Монтаж  подвески. Для осаждения равномерного слоя покрытия конструкция подвески должна способствовать созданию всюду одинакового анодно-катодного расстояния, а сами детали не должны прикрывать друг друга.

      При загрузке партии деталей в ванну хромирования нужно, чтобы форма и размеры деталей, а подвесных приспособлений были одинаковыми. Подвески и контакты должны изготовляться из одинаковых материалов. Поверхность контактов следует тщательно очищать от коррозии и вязкого налета электролита.

      Обезжиривание. Выбор способа обезжиривания определяется природой металла детали и условиями ее работы. Стальные закаленные детали, работающие при больших удельных нагрузках, не допускается обезжиривать на катоде; в этом случае применяется анодное обезжиривание или обезжиривание химическим способом.

      Детали  крупного размера, а также детали, отдельные части которых легко растворяются в горячих щелочных растворах, обезжириваются известковой кашицей.

      Декапирование. Перед хромированием стальные и чугунные детали подвергаются анодному декапированию в хромовом электролите при температуре, соответствующей процессу хромирования.

        После анодного декапирования  в хромовом электролите промывка водой не проводится.

      Изделия из меди и медных сплавов анодному декапированию не подвергаются. Детали с никелевым покрытием при лежании на воздухе пассивируются и плохо хромируются. Поэтому поверхность таких деталей перед хромированием следует активировать. Для этого рекомендуется кратковременная обработка в щелочи или погружение на несколько минут в концентрированную серную кислоту.

      Подвешивание  деталей и анодов в ванну. Неравномерность расстояния между изделиями и анодами в ванне может привести к неоднородности покрытия по толщине, к образованию так называемого пригара на одних деталях и матовых осадков на других.

      При рельефном катоде и плоском аноде  уменьшение расстояния между электродами ухудшает равномерность отложения хрома на поверхности детали. Увеличение расстояния повышает равномерность покрытия, но при этом одновременно возрастает напряжение на ванне.

      Завешенные  в ванну детали должны находиться в вертикальном положении. При хромировании крупногабаритных деталей возникает необходимость в горизонтальном погружении их в электролит, причем деталь в процессе электролиза должна вращаться.

      Электролиз. Хромируемые детали к началу электролиза должны быть прогреты до температуры электролита. Изделия прогревают 3-5 мин, что предупреждает матовых осадков и уменьшает величину внутренних напряжений в осажденном слое хрома. Стальные и чугунные детали прогреваются в хромовой ванне. Медь химически растворяется в хромовой кислоте, поэтому изделия из меди и медных сплавов прогреваются в горячей воде.

      Перерывы  тока в процессе хромирования не допускаются, так как при повторном наращивании возможно отслоение хрома. Если перерыв тока все же произошел, то перед повторным хромированием изделие подвергают анодному травлению в течение 20-40 сек, при плотности тока 25-30 а/дм² и только после этого продолжают хромирование. Осаждение хрома следует начинать с относительно низких катодных плотностей тока (но не ниже 20-25 а/дм²), и постепенно увеличивать до установленной величины.

      При хромировании рельефных деталей  рекомендуется в начале электролиза  произвести «толчок» тока. Этот прием  состоит в том, что электролиз начинает при плотности тока примерно вдвое больше чем следует, а спустя 1-2 мин величину ее постепенно снижают до нормальной.

Скорость  осаждения хрома

      Применяемые при хромировании плотности тока лежат в пределах 10-100 а/дм². Вместе с тем чаще рекомендуется применение более высоких плотностей тока (до 200 а/дм² и выше), позволяющих интенсифицировать процесс осаждения хрома.

Таблица 4

Продолжительность осаждения слоя хрома  толщиной 1 мкм из электролита, содержащего 250 г/л CrO₃ и 2,5 г/л H₂SO₄.

      При износостойком хромировании толщина  слоя покрытия достигает значительной величины. Применение высоких плотностей тока, позволяющих сократить время хромирования, должно быть согласовано с температурой электролита.

      В табл. 5 приведены примерные толщины хрома, осажденного из хромовокислого электролита обычного состава при различных плотностях тока и температурах электролита при длительности электролиза 1 час.

Таблица 5

Толщина хрома (в мкм), осажденного  за 1 ч. из хромовокислого электролита с  содержанием 250 г/л CrO₃ и 2,5 г/л H₂SO₄.

Нанесение покрытия

      Электрохимические процессы протекают на границе электрод-электролит, в остальном объеме электролита  никаких электрохимических превращений  не происходит. При погружении электрода  в электролит (вещество, подвергающееся в растворах или расплавах электролитической диссоциации и проводящая электрический ток за счет движения ионов) ионы, перешедшие в раствор, находятся вблизи поверхности электрода в виде двойного электрического слоя, за счет чего на границе металл-жидкость возникает разность потенциалов или просто потенциал. Двойной электрический слой подобен конденсатору, одна обмотка которого заряжена положительно, другая – отрицательно. При погружении металла (электродов) в раствор без подачи тока устанавливается равновесие, которому соответствует равновесный потенциал. При подаче в ванну тока от постороннего источника на аноде выделяется некоторое количество электронов, которые переходят в раствор, либо движутся  к катоду.

Катодный  процесс

      Процесс хромирования в хромовокислых электролитах протекает в результате восстановления на катоде сложного многовалентного аниона при одновременном образовании соединений хрома промежуточной валентности. При этом на катоде совместно протекает несколько реакций.

      В присутствии анионов пленка на катоде не разрыхляется, а наоборот уплотняется. При этом осаждение рома на катоде происходит за счет восстановления шестивалентных ионов хрома, входящих в состав самой пленки. В хромовокислых растворах с добавкой серной кислоты при заданном постоянном значении потенциала катодная плотность тока, имевшая в начальный момент относительно большую величину, через короткий промежуток времени, резко снижалась. Такое сильное торможение электрохимического процесса является результатом образования на поверхности катода плотной пленки из продуктов реакции. При выключении тока пленка растворялась, а после включения наблюдалось повторное явление. В растворах хромового ангидрида, не содержащих серной кислоты, величина начальной плотности тока выше, а снижение ее во времени менее резкое. Такое изменение плотности тока свидетельствует об уплотнении коллоидной пленки на катоде в присутствии серной кислоты. Образование пленки на катоде вызывается смещение потенциала катода в отрицательную область. Благодаря этому наряду с разрядом ионов водорода становится возможным восстановление шестивалентных соединений хрома до металла и трехвалентного хрома.

      Установлено, что при относительно невысоких  значениях потенциалов, при которых  не происходит выделения металлического хрома с увеличением концентрации ионов SO₄²⁺ скорость Cr⁶⁺ до Cr³⁺ резко возрастает и определяется предельным током реакции Cr⁶⁺ → Cr³⁺. Эта реакция протекает наиболее легко и лишь при ее торможении в области отрицательных потенциалов создаются благоприятные условия для осуществления Cr⁶⁺ → Cr³⁺. Следует отметить положительное влияние пленки, образующейся на поверхности катода, которая несколько тормозит реакцию разряда ионов водорода. В вопросе о вреде или пользе пленки общим является мнение о том, что в процессе электролиза на поверхности катода образуется фазовая пленка из соединений высшей и низшей валентности хрома. На катоде происходит непосредственное восстановление шестивалентных ионов хрома до металла.

Анодный процесс

      В электролитических ваннах для хромирования используются нерастворимые аноды. Растворимые аноды для хромирования не применяются. Металлический хром растворяется на аноде с выходом по току, в 7-8 раз превышающим выход по току на катоде. При этом концентрация ионов хрома в растворе непрерывно возрастает. Значительная часть хрома переходит в раствор в виде трехвалентных ионов, которые на растворимом аноде не могут быть окислены до шестивалентных.

      При электролизе растворов хромовой кислоты на нерастворимом аноде  протекают два процесса: выделение  кислорода (4OH^–→2e→O₂+2H₂O) и окисление трехвалентного хрома до шестивалентного. Часть кислорода, выделившегося в процессе электролиза, окисляет свинец с образованием темно-коричневой перекиси свинца. Хотя свинцовые аноды считаются нерастворимыми, все же с течением времени они разрушаются, так как перекись свинца частично отделяется от поверхности электрода и оседает на дне ванны. Одновременно с этим свинец, слабо взаимодействуя с хромовой кислотой, образует на поверхности анода твердую, плохо проводящую ток пленку хромовокислого свинца.

Список  литературы

1. Лайнер  В.И.  Защитные покрытия металлов., М. «Металлургия»., 1974г.
2. Плетнев Д.В., Бруснецова В.Н.  Основы технологии износостойких и антифрикционных покрытий., М: «Машиностроение»., 1968г.
3. Непрерывные методы нанесения покрытий.  Методические указания для самостоятельной работы по дисциплине «Теория и технология нанесения покрытий»., сост. Полякова М.А., Магнитогорск, 2001г.
4. Твердые смазочные покрытия. Сборник статей. Отв.ред., д-р техн.наук Матвеевский Р.М., М: Наука, 1977г.
5. Хейфнец Л.И.  Электролиз никеля., М.: «Металлургия»., 1980г.
6. Гун Г.С., Чукин М.В. и др.  Упрочняющие и восстанавливающие покрытия., Магнитогорск, 1982г.
7. Черкез М.Б.  Хромирование., Ленинград, «Машиностроение», 1971г.
8. Бахматов Ю.Ф., Голубчик Э.М.  Конструирование технологий нанесения покрытий на изделия в метизной промышленности: Учеб. Пособие. – Магнитогорск: МГТУ им. Г.И.Носова, 1999. – 69с.