Как сделать хромовый ангидрид
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 19.09.2024
Вот такая практическая тема в июльском столе заказов, а озвучит нам ее dr_axon : Хромирование. Вот нравится, когда на машинах-мотоциклах много всяких таких блестючих штук. А можно все это делать в домашних условиях, или обязательно нужны мощности промышленных предприятий?
Электрохимический процесс покрытия деталей в гальванической ванне, заполненной, например, разбавленным сульфатным электролитом. В качестве емкости подойдет стеклянная банка, электролит следующего состава: СrO3 – 150 г/л, H2SO4 – 1,5 г/л. Готовить на дистиллированной воде. Воду нагревать до 70 °С и в 2/3 объема растворяют СrO3. Затем доливают воду и перемешивают. Проводят анализ раствора на содержание в нем ионов SO4, в двуокиси хрома они присутствуют в виде примесей. После добавления необходимого количества H2SO4 электролит нужно проработать при t = 45-50 °С. Катодная плотность тока от 4 до 6 а/дм2. Время 4-6 часов – вполне достаточно для накопления в растворе ионов Сr. Электролит меняет цвет от темно-красного до темно-коричневого. Катод – стальная пластинка. Анод – из свинца. Затем идет процесс отстаивания. К пробному хромированию приступают через сутки. Электролит нагревают до 50 °С и выдерживают при этой температуре 3 часа. Затем завешивают пробную латунную деталь под током. Через час проверяют качество покрытия.
Кристаллики должны быть блестящими, а механические свойства таковы, что инструмент из режущей стали не оставляет следов. Если покрытие мягкое, то нужно провести дополнительную проработку в течение 2-х часов, с пробным хромированием. После хромирования детали подлежат обязательному кипячению в течение 1-1,5 часов в большом объеме воды. Затем 3 часа в сушильном шкафу при t = 130°С. Затем следует шлифование.
Аноды из сплава: Pb = 81-86%, Sn = 10-15%, Sb = 4% или чисто свинцовые. Во избежание окисления, аноды лучше опустить в подогретую воду и хранить до сборки приспособления. Если этого не было сделано, то с поверхности анодов нужно удалить корку, опустив их на 40 минут в электролит следующего состава: 100 г/л сегнетовой соли и 80 г/л NaON. Затем протереть тряпочкой.
Занятия модельной гальванотехникой начните с изготовления ванны. Прежде всего подберите кастрюлю на 10 л и трехлитровую стеклянную банку. Емкости меньшего размера лучше не применять — это может усложнить регулировку параметров процесса, да и при приведенных величинах объема ванны хватает лишь для хромирования 6—8 гильз цилиндров.
Склеив из 1—1,5 мм фанеры корпус, соберите ванну согласно приведенному рисунку и закройте все фанерным кольцом. Работа над ванной заканчивается вытачиванием крышки кастрюли и монтажом на ней ТЭНов и контактного градусника.
Теперь — электрооборудование. Для питания ванны можно использовать любой источник постоянного тока с подключенным на выходе электролитическим конденсатором 80 000 мкф X 25 В. Провода питания должны иметь сечение не меньше 2,5 мм2. Регулятором силы тока, заменяющим регулятор напряжения, может служить секционный реостат. Он включается последовательно с гальванической ванной и состоит из параллельных, включаемых однополюсными рубильниками секций. Каждая последующая имеет сопротивление вдвое больше предыдущей. Число таких секций 7—8.
На передней панели блока питания установите две розетки на 15 А, одну — нормальной полярности, другую — обратной. Это позволит быстро провести анодную обработку детали и перейти на хромирование простым переставлением вилки. Розетки с тремя выходами, чтобы не ошибиться в полярности (подключаются, конечно, только два гнезда).
Для поддержания постоянной температуры электролита ванна снабжается контактным градусником. Напрямую управлять работой ТЭНов он не может из-за больших токов, поэтому потребуется собрать несложное устройство, схема которого приведена на рисунках.
Схема управляющего устройства.
Детали терморегулятора: транзисторы МП13 — МП16, МП39—МП42 (VТ1); 213—217 (VТ2) с любыми буквенными обозначениями; резисторы МЛТ-0,25, диод— Д226, Д202—Д205; реле —ТКЕ 52 ПОДГ или ОКН паспорт РФ4.530.810.
Наладка терморегулятора: если при закорачивании точек 1—2 реле не срабатывает, соединяют эмиттер и коллектор VII. Включение реле указывает на неисправность или малый коэффициент усиления VТ1. В противном случае неисправен транзистор VТ2 или он имеет недостаточный коэффициент усиления.
Собрав и наладив устройство ванны, можно приступать к приготовлению электролита. Для этого необходимо:
— налить в банку чуть больше половины подготовленной дистиллированной воды, подогретой до 50°,
— засыпать хромовый ангидрид и размешать,
— долить воду до расчетного объема,
— влить серную кислоту,
— проработать электролит 3—4 ч из расчета 6—8 А г/л.
Последняя операция нужна для накопления небольшого количества ионов Сr3 (2—4 г/л), присутствие которых благоприятно сказывается на процессе осаждения хрома.
СОСТАВЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Хромовый ангидрид — 250 г/л или 150 г/л
Серная кислота — 2,5 г/л или 1,5 г/л
НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЖИМАХ ХРОМИРОВАНИЯ!
Процесс хромирования в сильной степени зависит от температуры электролита и плотности тока. Оба фактора влияют на внешний вид и свойства покрытия, а также на выход хрома по току. Необходимо помнить, что с повышением температуры выход по току снижается; с повышением плотности тока выход по току возрастает; при более низких температурах и постоянной плотности тока получаются серые покрытия, а при повышенных — молочные. Практическим путем найден оптимальный режим хромирования: плотность тока 50—60 А/дм2 при температуре электролита 52° — 55° ±1°.
Чтобы быть уверенным в работоспособности электролита, в приготовленной ванне можно покрыть несколько деталей, подобных по форме и размерам рабочим образцам. Подобрав режим и узнав выход по току простым замером размеров до и после хромирования, можно приступать к покрытию гильз.
По предложенной методике накладывают хром на стальные, бронзовые и латунные детали. Подготовка их заключается в промывке поверхностей, подлежащих хромированию, бензином и затем мылом (с помощью зубной щетки) в горячей воде, зарядке в оправку и размещении в ванне. После погружения в электролит нужно подождать 3—5 с и затем включить рабочий ток. Задержка нужна для того, чтобы деталь прогрелась. Одновременно происходит активирование поверхности деталей из латуни и меди, так как эти металлы хорошо травятся в электролите. Однако больше 5 с ждать не следует — в составе этих металлов есть цинк, присутствие которого в электролите недопустимо.
ХРОМИРУЕМ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
На процессах нанесения хрома на алюминиевые сплавы нужно остановиться особо. Выполнение таких покрытий всегда сопряжено с рядом трудностей. Прежде всего это необходимость предварительного нанесения промежуточного слоя.
Сплавы алюминия, содержащие большое количество кремния (до 30%, сплавы марок АК12, АЛ25, АЛ26, САС-1), можно хромировать следующим образом:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ХРОМОВОГО АНГИДРИДА
СгОа В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УДЕЛЬНОГО ВЕСА РАСТВОРА
— промывка детали в бензине,
— промывка в горячей воде со стиральным порошком или мылом,
— обработка детали в растворе азотной и плавиковой кислот (отношение 5:1) в течение 15—20 с,
— промывка в холодной воде,
— установка детали на оправке и хромирование (загрузка в ванну под
током!).
Другое дело, если необходимо по¬крыть хромом сплав АК4-1. Его удается отхромировать только с помощью промежуточного слоя. К таким методам относятся: цинкатная обработка; по подслою никеля; через соль никеля; через анодную обработку детали в растворе фосфорной кислоты.
Во всех случаях детали подготавливают следующим образом:
— шлифование (и притирка);
— очистка (удаление жировых отложений после шлифовки в бензине
или трихлорэтилене, затем в щелочном растворе),
— промывка в проточной холодной и теплой (50—60°) воде,
— травление (для удаления частиц, оставшихся на поверхности после
шлифовки и притирки, а также для улучшения подготовки поверхности
детали к нанесению хрома).
Для травления используется раст¬вор едкого натра (50 г/л), время обработки 10—30 с при температуре раствора 70—80°.
Для травления сплавов алюминия, содержащих кремний и марганец, лучше использовать такой раствор, в весовых частях:
азотная кислота (плотность 1,4)—3,
плавиковая кислота (50%) — 1.
Время обработки деталей 30—60 с при температуре раствора 25—28°. После травления, если это гильза цилиндра, ее надо немедленно промыть в проточной воде и на 2—3 с опустить в раствор азотной кислоты (50%) с последующей промывкой водой.
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ
Алюминиевые изделия при комнатной температуре опускают на 2 мин в раствор (едкий натр 400 г/л, сернокислый цинк 120 г/л, соль Рошеля 5—10 г/л. Или: едкий натр 500 г/л, окись цинка 120—140 г/л) при постоянном его перемешивании. Покрытие, достаточно равномерное и имеет серый (иногда голубой) цвет.
Если цинковое покрытие легло неравномерно, деталь опускают в стравливающий 50-процентный раствор азотной кислоты на 1—5 с и после промывки повторяют цинкование. Для магнийсодержащих сплавов алюминия двойное цинкование обязательно. Нанеся второй слой цинка, деталь промывают, заряжают в оправку и под током (без подачи напряжения цинк успевает частично раствориться в электролите, загрязняя его) устанавливают в ванне. Предварительно оправка с деталью погружается в стакан с водой, нагретой до температуры 60°. Процесс хромирования обычный.
Никелирование (химическое)
Если цинк не ложится на алюминий (наиболее часто это происходит на сплаве АК4-1), можно попытаться нанести хром через никель. Порядок работы таков:
— притирка поверхности,
— обезжиривание,
— травление 5—10 с в растворе
азотной и плавиковой кислот, смешанных в соотношении 3:1,
— никелирование.
Последняя операция—в растворе следующего состава: сернокислый никель 30 г/л, гипофосфит натрия 10—12 г/л, уксуснокислый натрий 10—12 г/л, гликоколь — 30 г/л. Составляется он сначала без гипофосфита, который вводится перед никелированием (с гипофосфитом раствор долго не хранится). Температура раствора при никелировании 96—98°. Можно использовать раствор и без гликоколя, тогда температура должна быть снижена до 90°. За 30 мин на деталь осаждается слой никеля толщиной от 0,1 до 0,05 мм. Посуда для работ — только стеклянная или фарфоровая, так как никель осаждается на все металлы восьмой группы периодической таблицы. Хорошо поддаются никелированию латунь, бронза и другие медные сплавы.
После осаждения никеля проводится термообработка для улучшения сцепления с основным металлом (200—250°, выдержка 1—1,5 ч). Затем деталь монтируется на оправке для хромирования и опускается на 15— 40 с в раствор 15% серной кислоты, где обрабатывается обратным током из расчета 0,5—1,5 А/дм2. Происходит активирование никеля, удаляется окисная пленка, и покрытие приобретает серый цвет. Кислота должна применяться только химически чистая (в самом крайнем случае аккумуляторная). Иначе никель приобретает черный цвет, и хром на такую поверхность никогда не ляжет.
После этого оправку с деталью загружают в ванну хромирования. Вначале дают ток в два раза больший, затем в течение 10—12 мин его уменьшают до рабочего.
Дефекты химического никелирования:
— никелирование не происходит:т деталь не прогрелась, следует подождать некоторое время,
— пятна на поверхности (характерно для АК4-1): плохая термообработка детали, нужно ее термообработать при 200—250° в течение 1,5—2 ч.
Удаление никеля с алюминиевых сплавов можно производить в растворе азотной кислоты.
Иногда в процессе никелирования происходит саморазряд — выпадение порошкообразного никеля. В этом случае раствор выливают, а посуду обрабатывают раствором азотной кислоты для удаления с ее поверхности никеля, который будет мешать осаждению на детали.
Хотелось бы отметить, что никель-фосфор сам по себе обладает весьма интересными свойствами, не присущими хромовым покрытиям. Это равномерность слоя на поверхности деталей (после осаждения доводки не требуется); высокая твердость после термообработки (режим 400° в течение часа дает твердость покрытия НУ 850—950 и больше); низкий коэффициент трения по сравнению с хромом; очень незначительное расширение; высокий предел прочности при растяжении.
Никель-фосфор без дальнейшего нанесения хрома может использоваться не только как промежуточное покрытие на гильзах, но и как рабочее, снижающее трение и износ, для золотников и поршневых пальцев. После двух лет активной эксплуатации двигателя с деталями подобной отделки на них отсутствовала явная выработка, характерная для стальных каленых поверхностей.
Нанесение хрома через соль никеля
Весь процесс сводится к следующему:
— травление в растворе едкого натра (50 г/л, т=80°, 20 с),
— промывка в проточной воде,
— нанесение 1-го промежуточного слоя (хлористый никель, 1 мин),
— стравливание промежуточного слоя в растворе азотной кислоты (раствор кислоты 50%, 1 мин),
— нанесение 2-го промежуточного слоя (хлористый никель, 1 мин),
— промывка водой,
— травление (азотная кислота 50%, 15 с),
— промывка в проточной воде,
— загрузка в ванну хромирования под током.
Нанесение хрома через анодную обработку
Вместо промежуточных слоев можно выполнять анодную обработку в растворе 300—350 г/л фосфорной кислоты при температуре 26—30°, напряжении на зажимах 5—10 В и плотности тока 1,3 а/дм2. Ванну сле¬дует охлаждать. Для сплавов, содержащих медь и кремний, применяют раствор 1 50—200 г/л фосфорной кислоты. Режим — 35°, время обработки 5—15 мин.
После анодной обработки следует провести кратковременную катодную обработку в щелочной ванне, которая частично снимает оксидный слой. Как показали исследования, в процессе анодной обработки алюминиевых сплавов в фосфорной кислоте на деталях образуется шероховатая поверхность, которая способствует прочному сцеплению наносимого впоследствии покрытия.
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, ОПРАВКИ
Для выполнения работ с гильзой цилиндра изготавливается оправка. Ее устройство понятно из приведенного рисунка, остановимся лишь на отдельных деталях.
Анод — стальная шпилька; с одного ее конца на длине 50—60 мм наплавляется свинец с сурьмой (7—8%). Свинец протачивается по наружному диаметру до 6 мм (для гильз рабо¬чим 0 15 мм). С другой стороны шпильки нарезается резьба для фиксации провода.
Катодом служит кольцо с внутренним диаметром, на 0,5 мм превышающим внутренний размер гильзы. В него вчеканивается отрезок изолированного провода. Медные и латунные проводники лучше не использовать — электролит растворяет их, и контакт может быть нарушен.Перед монтажом оправки в ванне полезно проверить надежность контактов тестером.
Оправка для хромирования гильзы цилиндра:
1 — крышка (винипласт), 2 — верх¬няя часть оправки (фторопласт), 3 — нижняя часть оправки (фторо¬пласт), 4 — анод (сталь), 5 — катод, 6 — сквозное окно для прохода электролита, 7 — покрываемая гильза, 8 — насадка-изолятор.
Оправка для хромирования вала и поршневого пальца:
1 — анод, 2 — катод, 3 — коленвал, 4 — конусная оправка, 5 — поршневой палец.
Оправка для хромирования внешней обоймы шарикоподшипника:
1 — корпус оправки подшипника,
2 — шарикоподшипник, 3 — фигурная гайка, 4 — анод (свинец), 5 —
центральная часть оправки для хромирования, 6 — катод (сталь), 7 —
крышка, 8 — сквозное окно для прохода электролита.
ДЕФЕКТЫ ХРОМИРОВАНИЯ И ИХ ПРИЧИНЫ
Оправка для хромирования пальца кривошипа:
1 — коленвал (он же катод), 2 — сквозное окно для прохода электролита, 3 — анод, 4 — винт крепления крышки, 5 — детали оправки (фто¬ропласт).
Концентрация хромового ангидрида в электролите контролируется с помощью ареометра. Концентрацию же серной кислоты удается определять лишь, к сожалению, косвенно, по качеству покрытия.
В процессе хромирования идет испарение электролита. В этих случаях доливают воду до нужного уровня. Делается это без установки деталей — возможно изменение температуры электролита.
После хромирования все изделия подвергают термообработке в течение 2—3 ч для удаления водорода, при температуре 150—170°. Все работы ведутся под вытяжным приспо¬соблением, в резиновых перчатках и в очках.
Закрепив крокодильчик на детали, залив в кисть электролит, начинаем равномерно перемещать кисть по поверхности детали. Имейте в виду, что покрытие достаточной толщины получится, если пройтись по одному и тому же месту раз 20-25. Следите при этом за степенью расхода электролита и доливайте по мере расходования.
По окончании работ промойте деталь под проточной водой, отполируйте влажной тряпкой и снова промойте под водой. Просушите.
Вот рецепты электролитов в зависимости от задач (все в граммах!):
Электролит для меднения:
Медный купорос (сернокислая медь) 200
Серная кислота 50
Этиловый спирт или фенол 1-2
Электролит для никелирования:
Сернокислый никель 70
Сернокислый натрий 40
Борная кислота 20
Хлористый натрий 5
Электролит для хромирования:
Хромовый ангидрид 250
Серная кислота (уд. в. 1,84) 2,5
Электролит для цинкования:
Сернокислый цинк 300
Сернокислый натрий 70
Алюминиевые квасцы 30
Борная кислота 20
Электролит для серебрения:
Хлористое серебро свежеосажденное 3—15
Железосинеродистый калий 6—30
Сода кальцинированная 20—25
Электролит для золочения:
Хлорное золото 2,65
Железосинеродистый калий 45—50
Сода кальцинированная 20—25
Приготовляется электролит так: в 200-300 мл дистиллированной воды растворяем первое по рецепту вещество, потом второе, третье… и доливаем раствор до 1 литра (все той же дист. водой). Храните электролиты в хорошо укупоренных бутылках с притертыми пробками. Да, и учтите, что иногда нужен промежуточный слой – например, чтобы никелировать сталь, нужно сначала покрыть ее тонким слоем меди. То же относится к бронзе.
ВОТ ТУТ еще много составов растворов кому нужно практически
Напомню вам еще информацию про технологии, вот например вспомните про Гидроразрыв Америки или Как напечатать себе печень.
Хочу организовать небольшой участок для хромирования хотя бы мелких деталей.Может кто подскаже где можно приобрести хромовый ангидрид?
Cпасибо всем,Может быть и не получится, Спасибо всем.Может и не получится, но хочу попытаться.Возникает вопрос:Как долго реактивы можно хранить без использования.К примеру, стелал необходимые детали и остановил процесс?
Есть в Москве сеть магазинов "Химреактивы". Раньше( главный такой магазин был на ул. 25-го Октября, примерно в районе 1-й аптеки. Сейчас я знаю один такой магазин есть на Хлебозаводском проезде, это рядом с "Каширским Двором", в районе развилки Варшавки и Каширки.
Кстати, интересно, посмотрел где он по электронной карте, а там напротив:
"МУЗЕЙ СТАРИННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
ХЛЕБОЗАВОДСКИЙ ПР., 7
МОСКВА, МОСКОВСКАЯ
113-2053"
Тока туда лезть частникам с "налом" малопродуктивно. Они с физлицами работать не хотят, шоб тираристы там чего для ядрёной бомбы не закупили 8)
Мож неск лет назад не вструю попал, но 5 пробирок мне там удалось купить с бальшим трудом. ИМХО, еслиб селитру аммиачную спросил или азотную кислоту, вызвали бы ФСБ =)
Купить его нивапрос ни разу, вот только продается он в бочках по 150 литров мин. :))) - такого обёма тебе хватит чтобы всю реторо конфу захромировать 2 раза :)
Яндекс рулит :)
Хромовый ангидрид — неорганическое соединение кислорода и хрома, оксид хрома (VI) с формулой CrO3.
Свойства
Кристаллическое вещество в виде пластинок, чешуек или игольчатых кристаллов темно-красного или малиново-красного цвета, возможны отливы фиолетового или черного. Реактив очень гигроскопичен, активно впитывает влагу из воздуха и расплывается, что следует учитывать при его хранении. Водорастворим, не горит. При нагревании свыше +250 °С превращается в оксид хрома (III).
С точки зрения химии, это кислотный оксид, при взаимодействии с водой образующий хромовую (Н2СrО4) или дихромовую кислоту (Н2Сr2О7). Реакция со щелочами дает соли хромовой кислоты — хроматы.
Хромовый ангидрид обладает сильными окислительными свойствами, особенно при контакте с органическими веществами и материалами. Например, он может привести к возгоранию и даже взрыву, если кристаллы попадут на бумагу, в бензин, ацетон, этиловый спирт. Взаимодействие с серой, углем, йодом, фосфором приводит к окислению последних, а сам ангидрид, отдав часть кислорода, преобразуется в оксид хрома (III).
Меры предосторожности
Ангидрид хрома очень токсичен, опасны его пары и пыль в воздухе. Вещество относится к 1-му классу опасности по уровню воздействия на человека.
Попадание вещества внутрь (через рот, нос, неповрежденную кожу, слизистые оболочки) может вызвать острое отравление, которое приводит к повышению температуры, одышке, поражению дыхательных путей, сильному кашлю. Тяжелые случаи, сопровождающиеся поражением нервной системы, почек и печени могут стать смертельными. К счастью, острые отравления ангидридом хрома случаются редко.
Симптомами хронического отравления являются:
— головные боли;
— язвенные поражения слизистой носа и полости рта;
— превращение царапин и порезов в долго незаживающие язвы;
— язвенная болезнь;
— потеря веса;
— токсическая желтуха.
Попадание на кожу вещества вызывает сильное раздражение, которое может перейти в экзему, дерматит и даже в рак кожи. Реактив следует немедленно смыть водой с мылом. Но даже в этом случае от него остаются коричневые пятна.
Лечение отравлений проводят под наблюдением врача. Поврежденную слизистую носа промывают водой с мылом, смазывают рыбьим жиром, вазелином с ланолином и др. препаратами, которые назначает врач.
Если порошок ангидрида попал в глаза, то их тщательно, в течение не менее 15 минут, промывают водой, смазывают рыбьим жиром или закапывают раствор альбуцида натрия. Обязательно нужно обратиться к окулисту!
На производствах, имеющих дело с ангидридом хрома, работники должны использовать закрывающую кожу спецодежду и спецобувь, противогазы или респираторы, средства защиты глаз. Следует не менее одного раза в полгода проходить медосмотры с участием лор-врача и дерматолога. Помещения непременно снабжаются общей приточно-вытяжной вентиляцией, местными вытяжными системами, оборудование герметизируется. Регулярно должна проводиться влажная или вакуумная уборка.
Хранят реактив в герметичных стальных контейнерах для сыпучих материалов, строго отдельно от горючих и органических веществ, в крытых сухих, хорошо проветриваемых помещениях. Транспортировка возможна любыми видами транспорта, кроме авиационного. Контейнеры или вагоны помечаются знаками опасности.
В лабораториях ангидрид хрома хранят в герметично закрывающихся стеклянных, пластиковых или фарфоровых емкостях.
Применение
Основными составляющими электролитов являются хромовый ангидрид и серная кислота. Хромовый ангидрид СгО3 - плавленая кристаллическая масса вишнево-красного цвета. Растворимость в воде при 20 °С до 625 г/л. Хромовый ангидрид, оставленный на воздухе в барабане или в кусках на полу, легко соединяется с влагой воздуха, превращаясь в хромовую кислоту, и как энергичный окислитель быстро разрушает все органические вещества, с которыми он соприкасается.
Технический хромовый ангидрид может содержать до 0,4 % SO4 в пересчете на H2SO4, что следует учитывать при приготовлении и корректировании ванн хромирования. Поэтому при зарядке сначала в ванну закладывают полностью расчетное количество хромового ангидрида, заливают водой до заданного объема и дают полностью раствориться. После перемешивания раствора отбирают пробу для анализа на содержание иона SO 4- и лишь после получения результата вводят в ванну недостающее количество серной кислоты.
Серная кислота H2SO4 (ГОСТ 4204) - химически чистая, вязкая бесцветная жидкость, плотность - 1,84 г/см 3 . Приливание кислоты в ванну хромирования следует производить в расчетном количестве, при энергичном перемешивании.
Стандартный электролит
Ориентировочный состав стандартного электролита содержит, г/л:
хромовый ангидрид - 150-250; серная кислота - 1,5-2,5.
При наличии целого ряда ценных свойств стандартный электролит обладает и некоторыми недостатками. Так, он чувствителен к колебаниям температуры, допуская отклонения от рабочего интервала температур лишь в пределах ±2 °С в течение всего времени процесса хромирования, длящегося обычно несколько часов. Если отклонение от заданной температуры превысит норму во время осаждения, то возникнут внутренние напряжения в хромовом покрытии, которые могут привести к его отслаиванию. Аналогичное действие оказывают и колебания плотности тока.
Кроме того, поддержание правильного соотношения между концентрациями хромового ангидрида и серной кислоты, равного 100:1, связано с частыми корректированиями и с введением добавок серной кислоты. Катодный выход по току весьма низок и находится в пределах 12-13 %, вследствие чего необходимо затрачивать большое количество времени и электроэнергии для получения износостойкого слоя хрома достаточной толщины.
Саморегулирующийся электролит
Характерной особенностью этого электролита является, прежде всего, постоянная концентрация аниона SO 2- , составляющая 2,5 г/л. Это явление связано с тем, что сернокислый стронций и кремнефтористый калий имеют весьма ограниченную растворимость в воде и в рабочем диапазоне температур поддерживают в растворе заданную концентрацию аниона SO 2- . Так как в электролит вводится заведомо большее количество сернокислого стронция и кремнефтористого калия, то частично они находятся в виде осадка на дне ванны и частично - в растворе в виде ионов. По мере уноса раствора осадок растворяется и пополняет убыль аниона SO 2- .
Электролит менее чувствителен к возможным колебаниям температур и плотностей тока, чем стандартный, и, следовательно, не вызывает отслаивания хрома при невольных нарушениях режима. Наконец, электролит позволяет при той же силе тока, что и в стандартном, производить осаждение хрома в 1,4—1,5 раза быстрее за счет более высокого выхода по току.
Несмотря на свои высокие достоинства, саморегулирующиеся электролиты не получили широкого применения, так как имеют весьма существенные недостатки, основным из которых является наличие агрессивного аниона F - в составе электролита. Это обстоятельство приводит к быстрому разрушению свинцовой футеровки хромовых ванн, особенно по сварочным швам. В результате, взамен рольного свинца футеровку ванн необходимо производить керамикой, винипластом, пентапластом, поливинилхлоридом и прочими материалами. По этой же причине непригодны и свинцовые аноды. Взамен им приходится применять аноды из свинцово-оловянного сплава, с содержанием олова — от 6 до 10 %.
Тетрахроматный электролит
Из электролитов, не требующих подогрева, некоторое промышленное применение получил так называемый тетрахроматный электролит, для которого рекомендуются следующий состав (г/л) и режим работы (ГОСТ 9.047):
хромовый ангидрид — 350—400; серная кислота — 2,5—3,0; едкий натр —40—60; хром трехвалентный — 10—15; температура, °С — 15—30; плотность тока, А/дм 2 — 10—60; выход по току, % — 25—30.
Электролит отличается повышенной рассеивающей способностью, но хромовые покрытия имеют серый, матовый вид и в 2— 3 раза меньшую твердость, чем осадки из стандартного электролита. Поэтому хромовые покрытия из тетрахромового электролита применяют лишь в качестве защитного покрытия с использованием меди, никеля или цинка в качестве подслоя.
Для скорейшего образования трехвалентного хрома в необходимом количестве для правильной эксплуатации в представленный электролит вводят при приготовлении до 0,5-0,6 г/л сахара. Электролит менее агрессивен, чем стандартный, и в нем можно непосредственно хромировать детали из латуни, цинковых сплавов и других химически нестойких металлов. Так как электролит не требует подогрева, то в качестве поплавков для предохранения электролита от уноса в вентиляционные отсосы можно использовать кусочки дерева, пропитанные парафином. В связи с тем, что плотности тока при хромировании весьма велики, электролит может перегреваться выше допустимых температур (23-24 °С).
Электролит для реверсирования
При электроосаждении периодическое изменение направления постоянного тока существенно изменяет некоторые свойства покрытий. Одна из характерных особенностей хромирования с применением реверсирования тока - возможность получения покрытия толщиной 800 мкм и более с малыми внутренними напряжениями. Хромирование проводят при следующем составе (г/л) и режимах:
хромовый ангидрида - 200-250; серная кислота - 2-2,5; температура электролита, °С - 50-60; катодная плотность тока, А/дм2 - 120 длительность катодного периода, мин - 1-5; длительность анодного периода, с - 5-25.
Реверсирование позволяет ускорить процесс осаждения хрома в 1,5-2 раза по сравнению с обычными электролитами.
При покрытии деталей хромом в проточном электролите при тех же плотностях тока возможно получить осадок высокого качества и значительной толщины. Процесс нанесения покрытия при этом ускоряется в 6-10 раз по сравнению с обычным хромированием. С увеличением скорости протекания электролита от 0 до 200 см/с микротвердость осажденного металла повышается от 7000 до 10000 МПа при ведении процесса с плотностью тока 45 А/дм 2 и температуре электролита 45 °С. Равномерность осаждения и износостойкость хрома при наращивании в проточном электролите выше, чем при хромировании в непроточном электролите. Особенно эффективно применение проточного электролита для наращивания внутренних поверхностей деталей.
К типу многослойных покрытий может быть отнесено так называемое двухслойное хромовое покрытие. Последнее получают при нанесении различных осадков хрома с изменяющимися свойствами. Если необходимо защитить деталь от коррозии при одновременном увеличении ее износостойкости, наносят два слоя хрома: нижний - беспористый молочный и верхний - блестящий.
Читайте также: