5)Электрохимические способы восстановления деталей. Железнение (осталивание). Сушность процесса, состав электролитов, режимы осаждения покрытий. Область применения Достоинства, недостатки

Нанесение покрытий. В ремонтном производстве из гальванических покрытий чаще всего применяют железнение и реже — хромирование, цинкование и никелирование.

Железнение_характеризуется хорошими технико-экономическими показателями: исходные материалы и аноды дешевые и недефи­цитные; высокие выход металла по току (85...95 %) и производи­тельность—скорость осаждения железа составляет 0,2...0,5 мм/ч; толщина твердого покрытия 0,8...1,2 мм; возможность в широких пределах регулировать свойства покрытий (микротвердость 1600... 7800 МПа) в зависимости от их назначения обусловливает универ­сальность процесса; достаточно высокая износостойкость твердых покрытий, не уступающая износостойкости закаленной стали; по­крытия хорошо хромируются, что позволяет при необходимости повышать износостойкость деталей нанесением более дешевого, чем хромовое, комбинированного покрытия (железо + хром).

Железнение используют в случаях:

при восстановлении малоизношенных деталей (наращивании до номинального или ремонтного размера) автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, различного оборудования;

исправлении брака механической обработки;

упрочнении рабочих поверхностей деталей из малоуглеродистой и среднеуглеродистой сталей, не прошедших в процессе изготовле­нии термической обработки.

Металлы группы железа в соединениях могут быть двух- и трех­валентными. Электроосаждение происходит из растворов двухва­лентных соединений. Находящиеся в электролите двухвалентные ионы металла легко окисляются до трехвалентных кислородом воз­духа. При наличии таких ионов снижается выход металла по току и ухудшаются свойства покрытий.

По составу (по виду аниона соли железа) электролиты делят на три группы: хлористые, сернокислые и смешанные (сульфатно-хлористые).

Сернокислые электролиты по сравнению с хлористыми менее химически агрессивны и устойчивы к окислению, но уступают по производительности, качеству получаемых покрытий и другим по­казателям. Поэтому наибольшее применение получили простые (без добавок) хлористые электролиты.

По температурному режиму электролиты делят на горячие и хо­лодные. Первые используют при температуре 60...90 °С, позволяю­щей проводить железнение с большой плотностью тока и высокой производительностью. Однако они менее удобны в эксплуатации — требуются большой расход энергии на нагрев и поддержание высо­кой температуры, их частая корректировка, мощная вентиляция и др. Вторые (электролиз ведется без нагрева) лишены указанных не­достатков, но допускается использовать меньшие плотности тока и поэтому холодные электролиты менее производительны.

После выдержки деталей без тока включают ток плотностью 2...5 А/дм² и проводят электролиз 0,5...1,0 мин. Затем в течение 5... 10 мин катодную плотность тока постепенно увеличивают до за­данного значения. Его малая плотность в начале электролиза спо­собствует количественному преобладанию выделения водорода над осаждением железа.

Катодный ток и интенсивно выделяющийся водород заканчива­ют начатое при выдержке без тока активирование покрываемой по­верхности. Низкая плотность тока в начале процесса и постепенное ее повышение приводят к осаждению мягкого подслоя железа с не­большими внутренними напряжениями. Все эти факторы способ­ствуют получению высокой прочности сцепления покрытий с дета­лями.

При выборе режима следует иметь в виду общие для большин­ства гальванических процессов положения: чем выше катодная плотность тока, тем больше скорость осаждения металла и произво­дительность процесса; чем ниже температура и концентрация элек­тролита и выше плотность тока (жестче режим), тем больше твер­дость железных покрытий и меньше их максимально достижимая толщина; чем выше температура и концентрация электролита, тем большую плотность тока можно допустить без ущерба для качества покрытий. Также необходимо выдерживать заданную кислотность электролита, так как при ее снижении резко ухудшается сцепляемость покрытий вплоть до отслоения.

При железнении применяют растворимые аноды из малоугле­родистой стали. Соотношение между анодной и катодной поверх­ностями 5_Л : 5_К= 1...2. Его практически невозможно выдержать в процессе нанесения покрытий на внутренние поверхности. Оптимальное значение диаметра анода для внутренних поверхностей со­ставляет 1/3...2/3 диаметра отверстия.

Чтобы уменьшить загрязнение электролита анодным шламом, следует помещать аноды в чехлы (мешки) из кислотостойкой ткани (стекловолокно, шерсть и др.). Аноды располагают с двух сторон от деталей. Расстояния между деталями и анодами должны быть оди­наковыми и равными 60... 150 мм. Длина анодов не более длины по­крываемой поверхности.

Расстояние между деталями 70... 150 мм. Их верхние концы необ­ходимо размещать ниже уровня электролита на 80...100 мм, а ниж­ние — на расстоянии не менее 150...200 мм от дна ванны.