Гальванічне хромування

Гальванічне хромове покриття

знайшло дуже широке поширення, тому що відрізняється високою зносостійкістю, твердістю, міцністю, хімічної і термічної стійкістю. Гальванічне хромове покриття відрізняється високими декоративними властивостями (воно не тьмяніє і не змінює колір навіть при нагріванні). На хромове покриття не впливають сполуки сірки (які є дуже шкідливими для багатьох інших покриттів). При дії сильних окислювачів або просто на відкритому повітрі поверхню хромового покриття переходить в пасивний стан (на ній утворюється тонка плівка оксидів). Хром досить швидко розчиняється в гарячій сірчаної кислоти і в соляній. Він не розчиняється в розчинах сірчаної та азотної кислот. Істотним недоліком захисного гальванічного хромового покриття можна назвати те, що при наявності в ньому пір, подряпин, тріщин і т.п. воно не забезпечує електрохімічного захисту від корозії, тому має позитивний потенціал.

Гальванічні хромові покриття використовуються:

- при виготовленні відбивачів, дзеркал, прожекторів і т.д. (Покриття має високі відбиваютьвластивостями, які поступаються тільки алюмінію та срібла, але ці властивості більш стабільні в силу гарної стійкості хрому до окислення) -

-  в захисно-декоративних цілях (з подслоем нікелю і міді хромове покриття відмінно захищає від корозії сталь і надає виробу привабливий зовнішній вигляд). Захисно-декоративне гальванічне хромування використовують для формування шарів на деяких деталях автомобілів, приладах, мотоциклах, велосипедах і т.д.) -

- для відновлення розмірів (наприклад, на зношену поверхню термооброблених валів і втулок нарощують хромовий шар, що дозволяє продовжити термін експлуатації виробів і відновити початкові розміри) -

- для збільшення зносостійкості відповідальних деталей.

Товщина гальванічного хромового покриття встановлюється в залежності від його призначення і умов експлуатації. Товщина шару, призначеного для відновлення зношених розмірів, може досягати 500 мкм. Захисно-декоративні шари, нанесені на деталі з міді і сплавів на її основі, по товщині складають близько 6,0 - 9,0 мкм, а на нікелевому подслое - 0,5 - 1,5 мкм. Якщо необхідно підвищити зносостійкість штампів, прес-форм і т.п., то товщина хромового шару може коливатися межах від 9 до 60 мкм.

Режими гальванічного хромування

Режими нанесення гальванічного хромового покриття роблять дуже великий вплив на якість готового хромового покриття і його захисно-декоративні властивості (в тому числі і стійкість до корозії). Відразу після завантаження деталей в сульфатний електроліт подається струм, що перевищує в півтора рази розрахункове значення струму (і підтримується протягом 15 - 30 секунд). Це так званий «поштовх» струму, який необхідний для того, щоб поліпшити криючу здатність сульфатних електролітів. Потім струм знижується до номінального. Особливо необхідний такий «поштовх» струму, якщо гальванічне хромове покриття наноситься на вироби з чавуну. Якщо покриття наноситься на деталі, виготовлені зі сталі, то спочатку подається протилежний ток (для анодного розчинення плівок оксидів), а потім вже «поштовх» струму в прямому напрямку.

Відео: Гальванічне хромування (з субтитрами) Chrome Plating Process

Покриття, отримані в сульфатних електролітах при температурі 330 - 332К і щільності струму 30 - 50 А / дм², будуть відрізнятися високою зносостійкістю. Захисно-декоративні хромові покриття в сульфатних електролітах отримують при температурі 320 - 325К і щільності струму 15 - 20 А / дм². Молочний (матовий) шар формується при щільності струму 25 - 35 А / дм² і температурі 342 - 344К.

Пористі хромові покриття. На поверхні хромових покриттів (крім «молочних») в процесі їх нанесення формуються пори і тріщини, які значно знижують їх захисні властивості. Але іноді просто необхідно, щоб ці тріщини і пори були присутні. Крім того, хромовану деталь піддають додаткової анодної обробці в тому ж електроліті, в якому наносилось покриття. Це проводиться з метою розширення пір в покритті. У великі пори заходять і утримуються мастильні матеріали. При катодного щільності струму 40 - 60 А / дм² і температурі 325 - 331К виходить найбільш розвинена сітка каналів і пор на поверхні хромованою деталі. Анодна обробка проводиться протягом 10 - 12 хвилин.

Особливості гальванічного хромування

В процесі нанесення гальванічного хромового покриття на поверхні нерозчинного анода відбувається інтенсивне виділення кисню, а на катодного поверхні йде виділення водню, тому що процес проводиться при низькому катодному виході за струмом. Гази, що виділяються в процесі електролітичного хромування, піднімаються вгору і забирають з собою в вентиляційні канали крапельки електроліту. Це призводить до досить великих втрат робочих рідин і створює необхідність обладнати гальванічні ванни витяжними системами. Для поліпшення умов праці працівників гальванічних цехів і зменшення втрат електроліту в нього вводять спеціальний препарат «Хромін». Він зменшує поверхневий натяг електроліту, за рахунок чого зменшуються його втрати. Вводити «Хромін» необхідно в точно зазначених в інструкції кількостях і постійно контролювати його вміст в електроліті. Необхідно також звертати увагу на вміст у препараті фтору, який завдає руйнівної дії на свинцеву футерування гальванічних ванн гальванічного хромування. Якщо замість свинцю в якості футеровочного матеріалу використовувати титан - термін служби ванни буде продовжений. Присутність на поверхні електроліту (на дзеркалі ванни) плаваючих інертних частинок (наприклад, фторопласту, поліетилену, поліпропілену і т.п.) також призводить до додаткових втрат робочого розчину.

Для формування хромового покриття на внутрішніх поверхнях деталей необхідні додаткові аноди. Їх необхідно монтувати так, щоб вони не стикалися з катодного поверхнею і не були перешкодою для виходу газів. Як матеріали для додаткових анодів може застосовуватися сталь зі свинцевим покриттям, чистий свинець і (в деяких випадках) сталь без будь-якого покриття.

При монтажі деталей на подвесочного обладнання слід звертати увагу на те, щоб вони не екранували один одного і мали досить жорсткий контакт. Щоб уникнути перегріву підвісок ток повинен проходити за елементами з досить великим перетином. При проходженні струму виділяється досить велика кількість тепла, яке впливає на температуру електроліту. Щоб уникнути проблем з якістю готового хромового покриття, необхідно правильно встановити ступінь завантаження гальванічної ванни деталями. Співвідношення сили струму, який проходить через ванну, до її об`єму (об`ємна щільність струму) не повинно перевищувати 1 А / л.

Відео: Chroming Хромування автомобільних дисків своїми руками

При гальванічному хромуванні водень, що виділяється на поверхні катода, частково проникає в структуру сталі (матеріалу деталей, на які наноситься покриття) і створює внутрішню напругу. Це може привести до корозійного розтріскування деталей. У деяких випадках внутрішні напруження, що виникли при гальванічному хромуванні, можуть підсумовуватися з напругою, які виникли під час підготовчих операцій і деталі можуть потріскатися (особливо, якщо у них досить тонкі стінки). Для того, щоб зі сталевих і термооброблених деталей видалити водень, утворений після процесу гальванічного хромування, їх протягом 1 - 1,5 години при температурі 445 - 455К прогрівають на повітрі або в маслі.

Двошарові комбіновані покриття

Двошарові комбіновані покриття формуються для того, щоб надати хромовому шару одночасно зносостійкість і захисні властивості. Хороший варіант - це комбінація безпористого молочного хрому і зносостійкого. Спочатку при температурі 343К і катодного щільності струму 30 А / дм² наноситься шар молочного хрому, товщиною близько 9 мкм. Цей процес триватиме близько 20 - 30 хвилин. Далі електроліт охолоджується до робочої температури 323 - 328К і виріб далі хромується при катодного щільності струму вже 45 - 55 А / дм². Тривалість другого процесу хромування залежить від товщини шару, який необхідно отримати, а значить і від призначення хромованою деталі. Для того, щоб шар молочного хрому і зносостійкого добре зчіплювалися між собою, після нанесення першого проводять додаткову обробку при 5 А / дм².

Чорне хромування

Чорне хромування застосовується для формування захисних шарів на деталях, які повинні мати гарну тепловіддачею (наприклад, радіатори) і оптичних систем. Чорний хромовий шар відрізняється досить невеликою товщиною - 1,5 - 2 мкм. Для захисту металів від корозії шар чорного хрому комбінують з молочним. Якщо деталь виготовлена з кольорового металу - товщина підшару повинна становити не менше 3 - 6 мкм. А якщо ж з чорного - не менше 9 мкм.

Чорне хромове покриття відрізняється підвищеною зносостійкістю (на відміну від покриттів, отриманих в результаті оксидування або чорного нікелювання). Воно також має гарну термостійкість і зберігає свої властивості до температури 773К.

Чорне хромування може проводитися в декількох електролітах. Результат буде рівноцінним (властивості обложеного гальванічного хромового шару не будуть відрізнятися). Вибір складу електроліту диктується тільки наявністю необхідних матеріалів.

Видалення неякісного гальванічного хромового покриття

Дефектне покриття видаляється з використанням електрохімічного або хімічного способу. Електрохімічне видалення гальванічного хромового покриття на увазі анодне розчинення в електроліті, який містить 150 - 200 г / л їдкого натру. Процес проводиться при щільності струму 3 - 10 А / дм² і кімнатній температурі. При хімічному видаленні хромовану деталь занурюють в розчин соляної кислоти з водою у співвідношенні 1: 1 і при температурі 300 - 314К.