Применение электрохимического осаждения хрома в полиграфии (стр. 2 из 3)

Электролиты для хромовых ванн приготовляются из двух основных компонентов – хромового ангидрида и серной кислоты.

5.1.1 Составление электролита

Для приготовления электролита рассчитанное количество хромового ангидрида дробится на небольшие куски, загружается в ванну хромирования и заливается для лучшего растворения водой, подогретой до 60-80°. При этом можно использовать водопроводную воду, не загрязненную железом, однако, в районах с жесткой водопроводной водой для этих целей необходимо пользоваться конденсатором или даже дистиллированной водой.

После растворения хромового ангидрида раствор перемешивают и определяют в нем содержание CrO

по удельному весу.

Раствор после тщательного перемешивания подвергают анализу и, установив действительное содержание CrO

и H SO , подсчитывают и дополнительно вводят недостающее количество компонентов.

5.1.2 Проработка электролита

Для нормального осаждения хрома рекомендуется содержание в электролите небольшого количества Cr³

, около 2-4 г/л. В готовом электролите производят пробное хромирование.

Замена хромового электролита производится через 1-2 года и зависит от интенсивности эксплуатации ванны и загрязнения ее примесями.

При эксплуатации ванны следует учитывать, что в процессе электролиза концентрация трехвалентного хрома в электролите изменяется в зависимости от конфигурации деталей. Так, при хромировании деталей, площадь покрытия которых больше площади анода, например, при хромировании внутренней поверхности цилиндра, концентрация трехвалентного хрома в электролите постепенно возрастает. Если же площадь детали – катода значительно меньше площади анода, что имеет место при хромировании наружных цилиндрических поверхностей, то содержание трехвалентного хрома в электролите понижается.

5.2 Корректирование электролита

Для поддержания постоянной концентрации CrO

и H SO электролит периодически корректируют путем введения в него новых порций хромового ангидрида и серной кислоты.

Количество добавляемого в ванну хромового ангидрида определяется на основании удельного веса электролита или по результатам анализа. Добавление в ванну CrO

осуществляется ежедневно.

Корректирование электролита серной кислотой производится значительно реже. Один раз в 7-10 дней электролит подвергают анализу на содержание Cr

и Cr и серной кислоты. На основании анализа рассчитывают недостающее количество H SO и вводят его в электролит. После этого электролит тщательно перемешивают и дают ему отстояться. Поэтому серную кислоту рекомендуется вводить в ванну во время перерывов в работе.

5.3 Аноды

Материалом анодов для ванны хромирования служит чистый свинец или сплав, состоящий из 92-93% свинца и 8-7% сурьмы. Аноды из сплава Pb или Sb в меньшей степени покрываются нерастворимой и непроводящей пленкой хромовокислого свинца, чем аноды из чистого свинца.

Во время электролиза выделяющийся на аноде кислород, взаимодействуя со свинцом, образует на его поверхности темно-коричневого цвета непроводящую пленку перекиси свинца. Сопротивление анода в процессе электролиза увеличивается и поэтому через определенные периоды работы ванны необходимо аноды чистить. При непрерывной работе ванны и высоких плотностях тока очистку анодов производят один раз в смену или после окончания цикла электролиза.

Удаление оксидной пленки с анодов производится путем обработки их в соляной кислоте, разбавленной 1:1, или в 10-процентном растворе едкого натра. После этого аноды промываются водой.

По форме аноды изготавливаются в большинстве случаев плоскими и цилиндрическими. Однако в следствие плохой рассеивающей способности хромового электролита, при покрытии деталей с глубоким рельефом очертания анода должны определяться формой катода.

5.4 Работа хромовой ванны

Залогом успеха при хромировании является правильность выбора режима электролиза, а также соблюдение его при хромировании. Совершенно не допускаются отклонения от установленной величины плотности тока и температуры электролита. Колебание последней допускается в пределах +/-1

. Для получения одинаковой плотности тока, на одновременно загруженных в ванну деталях необходимо руководствоваться следующими правилами:

- Подвески и контакты должны изготавливаться из одинаковых материалов.

-Поперечное сечение токопроводящих частей подвесок должно быть рассчитано на требуемую силу тока без значительного нагревания.

-Качество контактов при хромировании ввиду применения больших плотностей тока имеет исключительно важное значение. Поэтому поверхность контактов необходимо тщательно очищать от коррозии и всякого налета электролита.

Кроме того, расстояние между изделиями и анодами в ванне для всех подвесок должно быть одинаковым. Несоблюдение этих требований может привести к неоднородности покрытия по толщине слоя хрома.

В процессе хромирования не допускаются перерывы тока, так как при повторном наращивании происходит отслаивание хрома. Это можно наблюдать либо непосредственно после хромирования, либо после механической обработки, в результате которой верхний слой хрома осыпается. Повторное хромирование допустимо, если изделие после перерыва тока подвергнуть анодному травлению в течение 30-40 сек. при плотности тока 25-30 А/дм

, а затем, изменив направление тока, продолжать хромирование. При этом осаждение хрома следует начинать с относительно низких катодных плотностей тока (но не ниже 20-25 А/мд ), и постепенно увеличивать до установленной величины.

При хромировании рельефных деталей рекомендуется в начале электролиза произвести “толчок тока”; это особенно целесообразно в отсутствии фигурного анода. Этот прием состоит в том, что электролиз начинают при плотности тока, примерно, вдвое больше, чем следует, а спустя 1-2 мин., величину ее постепенно снижают до нормальной. Благодаря “толчку тока” удается осадить хром на углубленных участках изделия.

6. Проверка качества и утилизация гальваноосадков

6.1 Проверка качества

Для характеристики качества покрытий необходимо и достаточно определить степень прочности сцепления с основой, твердость, пористость, пластичность, внутренние напряжения, блеск, степень выравнивания, износостойкость и коррозионную стойкость.

6.1.1 Снятие дефектных хромовых покрытий

Удаление дефектных хромовых покрытий с поверхности детали осуществляют несколькими способами: химическим растворением хромового покрытия, нанесенного на детали из стали, меди, латуни, никеля в 10-20% растворе соляной кислоты, но при этом подтравливается сталь; электрохимическим растворением хромового покрытия с деталей из стали, латуни и меди в 10-15% растворе едкого натра при анодной плотности тока 10-20 А/дм2 и температуре 25-З0°С. В качестве катода применяют сталь. Электролит не действует на сталь. Для снятия хромового покрытия с алюминия и цинковых сплавов вместе с подслоем никеля рекомендуется анодное растворение в 60% растворе серной кислоты с добавкой глицерина при плотности тока 5-10 А/дм2.

6.2 Утилизация

Утилизация отходов – трудоемкий и достаточно сложный процесс, требующий высокого профессионализма от работников и наличие специального оборудования. Особенно это касается утилизации промышленных отходов – ведь в отработанных различными производствами материалах могут присутствовать весьма вредные для человека и окружающей среды вещества.

Некоторые предприятия предлагают утилизацию гальваноосадков путем использования их в качестве добавок при производстве строительных материалов, а именно в производстве цемента. Основной принцип утилизации гальваноосадков - высокотемпературные процессы, имеющие место при обжиге цементного клинкера (температура обжига в зоне спекания достигает 1550°С). В ходе образования соответствующих минералов (алита, белита, трехкальциевого алюмината, четырехкальциевого алюмоферита и т.д.) тяжелые металлы осаждаются в кристаллических решетках (эффект связывания), изоморфно замещая основные элементы структур.

7. Недостатки хромирования

Существенным недостатком хромирования является негативное влияние на экологию процесса нанесения покрытия. Шестивалентный хром, образующийся в технологическом процессе, является сильнейшим канцерогеном, вследствие чего в Европе, Японии и США остались только производства с замкнутым циклом, не выделяющие вредных веществ в окружающую среду.