Защитно-декоративное хромирование с промежуточными прослойками и комбинированное хромирование для защиты от коррозии и механического износа

Толщина хромовых покрытий при защитно-декоративном хромировании составляет доли микрона и в редких случаях превышает 1 мкм. Назначение хромового покрытия в данном случае сводится главным образом к предохранению поверхности от потускнения, и лишь при определенной структуре тонкого слоя комбинированного никелирования и тончайшего слоя хрома влияет на коррозионную стойкость комбинированного покрытия Си — Ni — Cr, основной металл защищается от коррозии главным образом промежуточными слоями меди и никеля, реже одним никелем.

Непосредственное хромирование медных и латунных изделий или стальных изделий с медной прослойкой имеет тот недостаток, что в порах хрома происходит коррозия меди или медного сплава. Продуктами коррозии меди и ее сплавов в атмосферных условиях часто являются основные карбонаты или другие соединения, резко ухудшающие внешний вид поверхности. Никель в атмосферных условиях лучше сопротивляется коррозии, и те продукты, которые могут образоваться в порах хромового покрытия, практически мало меняют его внешний вид. По этой причине стальные изделия перед хромированием обычно покрывают сравнительно толстыми слоями меди и никеля, а медные и латунные изделия перед хромированием подвергают никелированию.

Толщину промежуточных слоев выбирают в зависимости от условий эксплуатации изделий с тем, чтобы обеспечить максимальную изоляцию основного металла от возможности воздействия на него окружающей среды, никакой скидки за счет дополнительного хромирования не делают.

Последовательность операций при защитно-декоративном хромировании может быть различной. Так, стальные изделия можно покрывать медью в цианистом или пирофосфатном электролите, затем медью в кислом электролите, никелем и хромом. Иногда ограничиваются меднением в цианистом или пирофосфатном электролите на сравнительно значительную толщину. Возможна также и такая комбинация: никелирование на толщину 1—2 мкм, меднение в кислом электролите, никелирование и хромирование.

Изделия из цинкового сплава обычно покрывают медью в цианистом электролите, затем никелируют и хромируют.

Медные и латунные изделия никелируют и хромируют. Во всех случаях в технических условиях наряду с общей толщиной промежуточных слоев оговаривается минимальная толщина никелевого слоя, находящегося под хромом.

В ряде случаев необходимо наносить непосредственно на сталь беспористые хромовые покрытия. Такая необходимость встречается, когда наряду с защитой от коррозии хромовое покрытие должно до некоторой степени сопротивляться механическому износу. Поскольку хром сам по себе отличается хорошей химической стойкостью, то защита им от коррозии основного металла определяется полным отсутствием или незначительным количеством пор в покрытии. Для получения беспористых хромовых покрытий можно в основном руководствоваться режимом хромирования. Хромовые осадки без сетки трещин не имеют или почти не имеют микроскопических пор.

Технология комбинированного хромирования стали для защиты от коррозии и механического износа может быть сформулирована следующим образом.

Хромирование стальных образцов (сталь 45) осуществляют в электролитах с содержанием 150—250 г/л CrO₃ при весовом отношении CrO₃: SO₄=100÷300. Как и следовало ожидать, как пористость, так и износостойкость покрытий в основном определяются режимом электролиза — температурой и плотностью тока. Коррозионная стойкость хромовых покрытий определяется по количеству коррозионных центров, приходящихся на 1 см² поверхности.

Испытания проводят в коррозионной камере при распылении 3%-ного раствора хлористого натрия и путем переменного погружения в водопроводную воду.

В табл. 48 приведены результаты испытаний на коррозию хромированных образцов из стали 45 (обработка поверхности по 8-му классу).

Результаты испытаний осадков на скорость коррозионного процесса в основном определяются режимом электролиза. Самой незначительной коррозионной стойкостью обладают осадки, полученные при повышенной плотности тока — порядка 50 А/дм².

Наиболее коррозионностойкие покрытия получаются при повышенной температуре (70° С) и низкой плотности тока (30 А/дм²).

Для максимальной защиты осадок хрома должен иметь определенную толщину, обеспечивающую при данном режиме электролиза минимальную пористость, покрытия.

В результате испытаний на коррозию в течение 600 ч наименее пористыми и наиболее коррозионностойкими оказались осадки молочного хрома с минимальной толщиной покрытия 20 мкм.

Оптимальные условия получения износостойкого хромового покрытия поверх молочного хрома были найдены для того же электролита при температуре 50—55° С и плотности тока 40—45 А/дм².

В производственных условиях нанесение комбинированных осадков хрома в зависимости от местных условий может быть осуществлено в разных ваннах или в одной.

Перед нанесением комбинированного осадка хрома поверхность подготавливают так же, как и перед обычным хромированием. Технологический процесс комбинированного хромирования заключается в последовательном нанесении на поверхность детали:
а)       молочного осадка хрома при 70° С и плотности тока 30 А/дм², толщина осадка не менее 20 мкм;
б)       блестящего осадка хрома при 50—55° и плотности тока 45—55 А/дм²; толщина осадка 20—50 мкм в зависимости от условий эксплуатации.

Для обеспечения прочности сцепления между двумя осадками хрома — молочным и блестящим — необходимо провести катодную обработку молочного осадка хрома в той же ванне при плотности тока 5 А/дм² в течение 5 мин. При такой плотности тока и температуре 50—55° С металлический хром не выделяется. Затем плотность тока повышают до нормальной и хромирование продолжают до достижения заданной толщины блестящего осадка хрома. Состав электролита для нанесения молочного и блестящего осадка хрома может быть один и тот же: 250 г/л хромового ангидрида и 2,5 г/л серной кислоты.

В текстильной промышленности комбинированное хромирование применяют для защиты от коррозии и износа рифленых цилиндров машин мокрого прядения льна. Комбинированное хромирование применяют также для деталей приборов, отправляемых в страны с тропическим климатом. Во всех случаях толщина молочного осадка хрома составляет 20 мкм, толщина блестящего осадка хрома в пределах 20—50 мкм в зависимости от условий эксплуатации.