Existe una relación interdependiente entre la densidad de corriente del cátodo y la temperatura durante el proceso de cromado. Al recubrir cromo en la misma solución, ajustando la temperatura y la densidad de corriente y controlándolas dentro de un rango apropiado, se pueden obtener capas de cromado con tres propiedades diferentes: cromo brillante, cromo duro y cromo blanco lechoso, como se muestra en la Figura 4. -20. En el área de baja temperatura y alta densidad de corriente, el recubrimiento de cromo es oscuro o quemado. Este recubrimiento tiene grietas en la red, alta dureza y fragilidad; en el área de alta temperatura y baja densidad de corriente, la capa de cromo es de color blanco lechoso. la estructura es fina, tiene pocos poros y no tiene grietas, buen rendimiento protector, pero baja dureza y poca resistencia al desgaste en la zona de temperatura media y densidad de corriente media o cuando las dos están bien combinadas, se puede obtener una capa de cromado brillante; Esta capa de cromo tiene mayor dureza y presenta grietas de red finas y densas.
Figura 4-20 El efecto de la temperatura y la densidad de corriente del cátodo en el rango de la zona brillante del recubrimiento
Figura 4-21 El efecto de la temperatura en la eficiencia de la corriente (Cr03 250 g/L , H2SO4 2,5 g /L)
Los efectos de la temperatura y la densidad de corriente sobre la eficiencia de la corriente se muestran en la Figura 4-21 y la Figura 4-22. Se puede ver en las dos figuras que cuando la densidad de corriente permanece constante, la eficiencia de la corriente disminuye a medida que aumenta la temperatura; si la temperatura es fija, la eficiencia de la corriente aumenta a medida que aumenta la densidad de corriente; Sin embargo, cuando la relación CrO3:So42- disminuye, los cambios se vuelven menores en consecuencia. Por lo tanto, cuando se recubre cromo duro, bajo la premisa de satisfacer el rendimiento del recubrimiento, generalmente se utilizan una temperatura más baja y una densidad de corriente catódica más alta para obtener una tasa de deposición de recubrimiento más alta.
Figura 4-22 El efecto de la densidad de corriente del cátodo sobre la eficiencia de corriente (Cr03 400 g/L, H2SO4 4 g/L)
Figura 4-23 El efecto de la temperatura y la densidad de corriente del cátodo sobre el impacto de la dureza del recubrimiento
Cuando la temperatura es constante, a medida que aumenta la densidad de corriente, la capacidad de dispersión de la solución de revestimiento mejora ligeramente; por el contrario, cuando la densidad de corriente permanece sin cambios, la capacidad de dispersión del revestimiento; La solución aumenta hasta cierto punto a medida que aumenta la temperatura de la solución de recubrimiento.
La temperatura y la densidad de corriente tienen una gran influencia en la dureza de la capa de cromado. Esta influencia se muestra en la Figura 4-23. Bajo una cierta densidad de corriente, a menudo hay una temperatura más favorable para obtener un recubrimiento de cromo duro. Por encima o por debajo de esta temperatura, la dureza de la capa de cromo disminuirá.
En producción, generalmente se utilizan temperatura media (45~60 ℃) y densidad de corriente media (30~45 A/dm2) para obtener recubrimientos de cromo duros y brillantes. Aunque las condiciones del proceso para el recubrimiento brillante son bastante amplias, considerando que la capacidad de dispersión del líquido de cromado es particularmente pobre, al recubrir cromo decorativo o cromo duro en piezas con formas complejas, si desea recubrir un espesor uniforme de capa de cromo en Diferentes partes, se debe controlar estrictamente la temperatura y la densidad de corriente. Cuando se determinan las condiciones del proceso de cromado, el cambio de temperatura de la solución de cromado se controla mejor entre ±(1~2)°C.
⑶ Precauciones sobre el cromado
1) Mejore la fuerza de unión del revestimiento. Debido a la escasa dispersión y capacidad de profundidad del electrolito de cromado, es posible que falte el revestimiento en algunas piezas. formas complejas.
Durante el cromado duro, a menudo se produce el desprendimiento del recubrimiento debido a una fuerza de unión deficiente. En las operaciones de producción, se pueden adoptar las siguientes medidas.
① Para algunas piezas de formas complejas, además de utilizar ánodos de elefante, cátodos protectores y ánodos auxiliares, las piezas también se pueden tratar con una corriente varias veces superior a la densidad de corriente normal cuando se colocan las piezas. En el tanque, el impacto a corto plazo aumenta la polarización del cátodo, y una capa de cromo se deposita rápidamente en la superficie de la pieza, y luego el revestimiento vuelve a la densidad de corriente normal.
La corriente de impacto también se puede utilizar para el cromado duro de piezas de hierro fundido. Dado que las piezas de hierro fundido contienen una gran cantidad de carbono, el potencial excesivo de precipitación de hidrógeno sobre el carbono es bajo. Además, hay muchos poros en la superficie de las piezas de hierro fundido, lo que hace que el área de la superficie real sea mucho mayor que el área aparente. Si el revestimiento se realiza con una densidad de corriente normal, la densidad de corriente real será demasiado pequeña y no habrá. Deposición de cromo metálico. Por lo tanto, al recubrir piezas de hierro fundido con cromo duro, se debe utilizar corriente de impacto para aumentar la polarización catódica.
②Grabado anódico (grabado) Cuando se recubre cromo duro sobre acero aleado y acero con alto contenido de carbono con una película gruesa de óxido en la superficie o se continúa con el cromado sobre una capa de cromado que ha estado sin energía durante mucho tiempo. Por lo general, primero las piezas sirven como ánodos durante un corto período de tratamiento de grabado para disolver electroquímicamente la película de óxido y formar una superficie microscópicamente rugosa.
③ El acero de aleación que contiene níquel y cromo tiene una película de óxido muy delgada y densa en su superficie. Cuando se recubre con cromo duro, afectará la fuerza de unión entre el recubrimiento y el sustrato. Primero, las piezas revestidas se graban anódicamente en la solución de cromado y luego las piezas se convierten en cátodos. La corriente es varias veces menor que el valor normal y el voltaje generalmente se controla a aproximadamente 3,5 V, de modo que solo el hidrógeno. La reacción de evolución ocurre en el electrodo. Dado que los átomos de hidrógeno nacientes tienen una fuerte capacidad reductora, pueden reducir la película de óxido en la superficie del metal a metal y luego usar una fuente de alimentación gradual dentro de un cierto período de tiempo (como de 20 a 30 minutos) para aumentar gradualmente la corriente hasta que sea normal. Se establecen las condiciones del proceso. Mediante galvanoplastia sobre la superficie del metal activado, se puede obtener un recubrimiento con buena adherencia. Además, durante el proceso de cromado duro, a veces habrá un corte de energía. En este momento, también se producirá una fina capa de óxido en la superficie de la capa de cromado si se enciende la energía directamente para continuar con el cromado. , el revestimiento se desprenderá. El método para superar este problema puede ser utilizar una "fuente de alimentación estilo escalera" que active la superficie y luego cambie al revestimiento normal.
④ Precalentamiento antes del cromado Para un cromado duro grande, la pieza de trabajo debe precalentarse antes del cromado. De lo contrario, no solo afectará la fuerza de unión de la capa de cromado sino que también afectará la temperatura de la solución de cromado. Por lo tanto, el revestimiento de piezas grandes es necesario precalentar la solución de revestimiento durante varios minutos antes de encender hasta que la temperatura del sustrato y la solución de revestimiento sean iguales. Lo mejor es controlar el cambio de temperatura de la solución de recubrimiento dentro de ±2°C.
Las medidas para mejorar la fuerza de unión de la capa de cromo varían ligeramente según el material. La Tabla 4-27 enumera las medidas correspondientes para mejorar la fuerza de unión de la capa de cromo para diferentes materiales.
2) Eliminación de hidrógeno después del revestimiento
Debido a la baja eficiencia de corriente del cromado, se precipita una gran cantidad de hidrógeno en el cátodo en el caso de piezas de acero propensas al hidrógeno. evolución, deben tratarse a una temperatura de 180 a 200 °C después del recubrimiento, eliminar el hidrógeno durante 3 horas para evitar la fragilización por hidrógeno.
3) Efectos de las impurezas en la solución de cromado y su eliminación Las impurezas dañinas comunes en el electrolito de cromado son principalmente iones metálicos como Fe3, Cu2, Zn2, Pb2, Ni2, Cl y NO3-.
Los iones metálicos proceden principalmente de la disolución del metal en piezas no recubiertas por la capa de cromo, de la disolución de piezas que cayeron al tanque de revestimiento sin ser recuperadas a tiempo y del grabado de ánodos. Cuando los iones metálicos se acumulan hasta un cierto nivel, tendrán un gran impacto en el proceso de cromado, como la reducción del rango de brillo del recubrimiento, la reducción de la capacidad de dispersión del electrolito y el empeoramiento de la conductividad. La tolerancia a las impurezas en la solución de revestimiento aumenta con el aumento de la concentración de anhídrido crómico, por lo que las soluciones de revestimiento de baja concentración son extremadamente sensibles a las impurezas. Cuando el Fe3 en la solución de recubrimiento excede los 15~20 g/L, el Cu2 excede los 5 g/L y el Zn2 excede los 3 g/L, se debe tratar la solución de recubrimiento. El uso de procesamiento de baja densidad de corriente puede lograr ciertos resultados.
Las impurezas metálicas se pueden eliminar mediante tratamiento con resina de intercambio catiónico fuertemente ácida. Para reducir el daño oxidativo de la resina de intercambio iónico causado por la solución de cromado, la solución de cromado debe diluirse a menos de 80 g/l antes del procesamiento. Dado que las resinas de intercambio catiónico fuertemente ácidas son más caras, las soluciones de revestimiento gastadas a veces se utilizan para otros fines, como soluciones de pasivación, para reducir los costos de producción.
El voltaje de la solución de cromado recién preparada es generalmente de 3 a 5 V. Si la concentración es alta, el voltaje debe ser menor. Si se encuentra que el voltaje es mayor que el valor antes mencionado, la solución de revestimiento puede contener impurezas.
El Cl- procede de la introducción de agua suplementaria líquida del baño, agua de limpieza de piezas, etc., o de la limpieza incompleta tras el grabado con ácido clorhídrico. Demasiado Cl reducirá las capacidades de dispersión y profundidad de la solución de recubrimiento, haciendo que el recubrimiento sea gris, áspero e incluso moteado. También puede causar corrosión del sustrato y del ánodo de plomo. Para eliminar el exceso de Cl-, la solución de revestimiento se puede calentar a 70 °C y tratar electrolíticamente con alta densidad de corriente para oxidarla en el ánodo a cloro gaseoso y precipitar. Sin embargo, este método consume mucha energía y el efecto no es muy satisfactorio. También se puede agregar una cantidad adecuada de carbonato de plata para formar un precipitado de cloruro de plata. Aunque este método es más efectivo, el carbonato de plata agregado también puede reaccionar con el ácido crómico. Para formar un precipitado de cromato de plata, no sólo se consume demasiada sal de plata, sino que también se pierde anhídrido crómico, lo que aumenta los costes de producción. La mejor manera es minimizar la introducción de Cl, por lo que es mejor usar agua desionizada para reponer el líquido del baño y usar una solución diluida de ácido sulfúrico para un grabado débil antes del revestimiento. Cuando sea necesario utilizar ácido clorhídrico se intensificará la limpieza. El NO3- es la impureza más dañina, incluso en niveles bajos, puede hacer que el revestimiento se vuelva gris y pierda su brillo, y corroer el revestimiento de plomo del tanque de revestimiento y el ánodo de plomo. El método para eliminar el NO3- es: tratamiento electrolítico con una corriente de 1A por litro de electrolito.
Si hay una gran cantidad de NO3- en la solución de recubrimiento, primero use BaCO3 para eliminar So42- en el baño de recubrimiento y luego realice un tratamiento de electrólisis de alta corriente a 65-80°C para reducir el NO[ a NH3 en el cátodo y eliminarlo.
4) Supresión de la niebla de cromo
Durante el proceso de cromado, debido al uso de ánodos insolubles, la eficiencia de la corriente del cátodo es muy baja, lo que resulta en la precipitación de una gran cantidad. de hidrógeno y oxígeno cuando el gas se escapa de la superficie del líquido, contiene una gran cantidad de ácido crómico, formando niebla de cromo y provocando una grave contaminación. Actualmente existen dos métodos para suprimir la niebla de cromo.
① El método del cuerpo flotante coloca fragmentos o fragmentos de espuma plástica en la superficie de la solución de revestimiento. Estos cuerpos flotantes pueden bloquear el escape de la niebla de cromo.
Pero cuando las piezas salen. del baño, Incómodo de operar. Además, el ácido crómico tiene una fuerte capacidad oxidante, que corroe los fragmentos añadidos, provocando que los productos de descomposición se acumulen en la solución de revestimiento, lo que también afectará la calidad del recubrimiento.
②Agregue inhibidor de espuma. El inhibidor de espuma es un tensioactivo que puede reducir la tensión superficial de la solución de revestimiento y producir una capa de espuma estable que cubre la superficie de la solución de revestimiento. Los tensioactivos generales son inestables a temperaturas más altas y en presencia de oxidantes fuertes, pero los tensioactivos de fluorocarbono pueden existir de manera estable en los medios anteriores. Según los informes, se han utilizado muchos tipos de inhibidores de niebla de cromo, los mejores de los cuales son compuestos orgánicos grasos de cadena larga que contienen grupos polares, como la sal sódica de sulfonato de perfluorooctano [-CF3(CF2)6CF2S03Na-] es el más típico, y la cantidad agregada por litro de solución de recubrimiento es de 0,2 a 0. A 5 g/L se pueden conseguir buenos resultados. China ha producido a prueba sulfonato de perfluoroalquil éter potásico [CF3(CF2)2n 10(CF2)S03K], conocido como inhibidor de niebla de cromo F-53, y la cantidad añadida a la solución de cromado es de 0,04~0,06 g/L. Cuando lo use, primero haga una pasta con F-53 con agua, agregue agua para diluirlo, hierva para disolverlo y déjelo reposar por un tiempo, luego transfiéralo a un tanque de cromado calentado a 50 ~ 60 ℃. No vierta F insoluble. -53 directamente al tanque de revestimiento.
La capa de espuma formada por el inhibidor de niebla de cromo en el baño de revestimiento cubre firmemente la superficie del baño de revestimiento. Cuando el hidrógeno y el oxígeno que contienen ácido crómico precipitan, chocan con la capa de espuma en la superficie. provocando que se formen innumerables partículas pequeñas. La niebla de ácido crómico se combina en gotas de niebla más grandes. Debido al efecto de la gravedad, regresará a la solución de revestimiento cuando alcance una cierta altura, mientras que el hidrógeno y el oxígeno continúan subiendo hasta que abandonan la misma. superficie líquida, logrando así la eliminación de gases y la supresión efectiva de la niebla de cromo.