Свинцовые аноды для хромирования декоративного

Гальваническое хромирование требует нерастворимых анодов — таких, которые не расходуются в процессе электролиза и не переносят свой материал в электролит. Свинец и свинцовые сплавы являются основным материалом для таких анодов при работе в хромовокислых и сернокислых электролитах.

Почему свинец — основной материал анода при хромировании

В стандартном хромовом электролите (хромовый ангидрид CrO₃ + серная кислота H₂SO₄) свинец не растворяется. На его поверхности с самого начала электролиза формируется защитная плёнка диоксида свинца PbO₂ — тёмно-коричневый слой с хорошей электропроводностью. Именно эта плёнка:

• защищает анод от растворения в кислом электролите;
• обеспечивает прохождение анодного тока;
• катализирует окисление трёхвалентного хрома Cr³⁺ обратно в шестивалентный Cr⁶⁺, поддерживая рабочий состав ванны.

Из-за этого анодного механизма свинцовые электроды при хромировании называют нерастворимыми, хотя и они подвержены постепенному износу — анодному растворению и механическому разрушению плёнки PbO₂.

Чистый свинец (марки С1–С3 по ГОСТ 3778-98) имеет скорость износа около 0,75 мг/см²·ч. Для снижения износа и повышения механической прочности в состав вводят легирующие добавки — сурьму или олово.

Типы свинцовых анодов для хромирования

Свинцово-сурьмянистые аноды (ССу)

Наиболее распространённый тип для гальванического хромирования. Производятся по ГОСТ 1292-81 из сплавов марок ССу, ССу2, ССу5, ССу7, ССу10 с содержанием сурьмы от 0,3 до 10%.

Сурьма повышает твёрдость сплава и его стойкость в хромовой кислоте. При использовании марки ССу7 (содержание сурьмы 6–8%) скорость износа снижается более чем в три раза — до ~0,20 мг/см²·ч — по сравнению с чистым свинцом. ССу7 признана оптимальной для стандартных электролитов декоративного и твёрдого хромирования при плотностях тока до 5 500 А/м².

Более подробно о марках свинцово-сурьмянистых анодов — в разделе свинцовые аноды ССу.

Свинцово-оловянные аноды

Сплавы свинца с оловом (5–15% Sn) применяются преимущественно в декоративном хромировании — в частности, в саморегулирующихся электролитах и при работе с высококонцентрированными ваннами. Оловянная добавка улучшает коррозионную стойкость в хромовых электролитах и формирование плёнки PbO₂.

В ряде рецептур декоративного хромирования аноды состава Pb + 7–10% Sn являются предпочтительными. При работе в режиме саморегулирующегося электролита и плотностях тока до 8 000 А/м² также применяют сплав свинец–олово.

Чистый свинец

Аноды из чистого свинца (марки С1, С2, С3 по ГОСТ 3778-98) применяются ограниченно — главным образом в виде тонкого фигурного анода или стержня для хромирования внутренних поверхностей (отверстий, цилиндров) при повышенных плотностях тока (3 000–4 000 А/м²). В этих случаях жёсткость сплава не нужна, а форма анода приоритетна.

Недостатки чистого свинца при хромировании: пониженная механическая прочность (деформируется под собственным весом при большой длине), склонность к образованию плохо проводящей плёнки хромата свинца PbCrO₄ при недостаточной анодной плотности тока.

Подробнее о чистых свинцовых анодах — в разделе аноды свинцовые С1.

Декоративное хромирование: особенности выбора анода

Декоративное хромирование отличается от функционального (твёрдого) прежде всего толщиной осадка: при декоративном покрытии толщина хрома не превышает 0,3–1,5 мкм. Хром наносится на предварительно нанесённый подслой — никель или медь–никель, который обеспечивает коррозионную защиту детали. Сам хром в этой системе выполняет роль декоративного и барьерного слоя.

Параметры электролита при декоративном хромировании: температура ванны 35–55°C, катодная плотность тока 10–50 А/дм². Эти режимы мягче, чем при твёрдом хромировании, поэтому к анодам предъявляются несколько иные требования.

Для декоративного хромирования наиболее пригодны:

• ССу7 — универсальный выбор для стандартного сульфатно-хроматного электролита;
• Pb + 7–10% Sn — предпочтительны в рецептурах с пониженным содержанием хромового ангидрида и в саморегулирующихся электролитах.

Соотношение площади анодов к площади катода (деталей) в ваннах декоративного хромирования — как правило, 1,5–2,0 к 1. При уменьшении этого соотношения в ванне накапливается трёхвалентный хром Cr³⁺, что ухудшает блеск и равномерность покрытия.

Применение в промышленности

Декоративное хромирование с применением свинцовых анодов используется в следующих отраслях:

• Автомобилестроение — хромирование декоративных элементов кузова, фурнитуры, деталей интерьера.
• Производство сантехники и фурнитуры — смесители, ручки, крепёж.
• Электроника и приборостроение — декоративные корпусные детали.
• Ювелирная и сувенирная промышленность — хромирование металлических изделий, где требуется зеркальный блеск и стойкость к потускнению.

Формы поставки

Свинцовые и свинцово-сурьмянистые аноды для хромирования поставляются в следующих видах:

Форма	Типовые размеры	Применение
Пластины (листы)	Толщина 10–15 мм, ширина до 500 мм, длина до 1 000 мм	Основной тип для ванн хромирования; ГОСТ 9559-89
Прутки (стержни) круглые	Диаметр 20–50 мм, произвольная длина	Вертикальные аноды, фигурное хромирование
Стержни с медным сердечником	По согласованию	Хромирование внутренних поверхностей и отверстий

Аноды могут поставляться с монтажными крюками (подвесками) или без — в зависимости от конструкции подвески в гальванической ванне. Все аноды изготавливаются из первичного свинца без использования вторичного сырья: примеси меди, железа и других металлов в составе анода недопустимы, так как переходят в электролит и загрязняют осадок.

Эксплуатация анодов: контроль состояния

Свинцовые аноды требуют периодической очистки поверхности. При работе на поверхности накапливается шлам — продукты износа, хроматы и сульфаты свинца. Перед чисткой анод необходимо извлечь из ванны и механически зачистить (щёткой или абразивом), не повреждая плёнку PbO₂. Плёнка диоксида свинца должна покрывать рабочую поверхность равномерно — её локальное отслоение или сколы ускоряют износ анода.

Признак потери работоспособности анода — значительное уменьшение его сечения (более 30–40% от исходного) или появление сквозных трещин. Замена анода, потерявшего рабочую массу, позволяет поддерживать стабильное соотношение анодной и катодной площадей и предотвращает накопление Cr³⁺ в ванне.

Для предотвращения загрязнения электролита продуктами износа аноды помещают в анодные чехлы из кислотостойкого материала — полипропилена, хлорина или фторопласта.