Влияние режимов хромирования на вид и свойства электролитического осадка

Пористое хромирование отличается от твердого дополнительной анодной обработкой (дехромирование) после наращивания хромового покрытия. При дехромировании растворение хрома происходит неравномерно и преимущественно по трещинам, которые расширяются и углубляются. Анодная обработка ведется в той же ванне, что и хромирование, причем анодом служит обрабатываемая деталь, а катодом - свинцовые пластины. Режим де-хромирования также играет важную роль в создании пористости.

Пористость хрома бывает двух типов: канальчатая и точечная. Характер пористости определяется в основном режимом хромирования. Для получения точечной пористости рекомендуется следующий режим: температура 50-52°С, плотность тока 45-55 А/дм²; для канальчатой: температура 60°С и плотность тока 55-60 А/дм². Режим анодной обработки: температура 50-60 °С, плотность тока 40-45 А/дм², время 5-10 мин.

Для получения канальчатого хрома анодной обработке подвергают молочные и молочно-блестящие осадки, для получения пористого хрома - матовые и матово-блестящие осадки.

Точечная пористость обладает большей маслоемкостью и поэтому применяется для деталей, работающих в особо тяжелых условиях. Покрытия с точечной пористостью характеризуются быстрой прирабатываемостью, но износостойкость их несколько ниже, чем канальчатых. Канальчатым хромом покрывают, например, гильзы цилиндров, а точечным - поршневые кольца двигателей.

Для повышения качества покрытия и увеличения выхода по току применяют хромирование в саморегулирующихся электролитах, струйное и проточное хромирование, а также хромирование на токе переменной полярности. Применение саморегулирующихся сульфатно-кремне-фторидных электролитов обеспечивает высокую стабильность работы ванны и дает возможность получить значительную толщину покрытия (до 1 мм) без ухудшения механических свойств. При этом выход по току составляет 17-24 %.

Рекомендуется следующий состав саморегулирующегося электролита (в г/л): 225-300 хромового ангидрида (СrО₃), 5,5-6,5 сульфата стронция (SrSO₄) и 18-20 кремнефторида калия (K₂SiF₆). Температура хромирования 50-70 °С, а плотность тока 50-100 А/дм².

Хромирование струйное и в проточном электролите заключается в постоянной подаче электролита в зону электролиза, что обеспечивает перемешивание его в межэлектродном пространстве. При этом возрастает поток подводимых ионов и облегчается разряд ионов на катоде. Кроме того, постоянное обновление электролита способствует повышению проводимости электролита, быстрому отводу газов, выделяющихся в процессе электролиза, уменьшению степени насыщения деталей водородом и улучшению качества хромовых покрытий. Наиболее интенсивное перемешивание может быть достигнуто при анодно-струйном хромировании, при котором подача электролита в зону электролиза осуществляется одновременно по всей наращиваемой поверхности через прорези или отверстия в аноде. При этом снижаются остаточные напряжения, возрастает твердость и повышается равномерность покрытия, увеличивается прочность сцепления.

Периодическое изменение направления тока (реверсирование) в процессе хромирования, т.е. хромирование на токе переменной полярности, позволяет улучшить качество осадка и интенсивность процесса более чем вдвое. Осадки имеют более совершенную мелкокристаллическую структуру, достигается более равномерное распределение хрома по всей поверхности. Вследствие частичного удаления газов из осадков при электролизе, шероховатость поверхности уменьшается. При этом можно получить как пористый, так и гладкий хром. Рекомендуемый режим реверсивного хромирования: плотность тока 60 - 150 А/дм², температура 45-60°С, продолжительность каждого катодного цикла 10-15 мин, анодного - 10-15 с. При увеличении анодного цикла до 15-20 с появляется более густая сетка трещин; дальнейшее увеличение этого периода вызывает ухудшение структуры пористого хрома.

Схема технологического процесса восстановления поверхностей деталей электролитическим хромированием приведена на рис. 10.16.

Рис. 10.16. Схема технологического процесса восстановления поверхностей деталей электролитическим хромированием

Операции, предшествующие хромированию, являются подготовительными. Шероховатость поверхности под хромирование должна быть 0,1-0,2 мкм. Окончательное обезжиривание деталей выполняется венской известью, представляющей собой сухую смесь окиси кальция и окиси магния в соотношении 1:1. Известь разводят водой до кашицеобразного состояния и при помощи волосяной щетки протирают поверхность детали. Для удаления окисных пленок применяют химическое или анодное декапирование. Химическое декапирование - слабое протравливание детали (продолжительность до 2 мин) в 3-5%-ном растворе серной или соляной кислоты (для деталей из черных металлов) или в растворе, содержащем 3 % азотной и 2 % серной кислот (для деталей из цветных металлов).

Анодное декапирование выполняется в электролите того же состава, который применяется для хромирования; при этом деталь является анодом, а катодом служат свинцовые пластины. Часто анодное декапирование проводится в той же ванне, в которой хромируется деталь, а полюсность ванны изменяют с помощью рубильника. Анодное декапирование производится в течение 0,5-1 мин при плотности тока 25-30 А/дм².

После хромирования деталь промывают, термически обрабатывают (нагрев в масляной ванне до 150-200°С с выдержкой до 3 ч с целью удаления из покрытия водорода, вызывающего хрупкость слоя), а затем шлифуют до получения необходимых размеров. При анодной обработке у выхода из каналов появляются бугорки высотой до 0,8 мкм. Поэтому отделочные операции рекомендуется выполнять после анодной обработки.

Для сохранения пористости при снятии большого слоя хрома механическую обработку иногда выполняют в два этапа: предварительную после хромирования и окончательную после анодной обработки. Для обработки пористого хрома рекомендуется применять анодно-механическое шлифование.

Контроль хромового покрытия осуществляется путем наружного осмотра с целью обнаружения чешуйчатости, шелушения с последующим простукиванием медным молотком (покрытие не должно отслаиваться).

К преимуществам электролитического хромирования относятся:

1) высокая прочность сцепления покрытия с основным металлом;

2) возможность получения покрытия с высокой износостойкостью, а также с химической и тепловой стойкостью.

Недостатки - длительность, сложность и трудоемкость технологического процесса, особенно вспомогательных операций, ограниченная толщина покрытия, низкий выход по току и высокая стоимость.

Хромирование применяют при ремонте штоков насосов, гильз цилиндров двигателей и насосов, гнезд подшипников, шеек валов и других деталей.

Следует учитывать, что при хромировании можно получить покрытия небольшой толщины. Поэтому восстановление изношенных поверхностей деталей хромированием применяют, когда необходимо нарастить изношенную поверхность в долях миллиметра или когда надо увеличить износостойкость трущейся части детали.