Поиск

Реклама


Методы повышения равномерности покрытия.

Факторы, влияющие на распределение покрытия. Повышение равномерности покрытия при износостойком хромировании является важным резервом экономии при этом процессе. Получение равномерных покрытий при хромировании затрудняется низкой рассеивающей способностью хромировочных электролитов и краевым эффектом, возникающим из-за рассеивания силовых линий тока в объеме электролита.

Повышение рассеивающей способности электролита в известной степени может быть достигнуто путем рационального выбора состава электролита. По сравнению с универсальным электролитом лучшую рассеивающую способность имеют малоконцентрировапные сульфатные электролиты, сульфатно-кремнефторидиый электролит и такого же типа электролит с добавкой кадмия. Однако улучшение за счет состава электролита еще не настолько значительно, чтобы существенно увеличить равномерность покрытия. Некоторый эффект выравнивания покрытия достигается при хромировании на реверсивном токе.

Основным методом достижения равномерности покрытия является борьба с краевым эффектом, т. е. с концентрацией тока на краях и выступах детали. Причина краевого эффекта в том, что к выступам и краям хромируемой поверхности ток идет не только по кратчайшему пути, но и дополнительно через весь объем электролита.

Чем больше межэлектродное расстояние, тем большая часть тока отвлекается в объем электролита и тем больше неравномерность покрытия из-за краевого эффекта.

Краевой эффект на катоде, занимающем все поперечное сечение электролита, отсутствует, если стенки и дно ванны не проводят электрический ток.

Для устранения или уменьшения краевого эффекта на хромируемой поверхности применяются два основных способа: увеличение сопротивления рассеиванию тока в объеме электролита вплоть до полной электрической изоляции рабочего электролита в межэлектродном пространстве от остального электролита в ванне и отвлечение избыточного тока от краев хромируемой поверхности. Эти задачи решаются рациональным расположением хромируемых деталей и анодов в ванне, применением защитных катодов и защитных экранов.

Расположение деталей и анодов в ванне. При одинаковом межэлектродном расстоянии на всех участках хромируемой поверхности соотношение между током, протекающим по кратчайшему расстоянию между катодом и анодом (создающим равномерное покрытие), и током, распространяющимся во всем объеме электролита:(создающим краевой эффект), зависит как от межэлектродного расстояния, так и от положения детали относительно анода и; уровня электролита. Положение детали в ванне важно, при хромировании наружных поверхностей и не влияет на хромирование внутренних цилиндрических поверхностей, если оно производится в правильно сконструированном анодно-катодном приспособление.

Расположение детали глубоко в ванне при еще более глубоко находящемся нижнем крае анода создает наиболее неравномерное распределение тока на детали, так как большая часть тока проходит через объем электролита над деталью и под ней. В нижней и верхней частях катода ток, кроме того, усиливается за счет влияния большой поверхности анода относительно хромируемой детали. Можно существенно улучшить распределение тока, если верхний край детали расположить непосредственно под уровнем электролита (устраняется отвлечение тока через верхний объем электролита), а нижний край анода поднять выше нижнего края детали (увеличится соиротвление току, отвлекаемому в нижний объем электролита). При хромировании поверхностей простой формы (цилиндр, плоскость) для достижения наиболее равномерного покрытия следует анод расположить параллельно хромируемой поверхности при минимальном межэлектродном расстоянии. Упрощенным вариантом этого требования является расположение плоских анодов со всех сторон хромируемой цилиндрической детали.

Влияние межэлектродного расстояния проявляется особенно сильно при его изменениях в пределах величин, соизмеримых с размерами электродов, и имеет значение для характерных при износостойком хромировании деталей с простым рельефом (цилиндрических и плоских). Для деталей с развитым рельефом, характерным для защитно-декоративного покрытия, с увеличением межэлектродного расстояния улучшается распределение покрытия по рельефной поверхности в соответствии с кроющей способностью электролита.

На распределение тока в электролите большое влияние могут оказать стенки ванны, выложенной свинцом. Это влияние проявляется в часто встречающихся случаях, когда через стенки и дно ванны проходит ток от анодов, расположенных вдоль стенок, к деталям. Дно ванны в данном случае является анодом, создающим также дополнительный ток на нижние поверхности детали. Таким непредусмотренным анодом может быть также любой участок внутренней обкладки ванны, расположенный далеко от основных анодов, если эти аноды находятся близко от обкладки в других местах ванны. Влияние стенок ванны можно устранить путем выкладывания ее материалом с высоким электрическим сопротивлением (винипластом, стеклом и др.). В ваннах, выложенных свинцом, можно существенно уменьшить их влияние, располагая аноды и детали возможно дальше от стенок и дна.

Для равномерного осаждения хрома на внутренних гранях и в углах детали анод должен иметь оттянутые углы. При хромировании наружной поверхности для предупреждения образования грубых «пригорелых» осадков хрома на углах детали аноду следует придать форму хромируемой детали, а напротив ее углов установить непроводящие ток экраны, например из органического стекла. 

При хромировании деталей, отличающихся сложной формой (пресс-формы, штампы и т. п.), как правило, применяют фигурные аноды, воспроизводящие очертания хромируемой поверхности. Отверстия в аноде предусматривают для облегчения удаления газов из электролита, заключенного между электродами, и для более равномерного влияния обратной поверхности анода на распределение тока по хромируемой поверхности.

При хромировании внутренней поверхности цилиндра анод помещают внутри соосно с хромируемой поверхностью. Однако в данном случае необходимо иметь в виду, что при слишком малом анодно-катодном расстоянии, при высоких плотностях тока и небольшом объеме электролита, заключенного между электродами, происходит сильное насыщение газами его верхних слоев. Вследствие этого толщина осажденного хрома в верхней части цилиндра получается меньше, чем в нижней. Для предупреждения неравномерного осаждения хрома по высоте длинных цилиндров хромирование следует производить в проточном электролите.

Особое значение для снижения краевого эффекта имеет применение защитных катодов и изолирующих экранов.

Защитные катоды. Действенным методом устранения краевого эффекта является применение защитных катодов около участков с повышенной концентрацией тока. Защитный катод — это проводник, соединенный электрически с хромируемой деталью и обычно укрепленный на детали таким образом, чтобы отвлечь от краев хромируемой поверхности на себя избыточный ток. Степень отвлекающего действия защитного катода регулируется его расстоянием от хромируемой поверхности, формой и размерами. Чаще всего защитному

катоду придают форму хромируемой поверхности и располагают его на детали так, чтобы он был продолжением этой поверхности.

При местном хромировании цилиндрических деталей нехромируе-мыс участки, смежные с хромируемыми, покрывают свинцовой или алюминиевой фольгой, которая является защитным катодом, устраняющим утолщение хрома на краях хромируемой поверхности. При необходимости усиления действия защитного катода следует отогнуть его край на 2—5 мм.

С помощью защитных катодов можно добиться высокой равномерности хромового покрытия даже при неблагоприятном расположении детали в ванне. Однако этот метод имеет существенный недостаток, так как при нем дополнительно расходуется ток и хромовый ангидрид на покрытие защитного катода.

Защитные экраны. При регулировании распределения тока на хромируемой поверхности с помощью экранов из электроизоляционных материалов не расходуется дополнительно ток и хромовый ангидрид. Такой экран представляет собой перегородку на пути тока, увеличивающую местное сопротивление для его прохождения и тем самым ослабляющую плотность тока на данном участке. Но кроме устранения избытка тока экран может способствовать равномерному распределению тока на детали, у которой хромируемые участки влияют друг на друга. Покрытие изоляцией (экраном) одного участка устраняет его влияние на другой. Например, при хромировании вала с фланцем торцевая поверхность фланца, обращенная к валу, отвлекает от него ток, что приводит к неравномерному покрытию вала около фланца. Это влияние полностью устраняется, если фланец покрыт изоляцией (экраном).

У изолирующих экранов область применения шире, чем у защитных катодов, и применение их не снижает технико-экономических показателей хромирования, как при защитных катодах.