Relaciones proceso, microestructura, propiedades del cromado duro a escala de laboratirio

In this paper hard chromium process is developed on small test specimens of AISI A36 steel. This work includes the development of hard chrome process at laboratory scale to provide a simplified procedure for industrial applications. The electro-deposition is the main principle of hard chrome plating. By applying a differential power over the A36 steel submerged in an electrolytic bath of chromic acid, a thin coat of 30 to 80 microns of chrome is deposited over the A36 steel specimen. The hard chrome deposition is achieved by a combination of multiple variables such as: chromic acid solution, substrate metal, anodes, current density, solution temperature and time. From the above mentioned parameters, the time and the current density are the working parameters to be manipulated while the others remain unchanged. For this experiment, a linear simplified model is theoretically and experimentally derived from Faraday’s electro-deposition law for hard chrome plating over the AISI A36 steel. The thickness variation, micro-hardness and cracking results of the combination of the working parameters are as well included and discussed in this work. During operation, a power source is used to adjust the desired current density for each A36 steel specimen. A heat plate with magnetic stirring is also used for temperature control and to maintain a uniform temperature across the chromic acid solution. Due to toxic gases generated the experiment is performed inside of a gas extraction hood. The chrome deposit obtained is microscopically and gravimetrically measured. Micro hardness measurements over the surface are also performed as well as micro-crack analysis. The influence of the combination of time and current density is also discussed. The results obtained by combining these working parameters show hardness values within the range provided of 66 to 70 HRC. However, despite the nature hardness of chromium, a measurement of micro hardness occurs out of range because of low current density and time combination. This paper studies and analyzes the possible causes that influence hardness with the microstructure (number of surface cracks, density) and processing parameters such as time and current density.En el presente trabajo se desarrolla el proceso de cromado duro sobre probetas de acero AISI A36. El trabajo incluye el desarrollo del proceso de cromo duro a nivel de laboratorio para brindar un procedimiento simplificado en la aplicación industrial. La electro-deposición es el principio fundamental de depósito del cromo duro, ya que, mediante la aplicación de un diferencial de potencial eléctrico, sobre el acero A36 sumergido en un baño electrolítico de ácido crómico, se deposita una capa de cromo entre 30 - 80 micrómetros de cromo duro. El depósito de cromo sobre las probetas de acero A36 se logra mediante la combinación de variables; tales como: solución electrolítica de ácido crómico, material base, ánodos, densidad de corriente, temperatura de la solución y tiempo. De las anteriores, el tiempo y la densidad de corriente son los parámetros de trabajo que serán manipulados mientras los otros permanecerán estables. Un modelo simplificado lineal de depósito de cromo duro sobre la superficie de acero AISI A36 derivado de la ley de electro-deposición de Faraday es desarrollado. Se presenta la variación de espesor de material depositado, micro-dureza y agrietamiento del depósito de cromo duro según la combinación de parámetros de tiempo y densidad de corriente empleados. En cuanto a la implementación, se utiliza una fuente de poder, cuyo amperaje se ajusta según la densidad de corriente para cada probeta. Se implementa una plancha de calentamiento con agitación magnética para controlar la temperatura uniforme en la solución. Debido a los gases tóxicos generados, se realiza el proceso dentro de una campana de gases de extracción. El espesor del Cr depositado es medido gravimétricamente y microscópicamente. Se realiza mediciones de micro-dureza sobre la superficie del depósito, análisis de grietas y se discute ampliamente la influencia de la combinación del tiempo y la densidad de corriente sobre el desempeño alcanzado. Los resultados obtenidos al combinar dichos parámetros muestran una estabilización de valores de dureza dentro del rango de 66 a 70 HRC. Sin embargo, a pesar de la dureza natural del Cromo, se presenta una medición de micro-dureza fuera de rango debido a baja densidad de corriente en combinación del tiempo. Esta investigación estudia y analiza las posibles causas que influenciaron al obtener dicho resultado y la discontinuidad de las durezas encontradas en las otras mediciones, relacionando el número de grietas superficiales, micro-dureza, tiempo y densidad de corriente en el proceso de cromado duro