Справочник химика 21. Покрытие металла хромом
Пористое хромирование | Защитные покрытия металлов
Ценные физико-механические свойства электролитически осажденного хрома стали широко использовать в промышленности только после того, как были найдены пути удерживания смазочных масел на хромированной поверхности трущихся деталей. Несмотря на трещины, имеющиеся в нормальном блестящем хромовом покрытии, оно плохо смачивается смазочными маслами вследствие незначительной ширины и глубины этих трещин. По этой причине обычное хромовое покрытие, плохо служит при высоких удельных давлениях и высоких температурах. Происходят задиры трущихся поверхностей и выкрашивание хрома, что ускоряет износ. Смачиваемость твердых тел зависит от степени шероховатости их поверхности.
Рассмотренная выше трещиноватая структура хромовых покрытий широко использована в технике с целью улучшения смачиваемости и повышения сопротивления износу. Появилась новая технология так называемого пористого хромирования. Получающаяся при этом поверхность хорошо отполирована и пересекается узкими каналами, лежащими ниже поверхности контакта трущихся деталей. Каналы и поры образуют резервуары, в которых аккумулируется смазка, выдавливаемая на поверхность при упругой деформации металла. Вследствие капиллярных сил смазка по каналам продвигается от участков, где ее много, к участкам, где ее недостает.
Различают три метода получения пористых хромовых покрытий: механический, химический и электрохимический. Первый метод предусматривает нанесение рельефа на поверхность изделий при помощи режущего инструмента, а также обдувкой песком или дробью. После хромирования сохраняется полученный предварительно рельеф.
Химический метод заключается в обработке хромированных изделий соляной кислотой. При этом преимущественному растворению подвергается хром в местах пор и трещин. Следствием такого преимущественного растворения является расширение и углубление пор и трещин, т. е. увеличение шероховатости.
Наиболее широкое применение получил электрохимический метод, который заключается в дополнительной анодной обработке хромированных изделий в электролите такого же состава, в котором осуществляется само хромирование. При этом методе преимущественно растворяется хром в порах и трещинах *, вследствие чего происходит их расширение и углубление.
Пористое хромирование эффективно применяется для защиты от механического износа трущихся поверхностей — поршневых колец или цилиндров в двигателях внутреннего сгорания. Испытания автомобильных моторов в нормальных эксплуатационных условиях показали, что износ цилиндра, покрытого пористым хромом, понизился в 6—8 раз по сравнению с нехромированным, а износ колец снизился примерно в пять раз.
Сопротивление механическому износу трущихся хромированных деталей зависит в основном от структуры покрытия. Структура в свою очередь зависит главным образом от условий электролиза — температуры и плотности тока — и до некоторой степени от состава электролита. При пористом хромировании необходимо учитывать дополнительный фактор — длительность анодного травления.
При температуре электролита 55° С плотность тока почти не оказывает влияния на структуру хромовых осадков (рис. 111). С повышением концентрации электролита сетка каналов становится более редкой, и при концентрации 400 г/л переходит в единичные каналы. Ширина и глубина при этом увеличиваются, но в меньшей степени, чем при повышении температуры. Влияние увеличения отношения CrO3: аналогично влиянию повышения концентрации электролита или температуры — оно приводит к уменьшению густоты сетки. В пределах, обычно применяемых на практике, отношение CrO3: SO4- в меньшей степени сказывается, чем концентрация электролита или температура.
Решающее значение при анодном травлении имеет количество электричества, отнесенное к единице поверхности, условно названное интенсивностью травления. На рис. 112 показаны поверхность и поперечное сечение хрома после различного анодного травления (температура хромирования 60° С, плотность тока при хромировании 50 А/дм2, при анодном травлении 32 А/дм2). Количество растворенного хрома при анодном травлении пропорционально продолжительности (интенсивности) травления. По мере увеличения длительности травления сетка каналов становится все гуще. Ширина и глубина каналов увеличиваются, поверхность площадок уменьшается. Процесс расширения и углубления каналов сопровождается появлением новых, подповерхностых, сравнительно узких каналов.
Рис. 111. Влияние температуры и плотности тока на твердость хромовых покрытий. Цифры на кривых указывают плотность тока в А/дм2
Рис. 112. Влияние интенсивности анодного травления на структуру поверхности и поперечное сечение хрома, электроосажденного при 60° С. Х125 (при печати уменьшены на 3/ч):
а — 96 А · мин/дм2; 6 — 160 А · мин/дм2; в — 320 А · мин/дм2
Наиболее вероятной причиной предпочтительного растворения хрома в трещинах, по-видимому, является меньшая анодная стойкость наиболее деформированных участков хрома — они обладают наиболее электроотрицательным потенциалом. Чем больше поверхность хрома в трещинах, приходящаяся на 1 см2 поверхности покрытия, тем выше доля хрома, переходящего в раствор из глубины покрытия. Большая часть ионов низшей валентности образуется при растворении хрома по трещинам. При длительном травлении одиночных трещин анодный выход по току в расчете на CrVI составляет 106—108%.
На конечный результат анодной обработки хромированных изделий решающую роль играет режим хромирования, главным образом, температура электролита (рис. 113). Глубина каналов при данном режиме анодного травления составляет примерно третью часть покрытия при температуре хромирования 45° С, примерно половину толщины покрытия при 50—55° С, а при 65° С каналы прорезают толщину покрытия, равную 100 кмк.
Рис. 113. Влияние температуры хромирования на структуру пористого хрома. Х125 (при печати уменьшены на 3/4): а — 45° С; б — 50° С; в — 55° С; г — 60° С; д — 65° С; е — 70° С
* В соляной кислоте хром активируется, а стандартный потенциал хрома электроотрицательнее потенциала железа, вследствие чего хром предпочтительно растворяется.
www.stroitelstvo-new.ru
Хромирование | Защитные покрытия металлов
Исследования в области электролитического осаждения хрома из растворов его трехвалентных солей проводились еще во второй половине XIX столетия, а из растворов хромовой кислоты — только с начала XX столетия. Промышленное применение хромирование получило в двадцатых годах текущего столетия.
В настоящее время ни один гальваностегический процесс не имеет столь разнообразного применения, как хромирование. Установки для хромирования имеются почти на всех более или менее крупных машиностроительных и приборостроительных заводах.
Главными особенностями электролитического хрома, которые и послужили причиной широкого его распространения, являются высокая химическая стойкость и сопротивление механическому износу.
Хром, как известно, в ряде напряжений стоит в группе электроотрицательных металлов (выше железа), но благодаря сильно выраженной способности пассивироваться он приобретает свойства благородных металлов. Органические кислоты на него не действуют, он хорошо противостоит азотной кислоте. В атмосфере воздуха хром совершенно не меняет цвета. В противоположность серебру на него не действует сероводород. Осажденный на предварительно отполированную поверхность хром имеет зеркальный блеск и серебристый с синеватым отливом цвет. Хромовые отложения жароустойчивы и начинают изменять свой цвет при 480—500° С. Отражательная способность хромовых осадков несколько ниже серебряных, зато она отличается постоянством и со временем не меняется.
Твердость полученных при надлежащих условиях хромовых осадков достигает 1000 единиц по Бринелю. Хромовые отложения удается получить сплошными (на глаз) в самых тонких слоях — стотысячных долях миллиметра.
Осадить электролитическим путем хром можно почти на все металлы, зато другие металлы, электролитически осажденные на хром без специальных методов его активирования, плохо сцепляются.
На перечисленных здесь особенностях электролитического хромирования мы ниже остановимся подробнее, пока воспользуемся этими данными, чтобы определить те области, где хромирование может с успехом применяться.
Хромирование проводят с двумя основными целями: сохранить красивый блестящий вид поверхности и повысить сопротивление механическому износу: Несмотря на высокую химическую стойкость, хром не обеспечивает надежной защиты железа от коррозии. Причиной этого является то, что в гальванической паре хром — железо, которая образуется в открытых местах, железо является анодом. Поэтому вместо непосредственного хромирования применяют предварительное никелирование или более экономичное тройное покрытие: медь — никель — хром. Толщина слоя хрома при этом бывает очень незначительной — доли микрона. В больших масштабах таким методом сейчас хромируют блестящие части автомобилей, велосипедов, Трамвайных и железнодорожных вагонов, различные измерительные приборы, водо- и паропроводную арматуру, пишущие машины, часы и Т. д.
Хром широко применяют вместо серебра в производстве рефлекторов. Имея более низкий коэффициент отражения, чем серебро, хром имеет перед ним то преимущество, что он не тускнеет со временем.
В производстве стекла хром применяют для покрытия форм, благодаря чему значительно увеличивается срок их службы.
Большой эффект дает хромирование штампов и матриц при изготовлении различных изделий из резины, кожи и пластических масс. Здесь сочетаются химические и механические свойства хрома.
В производстве клише и стереотипов хром оказывает неоценимую услугу. Хромирование стереотипов поверх никеля значительно увеличивает срок службы их; хромовый слой при этом не превышает 0,005 мкм и по мере износа его можно восстанавливать.
Для защиты от механического износа трущихся поверхностей хромирование широко применяют в машиностроении, авиамоторостроении, на транспорте. Хромированию успешно поддаются цилиндры двигателей внутреннего сгорания и поршневые кольца; сопротивление износу хромированных цилиндров по сравнению с нехромированными повышается в несколько раз.
С большим успехом хромирование применяется для предельных калибров. Срок службы при этом увеличивается в 5—10 раз. Калибры предварительно соответствующим образом обрабатывают, причем при доводке размеров учитывают наращивание определенной толщины хромового слоя; после износа остающийся хром с калибров снимают и вновь наращивают.
В инструментальном деле хромирование приобретает все большее и большее значение. Правда, встречаются значительные затруднения при хромировании режущих инструментов вследствие хрупкости хрома и склонности его к скалыванию с остриев, но применением специальных «защитных» катодов эти затруднения в значительной степени устраняются. Во всяком случае хромирование такого инструмента, как сверла, метчики, развертки, дает вполне удовлетворительные результаты.
www.stroitelstvo-new.ru
Хромирование покрытие - Справочник химика 21
В настоящее время широкое применение находит гальванотехника-нанесение покрытий в виде металлов и сплавов (гальваностегия) и изготовление и размножение металлических копий (гальванопластика). В гальваностегии распространены электролитическое цинкование и кадмирование, лужение (т. е. покрытие оловом), свинцевание, меднение, хромирование, покрытие металлами группы железа, благородными металлами и т. п. При этом важной задачей является приготовление покрытий с заданными свойствами. Эта задача не может быть решена без знания механизма процесса электрокристаллизации металлов, что стимулирует соответствующие многочисленные исследования. Для регулирования скорости электрокристаллизации и получения осадков с заданными свойствами часто используют не простые, а комплексные электролиты и в растворы добавляют органические вещества, адсорбирующиеся на поверхности электрода. [c.228] Хромирование — покрытие хромом других металлов или изделий для предохранения их от коррозии. [c.152]Хром плохо смачивается смазочными маслами, поэтому для повышения износоустойчивости трущихся деталей, которые работают при недостаточной смазке, применяют так называемое пористое хромирование. Покрытие пористым хромом, испещренное микроскопическими каналами, имеет поверхность, хорошо удерживающую масло. Эти свойства обусловливают эффективность применения пористого хрома в трущихся частях и деталях. [c.223]
Износ пресс-форм. В пресс-формах и литьевых формах в результате действия перерабатываемого материала износу подвергаются формообразующие поверхности (рис. П-5). Происходит истирание хромированного покрытия, возможны механические повреждения поверхности (риски, забоины). [c.40]
Иногда при несоблюдении установленного режима хромирования покрытия получаются матовыми пли загорелыми . Такие покрытия удаляют и изделие вновь хромируют. Хром может [c.179]
Большим успехом в промышленности пользуется также процесс твердого хромирования, покрытие хромом с целью повышения повер.хностной твердости и сопротивления износу трущихся поверхностей. В ремонтном деле твердое хромирование с успехом применяется и для восстановления изношенных при трении поверхностей. После такой обработки срок службы стальных изделий повышается во много раз, В отличие от защитно-декоративного, твердое хромирование осуществляется непосредственно на сталь, без предварительного нанесения на изделие других металлов. Толщина хромового покрытия при этом различна от сотых долей мм до нескольких мм. [c.199]
Прн строгом соблюдении режима хромирования покрытия получаются блестящими, не требующими полировки. [c.160]
Поверхности погружного и пропиточного валиков должны иметь хромированные покрытия. Направляющие ролики изготавливают из стали. Их поверхности, как правило, также хромируют. Для того чтобы с.пой наносимой смолы, определяемый шириной зазора между погружным и пропиточным валиками, оставался постоянным, они должны иметь малый допуск на радиальное биение. В современных машинах этот допуск составляет 0,0025 мм [13]. Ширина зазора регулируется с точностью до 0,01 мм. [c.205]
Износ хромированного покрытия оформляющих деталей пресс-форм [c.41]
Бронзовые осадки отличаются малой пористостью, вследствие чего они могут найти применение в качестве подслоя вместо никелирования перед хромированием. Покрытия с небольшим содержанием олова служат для защиты отдельных участков деталей при азотировании. Покрытия с высоким (около 45%) содержанием олова (так называемая лая бронза) в последнее время получили довольно широкое распространение. Эти покрытия по цвету напоминают серебро, отличаются высокой твердостью и хорошо паяются. В отличие от серебра белая бронза не тускнеет под действием сернистых соединений. Осадки белой бронзы легко полируются. Белую бронзу используют для отделки деталей радиоаппаратуры, столовых приборов, музыкальных духовых инструментов и других металлических изделий. [c.298]
Если иметь в виду замену стали УА другими материалами, то для указанных целей могут быть использованы стали с хромированным покрытием, наносимым гальваническим или диффузионным методом. Ниже приведены данные об использовании таких материалов в производственных условиях ). На участок внутренней поверхности трубы НП гальваническим методом был нанесен слой хрома толщиной 0,1 мм (прочное хромирование). Этот материал находился в соприкосновении с расплавом, вытекающим из аппарата предварительной полимеризации, и с расплавом, из которого практически полностью удалены пары воды, т. е. металл находился в условиях, соответствовавших условиям работы материала трубы в верхнем и нижнем концах простой вертикальной трубы НП. Если при эксплуатации такой трубы НП в нижней части в течение нескольких лет не обнаруживалось никаких признаков разрушения хромирующего слоя, то в верхней части трубы НП вследствие образования гальванической пары очень быстро начинался процесс коррозии, приводивший к разрушению не только хромирующего слоя, но и стальной части конструкции. Разрушение покрытия происходило на уровне зеркала расплава, т. е. там, где содержание водяных паров в расплаве достаточно велико. Таким образом, применение хромированной стали в верхней части трубы НП и, естественно, в аппарате предварительной полимеризации полностью исключается. Однако на тех участках установки, где из расплава полностью или почти полностью удалены пары воды, возможно применение хромированной стали. Этот материал может быть также с успехом использован в насосных блоках. [c.214]
В зависимости от назначения покрытий их подразделяют на декоративные (придают красивый вид изделию), антикоррозионные (предохраняют от коррозии) некоторые покрытия сообщают изделию поверхностную прочность. При помощи гальванических покрытий доводят изделия до необходимых размеров и т. д. Золочение, серебрение — примеры защитно-декоративных покрытий хромирование — покрытие, предохраняющее изделие от коррозии и сообщающее ему поверхностную прочность, стойкость против истирания. [c.303]
ХРОМИРОВАНИЕ — покрытие металлов или их изделий хромом электролитическим нанесением или же диффузионным иасьш еннем. X. проводят для предотвращения коррозии, придания механической прочности поверхности, увеличения твердости и с декоративной целью. [c.280]ВН — вальцовая атмосферная 1,5 — диаметр вальца, м 5 —длина вальца, м В — взрывозащищенная К — коррозионностойкая (хромированное покрытие вальца), детали, соприкасающиеся с продуктом, изготовлены из стали 12Х18Н1 ОТ) 0,2 — модель сушилки. [c.776]
Покрытие, содержащее 93—94,5% РЬ, 0,5—1% 5п и 5— 6% 5Ь, рекомендуется применять для улучшения антифрикционных свойств вкладышей подшипников, имеющих пористое хромирование. Покрытие таким сплавом улучшает прира-батываемость хромированных вкладышей и повышает их коррозионную стойкость [91]. [c.251]
Получение и использование. В земной коре хрома довольно много 0.02%. Основной его минерал — хромовая шпинель, а руда — хромит илп хромистый л елезняк, из которого выплавляют феррохром. Получение хрома в чистом виде —процесс длительный и трудоемкий, поэтому применяют главным образом феррохром, который получают в дуговых печах непосредственно из хромита. Хром — важнейший легирующий элемент черной металлургии. Хромоникелевая сталь известна под названием нержавеющей стали. Хромирование —покрытие металлов тонким. слоем хрома — один из методов защиты металла от коррозии. Дихроматы КгСггО и хромовые квасцы КСг (804)2 применяются при дублении кожи (отсюда и название хромовые сапоги). Соли хрома, например, РЬСг04 идут на изготовление различных красителей-пигментов. В лаборатории широко используется хромпик —смесь насыщенного раствора дихромата калия с концентрированной серной кислотой. Этот состав легко отмывает любую грязь с поверхности стеклянной посуды. [c.355]
Холодное коррозиоустойчивое хромирование. Этот новый способ холодного хромирования с применением раствора -тетрахромата позволяет получать практически беспористые покрытия хрома, отличающиеся высокой коррозионной устойчивостью. В отличие от обычного хромирования покрытия, полученные из тетрахроматного электролита, осажденного непосредственно на полированный металл, имеют матовый серый цвет, однако после полирования приобретают блеск, присущий хрому. Твердость осадков хрома приближается к твердости электролитического никеля. [c.234]
Хром плохо смачивается маслами. Поэтому для повьциения износостойкости трущихся деталей, работающих при недостаточной смазке, применяют так называемое пористое хромирование. При пористом хромировании покрытие испещрено микроскопическими каналами, хорошо удерживающими смазку. Пористое хромирование применяется для шеек валов, поршневых колец, цилиндров двигателей и других деталей. [c.114]
Иногда при несоблюдении установленного режима работы ванны для хромирования покрытия получаются матовыми, или загорелыми . Чтобы исправить этот брак, необходимо удалить покрытие хромом, а изделие вновь подвергнуть хромированию. Снять старый хром необходимо также и при восстановлении изношенных деталей, так как на хромированной поверхности вновь получить удовлетворительный осадок хрома не удается. Хром может быть удален с поверхности железа и стали электролитически. Для этого завешивают изделие на анодную штангу в ванну с 8—10%-ным раствором NaOH, при температуре 60°. Катодами служит железо. С поверхности латунных или никелированных изделий хром легко снимается в подогретол до 40—50° растворе соляной кислоты. [c.286]
Из табл. 20 видной что коэффициент износостойкости пористых хромированных покрытий, предварительно пропитанных маслом, работающих без дальнейшей подачи смазки, в 3,5—4,5 раза больше, чем коэффициент износостойкости гладкого (обычного) хромового покрытия. Из этой же таблицы видно, что кольца с гладким хромом проработали блшн , а кольца, покрытые пористым хромом, — 21 и 27 мин. [c.90]
В качестве сит в фильтрующих машинах используют тонколистовые стальные сита толщиной 0,5—0,8 мм, часто с хромированным покрытием. Размер щелей в зависимости от назначения 0,06—0,25 мм при живом сечении 8—15 /о- В отстойно-фильтрующих конструкциях используют также колосниковые и толстолистовые сита. Сита с минимальным размером щели (0,06. мм) благоприятно влияют на унос, но создают больщое сопротивление при фильтровании, что может привести к резкому снижению производительности. Для машин с такими ситами лучше принимать ак[c.118]
Но данным ВНИЭКИПродмаша и ВНИХИ, производительность фризеров ОФИ и ОФК значительно повышается за счет установки морозильного цилиндра, изготовленного из углеродистой нержавеющей стали с хромированным покрытием. При этом коэффициент теплопередачи возрастает в 1,5—2 раза. [c.319]
chem21.info
