Физико-механические свойства хромовых покрытий

Внешний вид и свойства осадков хрома, получаемых в указанных электролитах, связаны с температурой и плотностью тока, при которых ведут электролиз (рис.11.3) Блестящие покрытия формируются при 45 – 65°С и плотности тока 40 – 80 А/дм². Они отличаются высокой твердостью, хорошим декоративным видом. Молочные осадки получают при сравнительно невысокой плотности тока – 20 – 35 А/дм², но повышенной температуре – 65 – 75°С. Твердость их ниже, чем блестящих, но выше пластичность, заметно меньше пористость и, следовательно, лучше защитная способность. Последнее обстоятельство говорит о возможности применения их для защиты деталей от коррозии. В таких случаях целесообразно двухслойное хромирование, когда на первый, основной по толщине слой хрома осаждают более тонкое блестящее покрытие. Матовые светло-серого цвета хрупкие осадки формируются при 25 – 35°С в широком диапазоне плотностей тока. Рабочие диапазоны формирования покрытий указанных видов изменяются с составом электролита.

Износостойкость хромовых покрытий, полученных из универсального ‘электролита возрастает при повышении температуры и, пройдя через максимум при 55 – 65°С, снижается до минимума при 75°С. Для осадков, полученных из разбавленного электролита, максимум износостойкости смещается в область более высоких температур.

Между твердостью и износостойкостью нет прямой зависимости. Твердость и износостойкость хромовых осадков, полученных до плотности тока 60·А/дм² (0,6 А/см²) возрастает. При более высоких плотностях тока твердость осадков продолжает возрастать, а коэффициент износостойкости уменьшается.

Рис. 11.3 Влияние условий электролиза на внешний вид хромовых покрытий: I – блестящие; II – молочные; III – матовые; IV – серебристые, мелкозернистые; V – нет осадка. Концентрация CrO₃, г/л: а – 150; б – 250; в – 350

Аноды

При хромировании нецелесообразно применять растворимые аноды (из металлического хрома). Это объясняется тем, что хром растворяется на аноде с большим выходом по току, чем осаждается на катоде, и переходит в раствор в виде ионов различной валентности. Кроме того, хромовые аноды хрупкие и с трудом поддаются механической обработке, а, следовательно, им не всегда можно придать нужную форму. Вследствие этого применяют нерастворимые аноды, преимущественно из свинца или его сплавов, которые наиболее стойки в саморегулирующемся электролите.

На нерастворимых анодах происходит выделение кислорода и окисление Cr³⁺. В процессе электролиза их поверхность покрывается слоем перекиси свинца PbO₂, которая является катализатором процесса окисления трехвалентного хрома, а также защищает свинец от дальнейшего разрушения. При определенном соотношении анодной и катодной плотностей тока можно установить равновесие, при котором на аноде окисляется такое же количество трехвалентного хрома, какое попадает в электролит из катодной зоны. Чем больше анодная поверхность (и, следовательно, чем меньше анодная плотность тока), тем с большим выходом по току окисляется трехвалентный хром. В нормально работающих ваннах рекомендуют поддерживать соотношение анодной поверхности к катодной в пределах от 1:2 до 2:3.

Для поддержания требуемой концентрации хромовой кислоты в ванну периодически добавляют хромовый ангидрид и корректируют ее по содержанию посторонних анионов, согласно данным анализа.