Хромовые покрытия отличаются низкой смачиваемостью, что препятствует сохранению масляной смазки. Для устранения этого недостатка применяют пористое хромирование

Пористый хром представляет собой хромовые покрытия, на поверхности которых специально создается большое количество отдельных пор или сетка трещин, достаточно широких для проникновения в них масла. Такая сетка трещин способствует значительному улучшению смачиваемости поверхности хрома маслом. Пористо-хромовые покрытия, как правило, применяются в качестве износостойких покрытий для деталей, работающих па трение в тяжелых условиях эксплуатации при недостаточной смазке.

Сущность получения пористого хрома заключается в электролитическом (анодном) травлении слоя блестящего хрома, имеющего сетку тончайших трещин. Растворение хрома протекает в основном по граням трещин, вследствие чего они расширяются. Такие расширенные трещины в отличие от первичных трещин на хроме принято называть каналами пористого хрома. Кроме того, при наличии в покрытии растягивающих напряжений анодное травление вызывает образование в нем новых трещин, уменьшая эти напряжения. Каналы пористого хрома обладают капиллярными свойствами, что обеспечивает смачивание поверхности хрома маслом. Благодаря хорошей смазке снижается истирание не только поверхности, покрытой пористым хромом, но и сопряженно работающей поверхности.

Среди разновидностей пористого хрома, получаемого электрохимическим путем, можно указать на так называемый точечный пористый хром. Этот тип пористого хрома имеет большое число углублений в виде мельчайших пор или раковин, в которых хорошо удерживается смазка.

Покрытие пористым хромом, как правило, состоит из двух слоев: нижнего плотного и верхнего пористого. Пористый слой хрома составляет примерно 1/3 от общей толщины хрома. После износа пористого слоя работа детали на трение продолжается вполне удовлетворительно. По-видимому, пористая часть хрома не только аккумулирует смазку, но также способствует приработке трущихся поверхностей. Для получения хорошо прирабатывающейся поверхности пористого хрома рекомендуется степень пористости поддерживать в пределах 25—45 % при ширине каналов не менее 6—7 мкм. Рекомендуется наносить плотный слой хрома при высокой плотности тока iк = 80÷200 А/дм2, t = 65÷75°С, а пористую часть при режиме, обеспечивающем необходимую пористость, например iк = 35÷50 А/дм2; t = 50÷60°С. Количество электричества на единицу поверхности при анодном травлении составляет 350— 450 А мин/дм2. Покрытия должны быть возможно более равномерными по толщине.

Пористый хром можно также получить химическим способом путем травления хромового покрытия в кислоте или механическим способом путем нанесения перед хромированием на поверхности изделия углублений — пор или канавок.

Детали, покрытые пористым хромом, обладают высокой износостойкостью. При равномерном распределении нагрузки на трущейся хромированной поверхности пористое хромовое покрытие может выдержать при трении давление до 10 МПа. Поверхность, сопряженная с поверхностью детали, покрытой пористым хромом, изнашивается меньше, чем при трении по стали (например, износ баббита при трении о пористый хром под давлением 2000—10000 кПа в два — четыре раза меньше, чем по стали).

В настоящее время покрытие пористым хромом используется для поршневых колец, цилиндров и некоторых других деталей двигателей внутреннего сгорания.

Чтобы хорошо удерживать смазку и противостоять истиранию, канрлы пористого хрома должны обладать необходимой глубиной и шириной, а покрытие — оптимальной степенью пористости. Под степенью пористости понимается отношение площади, занятой каналами, ко всей площади покрытия и обычно измеряется числом площадок между трещинами на 1 см2 поверхности. Густота сетки, ширина и глубина каналов пористого хрома зависят от условий хромирования: отношения СrОз:Н2SО4 в электролите, катодной плотности тока и температуры электролита, а главным образом от количества электричества, израсходованного на процесс анодного травления.

При пористом хромировании деталей отношение CrO3:H2SO4рекомендуется поддерживать в пределах 105—110, что обеспечивает получение оптимальной сетки пористости. Максимальные отклонения отношения не должны выходить за пределы 120—95. При уменьшении отношения CrO3:H2SO4 сетка каналов пористого хрома становится гуще, а сами каналы несколько шире.

Уменьшение катодной плотности тока при хромировании вызывает образование густой сетки каналов пористого хрома. Наряду с этим ширина и глубина каналов становятся меньше. Оптимальная катодная плотность тока при пористом хромировании лежит в пределах 40—60 А/дм2. Наиболее сильное влияние на степень пористости покрытия оказывает температура электролита при хромировании.

С увеличением температуры электролита ширина каналов пористого хрома возрастает, степень пористости, наоборот, понижается, а сетка каналов становится более редкой.

Покрытия пористым хромом, полученные при низких темпера турах хромирования и отличающиеся густой сеткой тонких и неглубоких каналов, имеют настолько малые площадки, что при работе на трение происходит расшатывание и выкрашивание частиц хрома.

Скорость формирования сетки каналов пористого хрома при анодной обработке покрытий зависит от количества расходуемого на процесс анодного травления электричества. Благодаря этому на деталях, хромированных при одних и тех же условиях электролиза, можно получить одинаковую сетку каналов при разных анодных плотностях тока, но одинаковом количестве электричества, израсходованного на анодное травление. Обычно процесс анодного травления осуществляется при плотности тока 40—60 А/дм2 с выдержкой 5—12 мин. Анодное травление производится в хромовом электролите. В зависимости от назначения хромированных деталей и требований, предъявляемых к состоянию поверхности покрытия, проводится соответствующая механическая обработка, которая осуществляется перед анодным травлением хрома.

Степень пористости поверхности, шлифованной перед анодным травлением, примерно в 1,5—2,0 раза выше, а ширина и глубина каналов несколько ниже, чем па нешлифованной поверхности. Кроме того, шлифованная поверхность имеет более равномерную сетку и ширину каналов. Для получения на поверхности шлифованного хрома наиболее развитой сетки каналов количество электричества, расходуемое на анодное травление, должно находиться в пределах 250—300 А мин/дм2. Для примера можно привести режим пористого хромирования поршневых колец. Катодная плотность реверсивного тока 50—52 А/дм2; температура 54—56°С, количество электричества при травлении 300 А мии/дм2. Пористое хромирование применяется в основном для деталей, работающих при значительных нагрузках и недостаточной смазке.

В этих условиях полностью проявляется эффективность этого процесса хромирования.