Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Электролитический хром
Область применения электролитического хрома - Справочник химика 21
из "Хромирование и железнение"
Среди некоторых других свойств электролитического хрома следует указать на высокую коррозионную стойкость, низкий коэффициент трения, высокую твердость и износостойкость покрытия. Наряду с положительными свойствами имеются отрицательные, как, например, хрупкость осадков хрома, плохая смачиваемость покрытия масло-м и др. Наличие трещин в хромовом покрытии в одних случаях является положительным, а в других —отрицательным свойством хрома. [c.5] Коррозионная стойкость. Приведенные значения нормальных потенциалов показывают, что хром относится к числу электроотрицательных и сравнительно активных металлов. На воздухе и в окислительных средах хром легко пассивируется, благодаря чему приобретает свойства благородных металлов. [c.5] Хром обладает коррозионной стойкостью по отношению ко многим кислотам, щелочам и солям. Так, органические кислоты, сера, сероводород, слабая серная кислота, азотная кислота, углекислые щелочи и некоторые другие вещества не действуют на хром. В соляной и горячей концентрированной серной кислоте хром легко растворяется. [c.5] Будучи сам химически стойким, хром, вместе с тем, не создает надежной защиты железа от коррозии. В гальванической паре железо — хром анодом является железо, катодом — хром. Поэтому при наличии пористости железо подвергается коррозии. [c.6] Сцепление. При тщательной подготовке поверхности деталей перед покрытием и строгом соблюдении всех условий электролиза сцепление хрома со сталью, чугуном, никелем, медью или латунью отличается высокой прочностью. [c.6] Прочность сцепления хрома со сталью при испытании на сдвиг достигает 30 кг мм -. Однако надежность сцепления между хромом и другими металлами может быть достигнута только при осаждении хрома на эти металлы при осаждении этих же металлов на хроме сцепление оказывается неудовлетворительным. [c.6] Прочность электролитического хрома. Предел прочности хрома на растяжение сильно уменьшается при увеличении толщины слоя гюкрытия. Для толщины слоя хрома 0,1 мм, и различных режимов электролиза =50—60 кг мм , при увеличении толщины слоя хрома до 0,5 мм предел прочности падает до 16—30 кг1мм . [c.6] Усталостная прочность стали после х ромирования понижается в тем большей степени, чем больше толщина покрытия при толщине слоя хрома до 0,2 мм усталостная прочность понижается на 20—25%. В результате термической обработки в течение 3 час. при температуре 100—200° предел усталости несколько восстанавливается. [c.6] Более ощутимое восстановление предела усталости наблюдается при температуре термической обработки 500—600°. В исследовательских работах [1] показано, что у образцов стали 45 и 35, хромированных а толщину слоя 0,05—0,06 мм, в результате отпуска при температуре 600° в течение 2 час. предел усталости восстановился на 85—99%. [c.6] Снижение предела усталости хромированных деталей приписывается большим остаточным растягивающим напряжением, возникающим в слое электролитического хрома. Величина их возрастает с увеличением слоя покрытия и при толщине хрома 30 мк достигает 37 кг мм . [c.6] Твердость и хрупкость хрома. Твердость электролитического хрома, выраженная в единицах Бринеля, достигает 1000—ИООНд. [c.6] При оценке эксплуатационных свойств хрома следует учитывать, что температура среды, в которой работает хромированная деталь, может оказать влияние на твердость хрома. [c.7] Хромированные детали, работающие при динамических нагрузках, должны подвергаться термической обработке при температуре 150—200°. При этом из хрома удаляется до 7з содержавшегося в нем водорода и уменьшается хрупкость покрытия. [c.7] Следует иметь в виду, что пластические свойства хрома сильно зависят от условий электролиза. В этом отношении особенно важное значение имеет температура электролита, при изменении которой возможно получение электролитических осадков хрома от хрупких до относительно вязких, выдерживающих, не разрушаясь, значительные деформации. Хрупкие осадки хрома осаждаются при низких температурах электролита или слишком высоких плотностях тока, вязкие—при сравнительно высоких температурах и умеренных плотностях тока. [c.7] Коэффициент трения. Электролитический хром обладает низким коэффициентом трения. Это, очевидно, объясняется мелкозернистой структурой его осадков. [c.7] Из приведенных данных видно, что хромовые покрытия снижают коэффициент трения поверхностей сопряженно работающих деталей, что уменьшает теплообразование при трении. [c.8] Однако использование износостойких хромовых покрытий ограничивается величиной удельных нагрузок на рабочую поверхность детали. Наибольший эффект от применения хромирования возможен при работе с умеренными удельными нагрузками, т. е. примерно до 25 кг1мм . [c.8] Берхность хромированного цилиндра покрыта глубокими рисками, что делает его непригодным для дальнейшей эксплуатации. В подобных случаях вместо. обычных хромовых покрытий применяются покрытия пористы-м хромом. [c.9]Вернуться к основной статье
chem21.info
Электролиты, используемые для хромирования
Количество просмотров публикации Электролиты, используемые для хромирования - 441
Хромирование. Сущность процесса, состав электролитов, режимы осаждения. Область применения. Достоинства, недостатки. Вредные и опасные производственные факторы при хромировании.
Хромирование служит для получения мелкозернистых покрытий микротвердостью 4000... 12 000 МПа с низким коэффициентом трения и высокой сцепляемостью. Хром химически стоек против воздействия многих кислот и щелочей, жароустойчив, что обеспечивает деталям высокую износостойкость даже в тяжелых условиях эксплуатации, превышающую в 2...5 раз износостойкость закаленной стали. Наибольшая износостойкость покрытия получается при твердости 7000...9200 МПа.
При этом хромирование — энергоемкий, дорогой и малопроизводительный процесс. Его используют для следующих целей:
защитно-декоративное хромирование арматуры автомобилей, велосипедов, мотоциклов, вагонов и т.д.;
увеличение износостойкости и ресурса пресс-форм, штампов, измерительных и режущих инструментов, трущихся поверхностей деталей машин (поршневых колец, штоков гидроцилиндров, плунжеров топливных насосов) и др.;
восстановление малоизношенных ответственных деталей автомобилей, тракторов и различного оборудования;
повышение отражательной способности при изготовлении зеркал, отражателей и рефлекторов.
Для этого процесса в отличие от других характерны следующие особенности.
1. Главным компонентом электролита служит хромовый ангидрид (СЮ3), образующий при растворении в воде хромовую кислоту (СгО3 + Н2О = Н2СЮ4). Главный компонент при других процессах — соль осаждаемого металла. Хром осаждается лишь при наличии в электролите определенного количества посторонних анионов, чаще всего сульфатов (ЗО^). Он шестивалентен в электролите. На катоде осаждается двухвалентный металлический хром. Механизм его осаждения весьма сложен и еще недостаточно изучен.
2. Большая часть тока расходуется на побочные процессы, в т.ч. на разложение воды и обильное выделение водорода, в результате чего выход хрома по току мал (10...40 %). С увеличением концентрации и температуры электролита выход по току уменьшается, тогда как при осаждении других металлов, напротив - увеличивается.
3. Хромовый анод растворяется при электролизе с анодным выходом по току, в 7...8 раз превышающим выход по току на катоде. В результате концентрация ионов хрома в электролите непрерывно возрастает. Применяют нерастворимые аноды, изготовленные из свинца или из сплава свинца с 6 % сурьмы. При использовании нерастворимых анодов электролит постоянно обедняется и его необходимо периодически контролировать и корректировать, добавляя хромовый ангидрид.
Для хромирования применяют простые сульфатные электролиты № 1,2 и 3, состоящие из хромового ангидрида, серной кислоты и воды (табл. 3.17).
Номер электролита
Компонент, г/л:
| 120... 150 200...250 300...350 225...300 380...420 1.2...1.5 2Д..2.5 3,0...3,5 — — ■ — — — 5,5...6,5 — __ _____ 1Я тп — — — — 40...60 — — — — 18...20 |
хромовый ангидрид
серная кислота
сернокислый стронций
кремнефгористый калий
углекислый кальций
сернокислый кобальт Режим:
температура электролита͵ °С 50...65 45...60 40...50 50...65 18...25
плотность тока, А/дм230...100 20...60 15...3О 40...100 100...300
выход по току, % 15...18 12...14 8...12 18...20 35...40
На процесс большое влияние оказывает соотношение между концентрациями хромового ангидрида СгОз и серной кислоты Н2ЗО4. Для осаждения покрытий хорошего качества и с наибольшим выходом по току крайне важно , чтобы оно было равным 100 (допускается изменение от 90 до 120). С этой же целью в электролите должно быть 1...2% (от количества СгОз) ионов трехвалентного хрома, который получают проработкой электролита током плотностью 4...6 А/дм2 при температуре 45...50°С и соотношении 5'к:5а = 4...6.
Малоконцентрированный (разведенный) электролит № 1 отличается лучшей рассеивающей способностью и более высоким выходом по току. Покрытия, полученные в нем, характеризуются наибольшей твердостью и износостойкостью. При этом электролит нуждается в частом добавлении СгО3, и его применяют при износостойком хромировании и восстановлении изношенных деталей.
Концентрированный электролит № 3 отличается низким выходом по току и плохой рассеивающей способностью. Вместе с тем он обладает большей стабильностью по концентрации СгО3 и соотношению СгО3: Н2ЗО4, не требует высокого напряжения на ванне. В Нем осаждаются плотные и менее напряженные покрытия. Этот электролит используют при защитно-декоративном хромировании деталей сложной конфигурации.
С помощью электролита № 2 получают как твердые износостойкие покрытия, так и покрытия с хорошими защитно-декоративными свойствами. Его обычно называют универсальным или стандартным.
В электролите № 4 соотношение хромового ангидрида и сульфатионов (5О4) поддерживается на заданном уровне автоматически за счёт введения сернокислого стронция (5г8О4) и крем-нефтористого калия (К^Рг), у которых ограниченная растворимость. Такой электролит называют саморегулирующимся.
Введенные в электролит соли в количествах, превышающих свою растворимость, будут находиться в небольшом избытке на дне ванны р виде твердой фазы. Содержание ионов 80^" в растворе при изменении концентрации СгО3 будет постоянным за счёт частичного растворения этого избытка.
К достоинствам такого электролита по сравнению с сульфатными относят следующие: стабильность состава, что уменьшает частоту его корректировки; колебания температуры электролита и плотности тока меньше отражаются на внешнем виде покрытий и выходе по току; хорошая рассеивающая способность и более высокие свойства покрытий; большой выход по току (18...20 %) позволяет в 1,3... 1,5 раза увеличить производительность хромирования.
При этом саморегулирующийся электролит более сложен по составу, чувствителен к хлоридам и характеризуется большой агрессивностью. Последняя приводит к тому, что участки деталей, которые не покрываются хромом (вследствие низкой плотности тока на них, экранирования и т. д.), растворяются в электролите, даже будучи катодно поляризованными. По этой причине такой электролит не получил широкого применения.
Саморегулирующийся холодный электролит № 5 имеет высокие выход по току (35...40%) и скорость осаждения хрома (0,18... 0,50 мм/ч), примерно в 10 раз превышающую скорость осаждения из обычных электролитов при хорошем качестве покрытий. При этом для поддержания температуры 18...25 "С при плотности тока до 300 А/дм2 требуется мощный холодильный агрегат.
Обезжиренные детали завешивают в ванну, выдерживают 0,5... 1,5 мин и подвергают анодному травлению по режиму, описанному ранее. Далее переключают полярность и устанавливают заданный режим. В случае покрытия рельефных и чугунных деталей для Улучшения равномерности покрытий рекомендуется в начале электролиза давать ʼʼтолчокʼʼ тока (ток в 1,5.. .2 раза превышает расчетное значение), а спустя 1...2 мин его постепенно снижают до заданного значения. Благодаря этому удается осадить хром на углубленных участках детали.
В универсальном электролите исходя из назначения покрытий рекомендуются соответственно следующие температура электролита и плотность тока: для защитно-декоративного блестящего хромирования — 50 °С и 15...25 А/дм2, для повышения износостойкости и восстановления малоизношенных деталей — 55 "С и 50...60 А/дм2, при хромировании изношенных деталей с большой толщиной покрытия — около 67 °С и 100 А/дм2.
Площадь поверхности свинцовых анодов должна в 2 раза превышать площадь хромируемой поверхности. Расположение анодов и деталей в ванне такое же, как и при железнении.
Обычные хромовые покрытия плохо смачиваются маслами и прирабатываются. Чтобы повысить износостойкость деталей, работающих при больших давлении и температуре и недостаточной смазке, следует применять пористое хромирование. Пористый хром представляет собой покрытие, на поверхности которого специально создаются большое количество пор или сетка трещин, достаточно широких для проникновения в них масла. Его можно получить механическим, химическим и электрохимическим способами.
Наиболее широко используют электрохимический способ. Он состоит по сути в том, что покрытие осаждают с сеткой микротрещин. Для их расширения и углубления покрытие подвергают анодной обработке в электролите того же состава, что и при хромировании (поверхность трещин активнее и растворяется гораздо быстрее других участков хрома). Учитывая зависимость отрежима хромирования и анодного травления можно выполнить канальчатую и точечную пористость.
Для образования пористых покрытий деталь хромируют в универсальном электролите при плотности тока 40...50 А/дм2, а затем переключают полярность ванны и проводят анодное травление при той же плотности. Канальчатую пористость получают при температуре электролита 58...62 "С и продолжительности травления 6...9 мин, а точечную — 50...52 °С и 10... 12 мин. На анодное травление оставляют припуск 0,01...0,02 мм на диаметр.
Пористое хромирование поршневых колец увеличивает их износостойкость в 2...3 раза, а износостойкость гильзы — в 1,5 раза.
Цинкование чаще всего применяют в ремонтном производстве для защиты от коррозии крепежных деталей и восстановления посадочных поверхностей малонагруженных деталей.
Для этого используют следующие электролиты (табл. 3.18): кислые (№ 1), щелочные (№ 2 и 3), цинкатные (№ 2), аммиакатные (№ 3). Чтобы увеличить плотность тока и производительность процесса, их нужно перемешивать.
Кислые электролиты характеризуются плохой рассеивающей способностью, а покрытия, полученные в них, — меньшей коррозионной стойкостью, чем в щелочных. В то же время они устойчивы, допускают применение высокой плотности тока при выходе
referatwork.ru
Электролиты для хромирования
Разработке электролитов для хромирования посвящено большое количество исследований, направленных главным образом на подбор активных добавок в хромовую кислоту. Применяемые в настоящее время электролиты в зависимости от рода этих добавок можно разделить условно на следующие группы: сульфатные, содержащие SO2-4; сульфатно-кремнефторидные, в которых активными добавками являются SO2-4 и SiF2-4; тетрахроматные, у которых часть хромовой кислоты нейтрализуется с образованием в растворе тетрахромата, и электролиты с добавками специального назначения (получение сплавов хрома, окрашенные хромовые покрытия и др.).
Сульфатные электролиты. Концентрация хромового ангидрида в электролитах с добавкой серной кислоты может изменяться в широких пределах (от 100 до 500 г/л). Для получения покрытия хорошего качества необходимо, чтобы отношение концентраций СгОз : h3SO4 в электролите поддерживалось постоянным на уровне около 100. Значительное понижение концентрации серной кислоты в электролите вызывает отложение серых недоброкачественных осадков хрома, повышение ее концентрации — отложение мелкозернистых блестящих осадков, в обоих случаях при сниженном выходе хрома по току.
Увеличение концентрации хромового ангидрида повышает электропроводность раствора. Изменение концентрации серной кислоты в указанных пределах практически не оказывает влияния на электропроводность раствора.
Выход хрома по току при увеличении концентрации хромового ангидрида и постоянстве отношения между концентрациями хромового ангидрида и серной кислоты понижается. При увеличении концентрации сульфата в растворе выход по току сначала возрастает, а затем, достигнув максимума при отношении концентрации h3SО4:СгОз, близким к 1:100, начинает заметно снижаться. Типовой характер зависимости выхода хрома по току от содержания серной кислоты для электролитов с разными концентрациями хромового ангидрида.
Выход по току в зависимости от плотности тока для электролитов с разной концентрацией хромового ангидрида при оптимальной концентрации серной кислоты (в каждом из этих электролитов) (по Г. С. Левицкому). Зависимость выхода хрома по току от концентрации хромового ангидрида при iк = 50 А/дм2 t — 55°C для разных активных анионов(содержание: h3SO4 —1,2%, h3SiF6 —2,0%; HF — 1,4% от концентрации СrОз). Кроющая способность электролита при увеличении концентрации хромового ангидрида улучшается и достигает максимума при 300—350 г/л.
Рассеивающая способность электролита с увеличением концентрации хромовой кислоты и при сохранении постоянного отношения h3SО4:СгОз уменьшается. Изменение рассеивающей способности электролита в зависимости от концентрации хромового ангидрида, где по вертикальной оси приведен коэффициент неравномерности слоя покрытий kнер. Рассеивающая способность заметно возрастает в электролитах с пониженной концентрацией хромового ангидрида и это особенно проявляется при хромировании в электролитах деталей с развитым рельефом.
Существенной положительной особенностью сульфатных электролитов является их незначительная агрессивность по отношению к стали (при отсутствии ее анодной поляризации) и свинцу, что позволяет не опасаться травления стальных деталей на нехромируемых участках.
Внешний вид осадков хрома зависит от катодной плотности тока и температуры при электролизе. Изменяя режим электролиза, можно получить так называемые молочные, блестящие и матовые (серые) осадки хрома. Для декоративных покрытий важно, чтобы осадки хрома были блестящие, так как электроосажденный хром трудно поддается полированию. Получение осадков блестящего хрома возможно в определенном интервале плотностей тока и температуры.
Осаждение на катоде серых матовых осадков происходит при низких температурах электролиза (35 °С и ниже) и любой плотности тока. Покрытия, полученные при этих режимах электролиза в сульфатных ваннах, отличаются высокой хрупкостью и слабым сцеплением.
Блестящие осадки хрома получаются при средних температурах электролита 45—65 °С в широком диапазоне плотностей тока. Осаждение блестящего хрома возможно и при более высоких температурах электролита из малоконцентрированных растворов при высоких плотностях тока. Например, при 70—75 °С плотность тока может достигать 150—200 А/дм2, что позволяет соответственно повысить скорость осаждения хрома и уменьшить продолжительность хромирования.
Блестящий хром имеет наиболее высокую твердость, хорошее сцепление с основным металлом и относительно небольшую хрупкость. Выход по току для блестящих осадков в сульфатных ваннах составляет 12—14 %. При высоких плотностях тока для переходных и матовых осадков выход по току повышается до 18-— 20%.
Осадки молочного хрома получают при высоких температурах электролита (выше 65 °С) и при плотностях тока 25—30 А/дм2. Покрытия молочным хромом по сравнению с другими имеют невысокую твердость, значительную пластичность, меньшую пористость и благодаря этому более высокую защитную способность. Выбор концентрации электролита осуществляется в соответствии с характером покрытия и конфигурацией деталей. Наиболее часто в промышленности применяются следующие электролиты, отличающиеся концентрацией хромового ангидрида и содержащие серную кислоту в количестве 1 % от концентрации хромового ангидрида:
Концентрированные электролиты — содержат 350—450 г/л хромового ангидрида; они обладают сравнительно низким выходом по току и плохой рассеивающей способностью. Вместе с тем концентрированные электролиты отличаются относительно хорошей кроющей способностью, что позволяет применять их при декоративном хромировании деталей сложной конфигурации. Благодаря низкому омическому сопротивлению возможно устанавливать значительные расстояния (180—200 мм) между электродами при ограниченном напряжении источника тока, а пониженные плотности тока позволяют покрывать одновременно большие катодные площади. Потери хромового ангидрида вследствие уноса электролита с деталями и газами, выделяющимися па электродах, в концентрированных электролитах больше, чем в разбавленных;
Электролиты с низкой концентрацией хромовой кислоты (малоконцентрированные) — содержат 100—150 г/л хромового ангидрида. Впервые электролит такого типа был изучен и предложен Ю. Б. Федоровым в 1928 году и практически применен на ряде ленинградских заводов. Этот электролит содержит 120 г/л и 1,8 г/л серной кислоты. Режим хромирования: iк = 50÷120 А/дм2 и t = 55÷60 °С. При температуре электролита 65—70 °С покрытия с высокой твердостью и износостойкостью могут быть получены при плотности тока 150—170 А/дм2. Скорость наращивания хрома при этом — 150—170 мкм/ч.
Противокоррозионное плотное покрытие получается при температуре электролита 65—70 °С и плотности тока 25—30 А/дм2; скорость наращивания хрома при этом составляет 13—15 мкм/ч.
Отмечается возможность наращивания слоев толщиной 0,7—1,0 мм и допустимость снижения концентрации хромового ангидрида до 80 г/л.
Хромовые покрытия, полученные из малоконцентрированных электролитов, обладают высокой твердостью и износостойкостью, широким интервалом блестящих осадков, повышенной рассеивающей способностью. В малоконцентрированных электролитах меньше разрушается изоляция на деталях и подвесных приспособлениях и по сравнению с концентрированными электролитами в два-три раза меньше потери хромового ангидрида на унос в вентиляцию и с промывными водами.
Эти электролиты применяются для повышения износостойкости трущихся деталей и инструментов, восстановления изношенных или забракованных по размерам деталей, а также для защитного и защитно-декоративного хромирования. Широкое применение малоконцентрированных электролитов является одним из важных современных направлений развития хромирования. Недостатком малоконцентрированных электролитов считается необходимость в более частой корректировке электролита добавлением хромового ангидрида.
Однако обычно такая корректировка при налаженной работе цеха не вызывает затруднений и в большинстве случаев может производиться на основании контроля плотности электролита ареометром.
Для стабилизации электролита по содержанию серной кислоты предложено вводить ее в виде соли трудно растворимого сернокислого стронция. Избыток сернокислого стронция, находящийся в осадке, длительное время поддерживает требуемую концентрацию сернокислотного аниона в электролите. Состав электролита (г/л): хромовый ангидрид — 140—170; сернокислый стронций — 5—6. По данным работы, сведения об интервале блестящих осадков, твердости, износостойкости и пористости покрытий, полученных из этого малоконцентрированного электролита. В табл. 1 приведены рекомендуемые режимы в зависимости от назначения покрытия.
Эти режимы могут быть применены и в обычном сульфатном малоконцентрированном электролите.
Электролиты с промежуточной концентрацией хромового ангидрида 250 г/л характеризуются средними значениями показателей работы по отношению к концентрированным и разбавленным электролитам. Концентрация серной кислоты в них также 1 % от концентрации хромового ангидрида, т. е. 2,5 г/л. Такие электролиты называют универсальными, или стандартными, и на них часто проводят различные исследования процесса хромирования. Важная характеристика электролита — зависимость выхода хрома по току от режима хромирования — показана для универсального электролита на рис. 10. С увеличением плотности тока выход по току возрастает, а при повышении температуры электролита он уменьшается.
Возможность существенного повышения плотности тока при получении блестящих осадков достигается в так называемом сверхсульфатном электролите (М. А. Шлугер) увеличением концентрации серной кислоты. Этот электролит имеет следующий состав, г/л: хромовый ангидрид— 240—270; серная кислота — 9—11; трехвалентный хром — 18—22. Катодная плотность тока — 50—300 А/дм2, температура — 50—75 °С. Рекомендуется для толстослойного хромирования цилиндрических деталей.
Оптимальными режимами для этого электролита, по данным, являются: для износостойких покрытий: ik = 250÷300 А/дм2 t = 70÷75 °С; для защитных покрытий; ik = 50÷100 А/дм2 t = 70 °С. Выход хрома по току в этом электролите достигает 18—20 % при 180 А/дм2 и 65 °С.
Сульфатно-кремнефторидные электролиты. Введение в сульфатный электролит аниона кремнефтористоводородной кислоты повышает выход по току, расширяет интервал блестящих осадков и улучшает рассеивающую способность при значительных плотностях тока и повышенных температурах.
Введение SO2-4 и SiF2-6 в виде труднорастворимых солей (сернокислого стронция и кремнефтористого калия) обеспечивает высокую стабильность электролита, если их содержание превышает предел растворимости. По этой причине электролиты такого состава называют саморегулирующимися. Влияние добавок сернокислого стронция и кремнефторида калия детально изучалось в работе и далее приводятся показатели, полученные в этой работе. Оптимальный состав электролита установлен следующий, г/л: хромовый ангидрид — 250—300; сернокислый стронций — 5,5—6,5; кремне-фтористый калий — 18—20.
Выход хрома по току увеличивается при повышении концентрации компонентов и достигает максимума при содержании сернокислого стронция около 4 г/л и кремпефтористого калия -14 г/л. Выход хрома по току в этом электролите будет максимальным при концентрации 250—300 г/л хромового ангидрида и составляет 18 % при хорошем качестве покрытия.
У сульфатно-кремнефторидного электролита своеобразная зависимость выхода по току от плотности тока. При температуре электролита 40°С выход по току увеличивается с 15 до 19,8 % с ростом плотности тока от 20 до 60 А/дм2. При температуре 50°С выход хрома по току возрастает с 16 до 17,2 % при том же росте плотности тока. При 60°С плотность тока не влияет на выход по току, при 40—70 А/дм2 он равен 17,8%.
Изменения температуры сульфатно-кремнефторидного электролита сравнительно мало влияют на выход по току при обычных рабочих плотностях тока (50—100 А/дм2) и рабочих температурах (55—70°С). Но при малых плотностяхто-ка увеличение температуры резко снижает выход хрома по току.
В этом электролите при температуре 40°С и плотности тока 20—30 А/дм2 получаются серо-матовые покрытия; при 50°С и 20—30 А/дм2 осадки хрома имеют молочный оттенок, а при 40—60 А/дм2 образуются блестящие осадки. При 60°С и 40 А/дм2 осадки получаются молочные, а при 50—70 А/дм2 — блестящие, при 70°С блестящие осадки получаются при плотности тока выше 50 А/дм2, при 100 А/дм2 также получаются блестящие осадки.
Внутренние напряжения в хромовых покрытиях, осажденных из сульфатпо-кремнефторидного электролита, и их микротвердость несколько ниже, чем покрытий из универсального электролита. Влияние покрытия на усталостную прочность стали и антифрикционные свойства не отличается от влияния покрытий из универсального электролита.
Преимуществом сульфатно-кремнефторидного электролита является малая зависимость выхода по току от колебаний режима электролиза и повышенный выход по току по сравнению с универсальным электролитом (примерно в 1,5 раза) для блестящих осадков. По данным М. А. Шлугера, для сульфатно-кремнефторидных электролитов рекомендуются аноды с 5—10 %-ным содержанием олова. Сульфатно-кремнефторидные электролиты имеют серьезный недостаток — сравнительно высокую химическую агрессивность.
В них травятся участки деталей, не подвергающиеся хромированию из-за недостаточной плотности тока на них или из-за недостаточной изоляции от электролита.
С этим недостатком необходимо особенно считаться при продолжительном нахождении деталей в ваннах в случае нанесения толстых слоев хрома. Участки деталей, которые в процессе хромирования могут подвергнуться растравливанию, должны быть особенно тщательно изолированы от электролита кислотостойким материалом. Растравливание деталей, особенно из цветных металлов, усиливается в присутствии хлоридов, которые могут быть занесены в электролит с промывной водой после травления в соляной кислоте, а также в результате использования хлорированной водопроводной воды.
Недостатком сульфатно-кремнефторидных электролитов является также сильная агрессивность их в.отношении свинца. Поэтому свинец не может быть использован для обкладки ванн с такими электролитами, в данном случае применяют обычно ванны с обкладкой из винипласта. Аноды для этих электролитов делают из сплава свинца с 5—10 %-ным содержанием олова.
Для уменьшения агрессивности электролитов, содержащих кремнефториды, используют, в основном, два способа: уменьшение в электролите концентрации кремнефторида и введение в электролит алюминия. Проведенные с этой целью специальные исследования показали возможность существенного снижения концентрации кремнефторида и установили положительное влияние кадмия на работу электролита.
Хромовый ангидрид ...................................................... 180—200
Серная кислота.............................................................. 0,8—1,1
Крсмиефторид натрия.................................................... 4,5—5,5
Бихромат натрия........................................................... 25—35
Кадмий металлический................................................... 13—17
Травящее действие этого электролита в 2,5 раза меньше, чем сульфатно-кремнефторидного электролита (7 мкм/ч вместо 17 мкм/ч). Оно может быть снижено практически до нуля предварительным электрополированием деталей, а также предварительным хромированием с нанесением слоя хрома толщиной около 1 мкм на все поверхности детали, подлежащие изоляции.
Хромовые покрытия, полученные из этого электролита, имеют низкие внутренние напряжения, и соответственно предел усталости хромированной стали снижается меньше, чем при хромировании в универсальном электролите. Рассеивающая способность этого электролита выше универсального.
Определен режим и следующий оптимальный состав хромфторкадмиевого электролита, г/л:
Таблица. Режим работы хромфторкадмиевого электролита.
| Покрытие | iк. А/дм2 | t,°C | Катодный выход по току, % | Скорость осаждения хрома, мкм/мин, при плотности тока, А/дм2 | |
| 20 | 55 | ||||
| Блестящее Молочное | 45—60 20—25 | 60±2 70±2 | 20—24 10—12 | 0,2 | 1,0 |
Такой же путь снижения концентрации кремнефторидов использовал Днепропетровский химико-технологический институт, разработавший ряд комплексных активных добавок в хромовый электролит. Эти добавки (ДХТИ-10, ДХТИ-11, ДХТИ-хром-11 и ДХТИ-50) делают электролит саморегулирующимся, расширяют рабочий интервал плотности тока и снижают агрессивность электролита. Добавки ДХТИ выпускаются Черкасским заводом химических реактивов имени XXV съезда КПСС. Электролиты с этими добавками получили применение на ряде заводов, особенно автомобильного производства с поточным технологическим процессом. Некоторые характеристики работы электролитов с добавками ДХТИ приведены в табл. 3.
Сравнительные определения рассеивающей способности, приведенные в работе, показали, что в зависимости от плотности тока коэффициент неравномерности покрытия для двух электролитов неодинаков.
Кроющая способность у электролитов с добавкой ДХТИ так же несколько выше, чем у сульфатных электролитов.
Была разработана добавка алюминия в сульфатпо-кремнефторидные электролиты.
П. М. Вячеславов и А. М. Плескач предложили электролиты, содержащие 150 г/л хромового ангидрида с добавками цинка (25—28 г/л) или кадмия до 35 г/л, при температуре электролита 50°С, плотности тока 30 А/дм2 и толщине покрытия более 10 мкм покрытие получается беспористым. Защитная способность покрытия толщиной 12 мкм выше, чем у многослойного покрытия медь —никель — хром такой же толщины. По данным указанных авторов,
Таблица. Составы электролитов с добавками ДХТИ и режимы хромирования
| Компоненты электролита | Концентрация, г/л | Вид покрытия | iк А/дм2 | t, °С | Выход по току при 30 А/дм2, 45°С | Рассеивающая способность при 45°С | Кроющая способность при 45°С | Стоимость 1кг добавки, руб. |
| Хромовый ангидрид | 320—350 | бл. | 10—50 | 45—55 | 16,9 | 37 | 76 | 10,8 |
| Добавка ДХТИ-10 | 6—8 | ТВ |
|
|
|
|
|
|
| Хромовый ангидрид | 250—200 | бл | 6—60 | 42—55 | 17,6 | 45 | 81 | 23,0 |
| Добавка ДХТИ-11 | 5—6 | ТВ |
|
|
|
|
|
|
| Хромовый ангидрид | 280—350 | бл | 5—80 | 40—55 | 19,1 | 51 | 87 | 8,4 |
| Добавка ДХТИ- хром-11 | 5—7 | ТВ |
|
|
|
|
|
|
| Хромовый ангидрид | 400—500 | черн | 3—60 | 20—38 | 16 1 | 40 | 80 | 8,7 |
| Добавка ДХТИ-50 | 4—6 |
|
|
|
|
|
|
|
| Примечание. Обозначение вида покрытия: бл — блестящее. ТВ - твердое, черн — черное. | ||||||||
Таблица. Значения коэффициента неравномерности
| Компоненты электролита | Концентрация, г/л | Коэффициент неравномерности при катодной плотности тока, А/дм | ||
| 20 | 40 | 80 | ||
| Хромовый ангидрид Серная кислота | 150 1,5 | 5,7 | 6,3 | 8,0 |
| Хромовый ангидрид Добавка ДХТИ-11 | 250 5,7 | 2,8 | 4,3 | 6,0 |
выход по току у электролитов с добавкой цинка составляет 17— 34 %, а с добавкой кадмия 18—28 %.
Тетрахроматный электролит. Основной представитель этою типа электролитов имеет следующий состав, г/л: хромовый ангидрид — 350—400, едкий натр — 50—60, серная кислота — 2,5— 2,7 трехвалентный хром (в пересчете на хромовый ангидрид) — 10—15
При введении едкого натра большая часть хромовой кислоты связывается с ним к образует тстрзхромат натрия; оставшаяся в свободном состоянии кислота имеет концентрацию 80—100 г/л. Такой электролит не агрессивен и но некоторым данным может быть использован для хромирования изделий из латуни и цинкового сплава без промежуточного меднения и никелирования. Плотность тока при хромировании в указанном электролите 10—80 А/дм2. Температура электролита 18—22°С и не должна превышать 24°С.
Поскольку в процессе электролиза выделяется значительное количество теплоты, то электролит необходимо охлаждать, что связано с известными трудностями. Ведение электролиза при низкой температуре электролита и высокой плотности тока способствует более высокому выходу хрома по току (до 30—35 %).
Тетрахроматпые электролиты отличаются хорошей рассеивающей способностью. Осадки хрома имеют низкую твердость (примерно вдвое ниже, чем осадки из сульфатных электролитов), менее частую сетку трещин и меньшую пористость. Внешний вид осадков хрома матовый, но они сравнительно легко полируются.
Тетрахроматпый электролит внедрен Ивановским производственным станкостроительным объединением имени 50-летия СССР для хромирования деталей из цинковых сплавов, изготовленных методом литья под давлением. Хромирование выполняют при iк = 15÷30 А/дм2, t = 14÷23°С и времени выдержки 25—30 мин. Ванна работает с охлаждением. Покрытие глянцуется войлочными кругами с пастой гои.
Своеобразный холодный электролит типа тетрахроматного, главным образом для ремонтных работ, был разработан Кишиневским сельскохозяйственным институтом. Этот электролит имеет следующий состав, г/л: хромовый ангидрид — 360—380, углекислый кальций — 54—62, сернокислый кобальт — 18—20. Режим работы: iк = 75÷300 А/дм2, t= 18÷23°С. Выход хрома по току при оптимальных условиях около 40 %. Микротиердость покрытия 8300—9500 МПа, толщина слоя до 0,7 мм.
При ik = 75÷300 А/дм2 покрытие имеет равномерную трещиноватость; при плотности тока менее 60 А/дм2 трещины не обнаруживаются. Наибольшая износостойкость и наименьший коэффициент трения покрытия получаются в интервале плотностей тока 120—240 А/дм2, и они близки показателям хрома, осажденного из универсального электролита.
Для достижения сцепления покрытия со сталью требуется предварительное анодное травление стальных деталей в смеси 1:1 50 %-ных растворов серной и фосфорной кислот при iа = 60÷90 А/дм2; режим травления зависит от марки стали. Качество травления проверяется по прочности сцепления на пробной партии деталей, после чего осуществляется необходимая корректировка режимов предварительной обработки.
В работе этот электролит был усовершенствован заменой сернокислого кобальта на более доступный сернокислый никель.
Его состав, г/л: хромовый ангидрид — 380—430, углекислый кальций — 60—80, сернокислый никель — 18—25. Режим работы: ik = 45÷70 А/дм2, t = 25÷35°C. Электролит не требует охлаждения. Твердость покрытия 8250—10000 МПа. Износостойкость покрытия и усталостная прочность стали после хромирования примерно такие же, как после хромирования в универсальном электролите. В подготовку поверхности перед хромированием включена обязательная операция гидропескоструйной обработки. После хромирования детали подвергают отпуску при температуре 350—380°С в течение 3 ч или при 160—180°С —5 ч.
Достоинством тетрахромных холодных электролитов является высокий выход по току, а их недостатком — необходимость специальной подготовки для обеспечения сцепления покрытия с основой. Кроме того, для поддержания температуры электролита при больших загрузках ванны требуется охлаждение электролита; декоративное хромирование требует дополнительной полировки покрытия.
Перспективные электролиты. Совершенствование электролитов осуществляется, в основном, в направлениях снижения концентрации хромового ангидрида, нанесение сплавов на основе хрома, расширение декоративных возможностей хрома, нанесение композиционных покрытий.
На основе изучения разбавленных электролитов был рекомендован электролит следующего состава, г/л : хромовый ангидрид — 150; серная кислота — 1.5; двухромовокислый аммоний — 170. Этот электролит отличается повышенной рассеивающей способностью (на 22—26 % выше, чем универсальный электролит), возможностью получения молочных осадков хрома при ik= 40 А/дм2 и t = 65°С вместо ik = 25 А/дм2 и t = 70 °С; выход по току несколько выше, чем в универсальном электролите, физико-химические свойства покрытий аналогичны покрытиям, полученным в малоконцентрированном электролите.
Получение покрытий из сплавов хрома имело целью улучшение свойств покрытий. Значительные работы в этом направлении проводятся в Московском вечернем металлургическом институте.
Электролит имеет выход хрома но току до 25 % и высокую рассеивающую способность. Микротвердость покрытия 10000—11000 МПа. износостойкость примерно в два раза выше, чем покрытия из универсальной ванны, внутренние напряжения покрытия пониженные. В табл. 5 приводятся для сравнения свойства покрытий сплавами и хромом из универсального электролита при режиме хромирования: ik = 40÷70 А/дм2, t=50÷70°С. По данным лабораторных исследований положительное влияние на сплав хрома с ванадием оказала добавка в электролит хлорамина Б. Твердость сплава достигает 12500 МПа; выход по току 20—30 %; защитная способность сплава слоем толщиной 20 мкм в два раза выше такого же слоя хрома при испытаниях в 3% растворе хлористого натрия и в 1,5 раза выше при испытании во влажной камере. Состав электролита, г/л: хромовый ангидрид — 250; серная кислота — 5; ванадиевая кислота — 15—20; хлорамин Б — 4. Режим: iK = 30÷70 А/дм2, t =50÷60°С. В покрытии содержится 0,4—0,6 % ванадия.
Таблица. Механические свойства сплавов хрома с ванадием и молибденом
| Компоненты электролита | Концентрация, г/л | Вид покрытия | Микротвердость, МПа | Износ, мг/3000м | Внутреннее напряжение, МПа | |
| Хромовый ангидрид | 250 |
|
|
|
| |
| Хром | 9000-11000 | 2,2—2,4 | 1250—1500 | |||
| Серная кислота | 2,5 |
|
|
|
| |
| Хромовый ангидрид | 250—300 |
|
|
|
| |
| Сплав ванадием (0,1 %) | ||||||
| Серная кислота | 3,5—4,0 | 7 000 — 9 000 | 1,2— 1,5 | 800—1000 | ||
| Ванадиевая кислота | 10-28 |
|
|
| ||
|
| ||||||
| Хромовый ангидрид | 250- 300 |
|
|
|
| |
| Сплав с ванадием (0,1%) имолибденом (0,1%) | ||||||
| Серная кислота | 3,5—4,0 | 10000- 1 1000 | 0,9—1,0 | 900— 1150 | ||
| Ванадиевая кислота | 10-28 |
|
|
|
В исследованиях при разработке сплава хрома с титаном имелась в виду возможность уменьшения наводороживания основного металла, стали, за счет активного взаимодействия титана с водородом. Разработан электролит, содержащий, г/л: хромовый ангидрид — 250; серная кислота — 4,5—5,0; титан — 5 (в пересчете на металлический). В покрытии содержится 0,1 % титана. Выход по току— 18,5 %. Режим iк = 40÷120 А/дм2, t = 45÷60°С. Твердость 8600—8900 МПа. В зависимости от состава электролита содержание титана в сплаве может изменяться от 0,05 до 0,5%.
Существенной особенностью процесса нанесения сплава хрома с титаном является резкое возрастание катодной поляризуемости по сравнению с обычным хромированием. Так, сдвиг потенциала в отрицательную сторону при плотности тока 60 А/дм2 составил 1,62 В, что на 0,5 В больше, чем при том же режиме нанесения хрома. Такое смещение потенциала приводит к уменьшению наводороживания основного металла.
Представляют интерес электролиты с добавками галловой кислоты и метиленового голубого. Авторы показывают положительное влияние этих добавок на режим хромирования и свойства покрытия. Исследованиями показано, что введение в универсальный электролит 1—5 г/л метиленового голубого расширяет интервал блестящих осадков (iK= 100÷400 А/дм2 при 60—70°С), повышает твердость покрытия на 1000—2000 МПа и улучшает структуру покрытия.
Новым методом в совершенствовании электролитов является введение в электролит твердых неорганических частиц, которые, включаясь в покрытие, позволяют изменять его свойства, твердость, жаро- и износостойкость. В качестве добавки применяют карбиды, бориды, нитриды, окислы, сульфиды и другие соединения. Этот метод используют при покрытии никелем, медью, железом.
Применительно к хромовым покрытиям такие процессы еще не получили широкого распространения, но уже имеется ряд публикаций, указывающих на их эффективность. Испытания на износ показали, что введение в хромовое покрытие частиц Al2О3+SiC повышает износостойкость покрытия в 1,8 раза.
www.galvantech.ru
Электролитический хром - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Электролитический хром
Cтраница 3
Пластичность электролитического хрома существенно зависит от режима хромирования. Хрупкие осадки хрома ( блестящие и матовые) характерны для низких температур электролита и высоких плотностей тока. [31]
Прочность электролитического хрома резко снижается при увеличении толщины слоя покрытия. Увеличение толщины слоя от ОД до 0 5 мм снижает предел прочности в 2 - 3 раза. [32]
Твердость электролитического хрома, нанесенного на стальные детали машин, в процессе их работы практически не изменяется. [33]
Твердость электролитического хрома может изменяться в пределах от 400 до 1200 кГ / мм2 при испытании алмазной пирамидой. Она зависит в основном от условий электролиза. Если электролиз ведется при низких температурах электролита и высоких плотностях тока, то получаются так называемые матовые осадки очень твердые и хрупкие. При высоких температурах и низких плотностях тока получаются так называемые молочные осадки, обладающие сравнительно малой твердостью ( от 400 до 700 кГ / мм2) и некоторой пластичностью. [34]
Твердость электролитического хрома достигает 1000 - 1100 НВ. Толщина слоя покрытия, как правило, не должна превышать 0 3 мм. [35]
Осадки электролитического хрома необычайно мелкокристал-личны, мельчайшие кристаллы с трудом различимы при увеличении в 500 раз. Металл имеет слоистое строение, что характерно для случаев осаждения через адсорбированные пленки. [36]
Прочность электролитического хрома резко снижается при увеличении толщины слоя покрытия. Увеличение толщины слоя от ОД до 0 5 мм снижает предел прочности в 2 - 3 раза. Усталостная прочность стали после хромирования снижается на 15 - 20 %, и тем в большей степени, чем больше толщина хромового слоя. Для восстановления и в некоторых случаях для повышения предела выносливости поверхности деталей перед покрытием подвергают наклепу дробью или обкатке роликом. [37]
Порошок электролитического хрома насыпают тонким слоем в кварцевую трубку. Пары брома, высушенного над Р ю, в смеси с азотом или аргоном ( газы предварительно надо освободить от кислорода) пропускают над слоем хрома. В приемнике, охлаждаемом смесью льда с поваренной солью, происходит конденсация иепрореагировавшего брома. Кварцевую трубку нагревают до - 1000 С, причем вначале взаимодействие брома с хромом сопровождается раскаливанием. Спустя 45 - 60 мин реакционную трубку охлаждают, продолжая пропускать газовую смесь. Получают черные блестящие пластинчатые кристаллы СгВгз, которые очищают от примеси СгВг2 путем многократной промывки абсолютным эфиром с последующей декантацией ледяной водой. [38]
Порошок электролитического хрома помещают в кварцевую или керамическую трубку и нагревают в течение 2 ч при 800 - 900 С в токе сухого азота, очищенного от кислорода. По охлаждении продукт растирают в агатовой ступке и затем еще раз прокаливают в течение 2 ч в токе азота. Черный остаток промывают и сушат. [39]
Производство электролитического хрома высокой чистоты осуществляется сейчас в небольших масштабах. Для получения хрома электролизом применяют два типа электролитов: на основе хромовой кислоты и на основе хромо-аммонийных квасцов. [40]
Покрытия электролитическим хромом получают при осаждении хрома из водных растворов в результате прохождения через раствор электрического тока. [41]
ЭРХ - электролитический хром, рафинированный в водороде. [42]
Главными особенностями электролитического хрома являются высокие химическая стойкость и сопротивление механическому износу. [43]
При обработке электролитического хрома шлифованием происходит изменение таких важных факторов, определяющих износостойкость поверхности, как микротвердость и пористость хромового осадка. Изменение свойств хромового покрытия в большой степени зависит также и от механической обработки деталей перед хромированием. [44]
Отличительное свойство электролитического хрома - высокая твердость, значительно превышающая твердость хрома, полученного термическим путем. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Электролитическое получение хрома - Справочник химика 21
Из производных хрома и его аналогов применяются главным образом соединения самого хрома. Так, СггОз используется для приготовления красок и как катализатор, СЮз — Для электролитического получения хрома и хромированных изделий. [c.568]Электролитическое получение хрома [c.313]
В некоторых случаях на электроде реагирует не ион, переносимый к нему током, а, наоборот, уносимый от него. Так, на катоде может восстанавливаться анион, например, в случае электролитического получения хрома из раствора хромовой кислоты (восстанавливается анион СггОу). На аноде может окисляться катион, например Ре Ре". В таких случаях электрический перенос ионов не только не способствует поступлению реагирующего вещества к электроду, а, наоборот, препятствует ему. Тогда для катодной поляризации (восстановление аниона на катоде) [c.447]
С целью промышленного производства рассматривались два метода электролитического получения хрома из растворов его трехвалентных солей и из раствора хромовой кислоты. Материалом для приготовления электролитов в обоих случаях служит феррохром, который растворяется химически или электрохимически. [c.285]Электролитическое получение хрома из растворов хромовой кислоты, представляющее собой один из наиболее интересных вопросов электрохимий металлов, в настоящее время получило широкое применение. [c.520]
Из производных хрома и его аналогов применяются главным образом соединения самого хрома. Так, СггОз исполь зуется для приготовления красок и как катализатор, СгОз— для электролитического получения хрома и хромирования изделий. Соединения хрома применяются в химическом анализе и синтезе. [c.359]
Хромовые квасцы находят широкое применение в кожевенной промышленности, при дублении кож, как протрава при крашении, а также при электролитическом получении хрома. Они образуются, как и другие двойные соли, при совместной кристаллизации сульфата хрома с каким-либо другим сульфатом. [c.456]
Первые исследования в области электролитического получения хрома из растворов хромовой кислоты принадлежат Г. Либрейху и Э. Мюллеру Первый рассматривал процесс как ступенчатое восстановление СгОз через Сг + и Сг + до металла. Э. Мюллер обосновывал непосредственный разряд шестивалентного хрома до металла. Он же высказался за существование пленки основных хроматов хрома, образующихся в. непосредственной близости к катоду. [c.516]
Плотность металлического хрома 7,2 г/сж при 20°, т. пл. 1855°, т. кип. 2642°, твердость 5 по шкале Мооса (или л 90 кгЬьм-по Бринелю для электролитически полученного хрома). Хром парамагнитен и в компактном состоянии ковок, тягуч, вязок, поддается обработке давлением. При загрязнении (углеродом, водородом и т. д.) хром становится твердым, хрупким, ломким обработка давлением при этом невозможна. [c.231]
Р. И. Агладзе рекомендует для электролитического получения хрома следующие условия а) католит, г/л Сг2(504)з — 82, СгЗОд — 60, (ЫН4)2504 — 234, pH == 2,3 б) ано-лит, г/л СгОз — 56, Сг2(804)д — 14, (ЫН4).,80., — 58, НгЗО,, — 287—336 в) температура — 50—55° С, плотность тока 800—1200 А/м . При этом выход по току составляет около 40%. Расход электроэнергии на получение одной тонны электролитического хрома (включая анодное растворение феррохрома) составляет примерно 50 ООО кВт ч. Более подробно электролитическое получение хрома описано в работе [12]. [c.70]
chem21.info
Условия электролитического осаждения хрома - Справочник химика 21
УСЛОВИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ХРОМА [c.11]Особенности хромирования. Процесс электролитического осаждения хрома значительно отличается от других процессов гальваностегии и по составу электролита и по условиям процесса. Электролиты для хромирования состоят в основном из веществ, содержащих хром в виде хромовой кислоты — хромового ангидрида и хроматов. Особенность таких электролитов заключается в том, что для осаждения хрома требуется значительно более высокая плотность тока, чем при других покрытиях, что [c.223]
Образование гидрида хрома при электролитическом осаждении хрома представляет значительный интерес для практического хромирования, В обычных условиях электролиза гидрид хрома существует чаще всего весьма короткое время и быстро распадается. Образование решетки хрома из гексагональной решетки гидрида хрома происходит при сильном сжатии и приводит к образованию трещин в хромовом покрытии. [c.77]В ряде случаев возможно изменение кристаллографической формы выделяемого металла. Так, при электролитическом осаждении хрома можно получить при одних условиях осадки с объемно-центрированной кубической решеткой, а при других — с гексагональной плотноупакованной решеткой. [c.118]
В настоящей брошюре кратко изложены процессы при электролитическом осаждении хрома и железа, условия ведения электролиза и основные виды хромирования и железнения. [c.3]
Электролитически осажденный хром содержит много (порядка десятков объемов) растворенного водорода, который прочно удерживается металлом в обычных условиях, но может быть удален нагреванием под вакуумом. Из газовой фазы хром начинает заметно поглощать водород лишь при высоких температурах. То же, но в значительно меньшей степени, относится к молибдену, тогда как вольфрам практически не поглощает водорода. [c.367]
Некоторые металлы довольно легко реагируют с водой и окисляются другие осаждаются в обычных условиях электроанализа медленно или неколичественно (например, висмут, хром, железо). Поэтому применение электролитического осаждения в анализе в общем ограничено. [c.190]
Некоторые металлы, например щелочные, довольно легко реагируют с водой и окисляются. Другие осаждаются в обычных условиях электроанализа медленно или неколичественно (например, висмут, хром, железо). Поэтому применение электролитического осаждения в анализе ограничено. Кроме определения названных и некоторых других металлов, практическое значение имеет также определение малых количеств некоторых металлов путем так называемого внутреннего электролиза. [c.215]
Кулонометрический метод анализа применяют для определений малых количеств вещества в тех случаях, когда обычные методы электролитического осаждения оказываются недостаточно чувствительными. Очень удобным оказалось кулонометрическое титрование для работы с нестойкими веществами. При использовании этого метода устойчивость рабочего раствора, которая является необходимым условием обычного объемного анализа, не имеет значения. Поэтому кулонометрический метод удобен для титрования электролитически генерируемыми ионами хрома (II), ванадия (IV) и другими, которые в обычных условиях неустойчивы. Кулонометрический метод очень перспективен для автоматических методов контроля, так как регулировать силу протекающего через раствор тока значительно проще, чем регулировать поступление в реакционный сосуд титрующего раствора. [c.323]
Электролизом с ртутным катодом из раствора можно эффективно удалять большие количества многих тяжелых металлов, которые нежелательны при анализе. В разбавленном растворе серной кислоты на ртутном катоде осаждаются железо, хром, никель, кобальт, цинк, кадмий, галлий, индий, германий, медь, олово, молибден, рений, висмут, таллий, серебро, золото и металлы платиновой группы (за исключением рутения и осмия) в то же время такие элементы, как алюминий, титан, цирконий, фосфор, ванадий и уран, количественно остаются в растворе Этот метод особенно ценен при определении последней группы элементов в металлургических материалах. Так, электролиз с ртутным катодом обеспечивает превосходное отделение железа, мешающего при определении алюминия в стали. Не всегда легко без остатка выделить осаждаемые элементы. Микрограммовые количества их остаются в растворе даже при условии, что предпринимаются самые тщательные меры. В раствор будут попадать микроколичества ртути, так как она имеет заметную атомную растворимость ( -25 у/л воды при комнатной температуре). По имеющимся данным при концентрациях серной кислоты от 0,1 до 6 н. можно достичь фактически полного электролитического осаждения Си, 2п, Сс1, 1п, Т1, 8п, В1, Ре и, весьма вероятно, также Ag, Аи, Hg и некоторых металлов платиновой группы. При кислотности в пределах 0,1—1,5 н. удается полностью выделить Со и N1. Другие металлы (Оа, Аз, 5е и Сг) можно осадить только из 0,1 н. серной кислоты. Из серной кислоты в пределах концентраций от 0,1—6 н. неполно осаждаются Ое, 8Ь, Те, Мп, Яе и, вероятно. Ни. После проведения [c.43]
Применение электролиза. Электролиз находит широкое применение. Для защиты металлических изделий от коррозии на их поверхность наносится тончайший слой другого металла — хрома, серебра, золота, меди, никеля и т. д. Покрываемое металлическое изделие помещают в качестве катода в электролитическую ванну с раствором соли того металла, который должен быть осажден на этом изделии. Например, для никелирования это должна быть соль никеля, для омеднения — соль меди. Анодом служит пластинка из того металла, которым покрывают изделие (в примере-—никель или медь). Чтобы покрытие было красивым и прочно держалось на изделии, необходимо соблюдать ряд условий. [c.222]
Возможность образования двух модификаций при катодном выделении металла — явление нередкое (например, никель, кобальт, хром) и для электролитического получения этих металлов обычно значения не имеет. При катодном осаждении марганца процесс полностью нарушается, если условия электролиза не подобраны таким образом, чтобы образовалась только одна модификация. Основным условием является концентрация микродобавок. Помимо того, что они способствуют образованию многоатомной решетки а-модификации (возможно, это связано с образованием пленки из соединений серы, селена и теллура, сдвигающих потенциал), микродобавки значительно снижают чувствительность процесса электролиза к наличию примесей, высокой температуре и уменьшению концентрации. [c.397]
Применение анодно-струйного способа позволяет автоматизировать процесс хромирования и значительно повысить его производительность за счет более высокого выхода по току и применения высоких плотностей тока. При этом повышается равномерность отложения хромового покрытия по толщине слоя, создаются условия для получения осадков хрома заданной толщины. Установки для анодно-струйного хромирования могут быть созданы на несколько одновременно работающих ячеек. Вариантом анодно-струйной установки является анод, который не только подает электролит к хромируемой поверхности, но и равномерно отводит его из рабочего объема через ряд сливных отверстий на поверхности анода. Этим достигается большая равномерность омывания электролитом хромируемой поверхности, способствующая более равномерному осаждению покрытия, особенно при значительных плотностях тока. Этот вариант получил название возвратно-струйного хромирования [21]. Схема такого анода для хромирования коленчатого вала приведена на рис. 39. Ячейка состоит из двух половин, охватывающих шейку коленчатого вала. В корпусе установлен анод. Электролит подается через трубу в кольцевую канавку через осевые каналы — отверстия и поступает в рабочую зону. Удаляется электролит через систему отверстий и трубу отвода. Весь агрегат для возвратно струйного хромирования, использующего холодный электролит, состо нт из следующих узлов (рис. 40) электролитическая ячейка с анодом монтируемая на хромируемой детали, емкостей для электролита анодного травления и улавливания электролита, холодильный агрегат с теплообменным аппаратом, выпрямитель и система трубопрово дов с регулирующими клапанами. Ввиду особой важности под держания постоянного уровня электролита и температуры электроли та в заданных узких пределах рекомендуется оснастить ванну хроми рования устройством для автоматического регулирования уровня электролита и температуры [12]. [c.70]
Как известно, обычное хромирование не всегда эффективно для предохранения тяжело нагруженных деталей машин от механического износа. В тяжелых условиях эксплуатации при недостаточном обеспечении смазкой поверхность хрома покрывается глубокими рисками. Так, например, это наблюдалось на хромированных гильзах цилиндров авиационных двигателей. Причиной такого разрушения хромового покрытия служит плохая смачиваемость его поверхности маслом. Этот существенный недостаток хрома оказалось возможным устранить посредством введения дополнительной обработки покрытия. Сущность этой обработки состоит в электролитическом (анодном) травлении ранее полученного хромового покрытия с целью расширения и углубления тончайших трещин, возникающих в хромовом покрытии при его осаждении в обычных условиях электролиза. Такие трещины образуются в осадке электролитического хрома вследствие возникающих в нем растягивающих напряжений [1, 2]. [c.175]
Металлы, которые выделяются без заметного перенапряжения, практически не включают водород (кадмий, цинк, олово, свинец, медь, серебро и др.). Осаждение таких металлов, которые в условиях электролиза растворяют значительное количество водорода, как правило, сопровождается высоким перенапряжением (железо, никель, кобальт, хром, марганец и др.). И, наконец, металлы, которые не удается осадить электролитически из водных растворов, растворяют несравнимо большие количества водорода (ниобий, торий, ванадий, цирконий и др.) [c.65]
К систематическому изучению условий получения хромовых сплавов электролитическим путем приступили в основном в последние годы. Способы получения сплавов хрома можно разделить на две группы осаждение шестивалентных соединений хрома и осаждение из его трехвалентных соединений. [c.198]
Электролитически осажденный хром содержит много (порядка десятков объемов) растворенного водорода, который прочно удерживается металлом в обычных условиях, но может быть удален нагреванием под вакуумом. При определенных условиях электролиза получается гидрид точного состава СгН, характеризующийся определенной кристаллической структурой [в которой водород гексакоординирован и d( rH) = 1,91 А]. Из газовой фазы хром начинает заметно поглощать водород лишь при высоких температурах. То же, но в значительно меньшей степени, относится к молибдену и вольфраму. [c.371]
Электролитическое осаждение хрома из растворов шестивалентного хрома проводится с использованием нерастворимых анодов РЬ—РЬОг, поскольку аноды из хрома в этих условиях не растворяются (находятся в пассивном состоянии). При этом на аноде протекают три основные реакции окисление воды, повторное окисление ионов Сг + (или, что более вероятно, комплексных полихроматных соединений), образованных на катоде, и постепенное утолщение пленки РЬОг, Плотность анодного тока должна иоддсржнвать в равновесии скорости восстановления и повторного окисления трехвалентных иоиов хрома таким образом, чтобы их концентрация была постоянной. Периодически пленка РЬОз удаляется, поскольку она увеличивает электрическое сопротивление. [c.337]
Электролитическое осаждение не всегда дает надежные результаты. Среди извеЬтных электроосажденных покрытий сравнительно большей жаростойкостью обладают покрытия из хрома и из сплава хром — никель [429]. При толщине 40—50 мк эти покрытия защищают углеродистую сталь 30 в течение нескольких тысяч часов в условиях температур 600—700° в атмосфере воздуха. Хромовое покрытие лучше других противостоит также воздействию паров V2O5. [c.333]
Сплав Сг—8е получается из растворов хромовой, серной и селеновой кислот [5]. При этом селен можно вводить как в виде селеновой, так и в виде селенистой кислоты. При плотности тока не ниже 50 а дм из раствора, содержащего 250 г л СгОд, 2,5 г1л НаЗО и 36 г л Н2 8е04, на платиновом катоде при комнатной температуре осаждается сплав состава 37% 8е и 63% Сг. Выход сплава по току мало отличается от выхода Сг по току из того же раствора без добавки селена. Изменением условий электролиза, как и в случае осаждения сплава Сг—Мп, можно варьировать качество и процентный состав электролитического осадка сплава Сг—8е. Внутреннее напряжение сплава Сг— 8е значительно меньше, чем у электролитического осадка хрома. [c.199]
Одной из наиболее актуальных проблем получения электро-литаческого хрома является изучение условий перехода азота в электролитический хром при его осаждении на катоде. [c.540]
Применение рения — очень дорогого и редкого металла [15, 37, 381—может быть оправдано только в том случае, если он обеспечивает значительные преимущества перед другими металлами и сплавами. В настоящее время не ставится вопрос об использовании рения для работы в окислительных средах. Его применяют лишь в качестве покрытия различных металлов — меди, никеля, алюминия, железа, титана, молибдена, вольфрама и др.. Осаждение рения или сплавов Ке—N1, Ке—Сг, Ке—N1—Сг на медь, латунь, титан, хром, хромникелевые сплавы производится электролитическим методом [37, 38]. Глубина слоя в зависимости от условий работы детали 5—30 мк. На вольфрамовые нити и другие детали рениевое покрытие наносят путем термического разложения карбонила рения [7] или его галоидных соединений 15]. В работе [15] рениевые покрытия наносились на тугоплавкие металлы методом термической диссоциации хлористых соединений рения КеСЬ и КеОСЦ при атмосферном давлении (лучшие покрытия при использовании КеОСЬ). Покрытия получены плотные с хорошим сцеплением с основой. [c.208]
Покрытия пиролитического хрома обладают высокой твердостью, механической прочностью и износоустойчивостью. В противоположность напыленному в вакууме хрому на этих покрытиях не остается следа после механического воздействия стальной иглы [413]. По данным работы [411], твердость пленок, полученных из (Jue-кумолхрома, зависит от условий проведения процесса осаждения. Как и у электролитического хрома, индивидуальная величина твердости является функцией структурных напряжений в пленке. Следовательно, твердость но является лишь мерой содержания углерода, но также связана с разнообразными условиями получения покрытия, такими, как температура и скорость осаждения. В общем, при более высоких температурах получаются более твердые покрытия, но термообработка после осаждения ведет к образованию еще более твердых слоев вслед- [c.257]
На рис. 2 показано изменение поляризации в начале электролиза при осаждении никеля из электролитов А ъ В электроды из стали 2, никеля, стали 1Х18Н9Т и хромоникелевого сплава нри 60° и г =4 а/дм . При осаждении никеля из электролита А на электроды из стали 2 и никеля, промытые бензином, электрообезжиренные и химически протравленные, катодный нотенциал в начале электролиза постепенно повышался до некоторого постоянного значения (кривые 1 ш 2). Сцепление покрытия с такими электродами было хорошим. При осаждении никеля из указанного электролита на электроды из стали 1Х18Н9Т и хромо-никелевого сплава, подготовленные аналогичным путем, их катодные потенциалы в начале электролиза быстро повышались и, достигнув некоторого значения, медленно понижались до постоянной величины (кривые 3 тз. 4). Сцепление покрытия с такими электродами получалось неудовлетворительным. Плохое сцепление никелевое покрытие имело также с электролитическим хромом, подготовленным в аналогичных условиях. [c.483]
chem21.info
Востановление деталей сельскохозяйственных машин. Хромирование
Электролитический хром — металл серебристо-стального цвета с голубоватым оттенком. Плотность хрома 6,9 г/см3, атомный вес 52, температура плавления 1830 °С, электрохимический эквивалент 0,323 г/А-ч, нормальный электродный потенциал 0,56 В. Микротвердость хромовых покрытий составляет 4000 12 000 Н/мм2. Твердость электролитического хрома при нагревании до температуры 250 … 300° снижается незначительно, заметное ее уменьшение начинается при 370 …390°. Если температура нагрева постоянна, изменение твердости хрома наблюдается в течение первых полутора часов термической обработки.
В складе перемещать груз можно с помощью специальных приспособлений. В каталоге штабелеров вы сможете узнать и подобрать себе необходимый штабелер.
Органические кислоты, азотная кислота, сера, ее соединения на хром не действуют. Соляная и горячая концентрированная серная кислота легко растворяют хром. Такие свойства электролитического хрома, как высокая твердость, низкий коэффициент трения, жаростойкость и коррозионная стойкость, обеспечивают хромированным деталям высокую износостойкость.
Состав электролитов, их приготовление и корректирование. Из многих составов для хромирования наибольшее распространение получили электролиты, состоящие из двух’компонентов — хромового ангидрида и серной кислоты. В гальванотехнике наиболее часто применяют три типа хромовых электролитов.
Разведенный электролит содержит: 120… 150 г/л хромового ангидрида (СгОз) и 1,2… 1,5 г/л серной кислоты (h3SO4). Этот электролит по сравнению с другими отличается более высоким выходом хрома по току (16%) и лучшей рассеивающей способностью. Твердость и износостойкость покрытий, полученных из разведенного электролита, наиболее высокие.
Недостаток этого электролита — быстрое изменение его состава при электролизе. Электролит с низкой концентрацией хромового ангидрида применяется для износостойкого хромирования.
Концентрированный электролит содержит: 300… 350 г/л хромового ангидрида и 3… 5 г/л серной кислоты. Этот электролит отличается сравнительно низким выходом хрома по току — 10… 12%, но обладает устойчивостью в работе и высокой кроющей способностью. Концентрированный электролит применяется главным образом для декоративного хромирования.
Универсальный электролит содержит: 200…250 г/л хромового ангидрида и 2 … 2,5 г/л серной кислоты. По своим свойствам этот электролит является промежуточным между разведенным и концентрированным. Универсальный электролит применяют для получения твердых, износостойких покрытий, а также покрытий с хорошими защитно-декоративными свойствами.
В ремонтном производстве наибольшее распространение получило электрическое хромирование- в универсальном и разведенном электролитах. Главными компонентами для хромовых электролитов являются хромовый ангидрид (Сг03, молекулярный вес 100, плотность 2,7) и серная кислота (h3SO4, молекулярный вес 98,08, плотность 1,84).
При составлении электролита необходимое количество хромового ангидрида загружают в ванну хромирования и заливают водой. Для лучшего растворения ангидрида воду предварительно подогревают до 50… 60 °С. Можно применять и водопроводную воду, но не загрязненную железом. Если в данном районе преобладает жесткая вода, необходимо пользоваться дистиллированной.
Таблица 11. Изменение плотности электролита в зависимости от концентрации хромового ангидрида
| 1,07 | 100 | 1,21 | 301 |
| 1,08 | 114 | 1,22 | 316 |
| 1,09 | 129 | 1,23 | 330 |
| 1,10 | 143 | 1,24 | 345 |
| 1,11 | 157 | 1,25 | 360 |
| 1,12 | 171 | 1,26 | 375 |
| 1,13 | 185 | 1,27 | 390 |
| 1,14 | 200 | 1,28 | 406 |
| 1,15 | 215 | 1,29 | 422 |
| 1,16 | 229 | 1,30 | 438 |
| 1,17 | 243 | 1,31 | 455 |
| 1,18 | 257 | 1,32 | 468 |
| 1,19 | 272 | 1,33 | 484 |
| 1,20 | 286 | 1,35 | 515 |
После растворения хромового ангидридач перемешивают рас» твор и определяют в нем концентрацию СгОз по удельному весу, пользуясь таблицей 11. При этом пробу раствора доводят до температуры 15 °С. Затем добавляют в раствор серную кислоту тонкой струей, разливая ее по всей поверхности электролита, и перемешивают. Перед этим учитывают содержание h3SO4 в хромовом ангидриде, которое достигает 0,4%.
Для нормального ведения процесса хромирования рекомендуется в электролите иметь 2… 4 г/л трехвалентного хрома. Для его накопления проводят проработку электролита током. С этой целью нагревают ванну до температуры 50… 60 °С, на анодные штанги навешивают несколько свинцовых плоских анодов, а на катоде— такое же количество плоских стальных катодов, общая площадь которых будет превышать в 2…3 раза площадь анодов. Проработку электролита ведут при плотности тока 4… 6 А/дм2 в течение 3… 4 ч, исходя из расчета 6…8 А-ч/л. После этого электролит готов для хромирования.
При эксплуатации ванны в процессе электролиза, в зависимости от конфигурации хромируемых деталей, концентрация трех-валентного хрома в электролите изменяется. Чтобы не допускать значительного ее отклонения от нормы, рекомендуется поддерживать отношение анодной и катодной поверхностей в пределах от 1:1 до 2:1.
С целью поддержания постоянной концентрации хромового ангидрида и серной кислоты периодически проводят корректирование хромовой ванны путем добавления в нее Сг03 и h3S04.
Хромовый ангидрид добавляют в ванну ежедневно, а его необходимое количество определяют по плотности электролита или по результатам анализа. Серную кислоту доливают значительно реже. Еженедельно электролит подвергают анализу на содержание серной кислоты, трех- и шестивалентного хрома. На основании результатов анализа в электролит вводят недостающее количество h3SO4. После добавления электролит перемешивают и дают ему отстояться.
В процессе хромирования вода из электролита испаряется и: увеличивается концентрация Сг03. Чтобы поддерживать уровень, электролита постоянным, через 2…3 ч в ванну добавляют недостающее количество воды (из ванны улавливания хромового ангидрида).
sxteh.ru
