпо 10 мкм.
Хромовые покрытия, полученные из тетрахроматного электролита, практически безпористы. Они рекомендуются взамен трехслойных Сu—Ni—Сг защитно-декоративных покрытий. Толщина такого однослойного блестящего покрытия должна быть не менее 20 мкм. Покрытия, полученные из тетрахроматного электролита, обладают высокими защитными свойствами и сохраняют декоративность в морской атмосфере и в тропических условиях. Высокая рассеивающая способность тетрахроматного электролита способствует его успешному применению для покрытия пресс-форм, для изготовления детален из пластических масс.
Хромовые покрытия из тетрахроматного электролита толщиной 5—10 мкм могут быть применены для местной защиты поверхности стальных деталей при их газовой цементации или нитро-цементации.
Состав тетрахроматного электролита следующий (г/л):
СгО3......,........................................350—400
ЫаОН ...............................................40—60
Нг5О4 ...........................................2,5 — 2,7
Сг8+(в пересчете наСг2О3)…………… 10—15
В некоторых случаях рекомендуется в электролит добавлять 0,5—10 г/л вольфраматов или солей магния, которые улучшают полеруемость покрытий.
Рекомендуемая плотность тока должна быть в интервале 10—80 А/дм2. Наиболее легко полируются на обычных войлочных кругах покрытия, полученные при 15—25 А/дм2.
Электролиты для черного хромирования. Хромовые покрытия черного цвета обладают высокой защитной способностью и широко используются для нанесения защитно-декоративных и специальных слоев на различные детали машиностроительных и приборостроительных отраслей промышленности, медицинский инструмент, панели и т. д.
Черные хромовые покрытия практически не содержат в своем составе металлического хрома. Они представляют собой композицию, в которую входят оксиды и гидроксиды Сг2+ и Сг3+ а также гидрид хрома.