Хромирование

Хромирование получило широкое распространение как для восстановления деталей и повышения их износостойко­сти, так и для декоративных и противокоррозионных целей.

Преимущества электролитического хрома:

• электролитический хром — металл серебристо-бело­го цвета с высокой микротвердостью 400-1200 МН/м² (в 1,5- 2,0 раза выше, чем при закалке ТВЧ), близкой к микротвер­дости корунда;

• обладает высокой износостойкостью, особенно в абра­зивной среде (в 2-3 раза по сравнению с закаленной сталью);

• устойчивостью в отношении химических и темпера­турных воздействий, причем высокая коррозионная стойкость сочетается с красивым внешним видом;

• имеет низкий коэффициент трения (на 50% ниже, чем у стали и чугуна);

• высокую прочность сцепления покрытия с поверхно­стью детали.

Недостатки хромирования и хромового покрытия:

• низкий выход металла по току (8-42%);

• небольшая скорость отложения осадков (0,03 мм/ч);

• высокая агрессивность электролита;

• большое количество ядовитых выделений, образую­щихся при электролизе;

• толщина отложения покрытия практически не пре­вышает 0,3 мм;

• гладкий хром плохо удерживает смазочное масло.

Электролитические осаждения хрома отличаются от дру­гих гальванических процессов как по составу электролита, так и по условиям протекания процесса. Эти особенности состоят в следующем: в качестве электролита используют хромовую кислоту с небольшими добавками серной кислоты, а не растворы их солей, как при осаждении других металлов.

Рис. 3. Схема установки для струйного хромирования: анод; 2 — устройство для поддержания уровня электролита 3 — наращиваемый вал; 4 — раздвижная кассета; 5 — ванна; 6 — электролит; 7 —подогреватель; 8 — насос

Железнение

Процесс железнения представляет собой осаждение ме­талла на ремонтируемую поверхность детали в водных ра­створах солей железа. Он нашел широкое применение при восстановлении деталей с износом от нескольких микромет­ров до 1,5 мм на сторону. Производительность процесса железнения примерно в 10 раз выше, чем при хромирова­нии. Средняя скорость осаждения металла составляет 0,72— 1 мкм/с, а выход металла по току равен 80-95%.

Железнение возможно из водных растворов сернокислых или хлористых закисных солей. Сернокислые электролиты по сравнению с хлористыми менее агрессивны, ниже по про­изводительности, и при одних и тех же условиях электролиза осадки откладываются хрупкие, с большими внутренними напряжениями. Исходный материал сернокислых электроли­тов дороже хлористых. В ремонтной практике наибольшее распространение получили хлористые электролиты. Выбор того или иного электролита зависит от условий работы дета­лей и производственных возможностей предприятий.

Электролит готовят растворением в воде солей хлорис­того железа и других компонентов. Электролиты бывают горячие и холодные. Горячие элек­тролиты (t = 60-95 °С) производительнее холодных, но при работе с ними необходимы дополнительный расход энергии на поддержание высокой температуры электролита, частая его корректировка, дополнительная вентиляция и большая предосторожность со стороны рабочих.

Холодные электролиты (t<50 °С) устойчивее против окис­ления. Позволяют получать качественные покрытия с луч­шими механическими свойствами. Во все холодные элект­ролиты вводится хлористый марганец, который замедляет образование дендритов и способствует получению гладких покрытий большой толщины. Марганец на электроде не осаж­дается и сохраняется в электролите длительное время.

При железнении применяют растворимые аноды, изго­товленные из малоуглеродистой стали с содержанием угле­рода до 0,2%. При электролизе аноды растворяются, образуя на поверхности нерастворимый шлам, состоящий из углеро­да, серы, фосфора и других примесей. Попадая в ванну, они загрязняют ее и ухудшают качество покрытий. Во избежа­ние этого аноды необходимо помещать в диафрагмы из по­ристой керамики или чехлы, сшитые из кислотостойкого материала (стеклоткань, шерсть и др.).

Железнение проводят в стальных ваннах, внутренние стенки которых облицовывают кислотостойкими материа­лами (антегмитовая плитка АТМ-1, эмаль типа 105А, желе- зокремниймолибденовый сплав МФ-15, кислотостойкая ре­зина, фторопласт-3, керамика, фарфор).

Один из существенных недостатков процесса железнения— большое количество водорода в осадке (до 2,5 м³ на 1 мкг осадка). Он в осадке находится в различных формах и отрицательно влияет на механические свойства восстанов­ленных деталей. С целью освобождения от водорода в осадке необходимо детали после железнения подвергать низко­температурному сульфидированию с последующей размер­но-чистовой обработкой пластическим деформированием. В этом случае усталостная прочность деталей повышается на 40 45%, а износостойкость возрастает в 1,5-2 раза.

При восстановлении крупногабаритных деталей слож­ной конфигурации (блоки цилиндров, картеры коробок пе­редач и задних мостов, коленчатые валы и другие) возника­ют трудности, связанные с изоляцией мест, не подлежащих покрытию (площадь их поверхности в десятки раз превы­шает покрываемую площадь), сложной конфигурацией под­весных устройств, необходимостью иметь ванны больших размеров, быстрым загрязнением электролитов и т.д. Для железнения таких деталей применяют вневанный способ.

Принцип вневанного железнения — это в зоне нанесения покрытия создание местной ванны (электролитической ячей­ки), при сохранении традиционной технологии железнения. В этом случае непокрываемые поверхности не изолируют, уменьшается обеднение прикатодного слоя электролита и воз­можно увеличение плотности тока в несколько раз и, следова­тельно, повышение производительности процесса.

Способы вневанного осаждения металлов. Струйное железнение. С помощью насоса электролит подают струями в межэлектродное пространство через отверстия насадка. Насадок одновременно служит анодом и местной ванноч­кой. Для получения равномерного окрытия деталь враща­ется с частотой до 20 мин^-1.

Проточное железнение. С помощью приспособлений изношенное отверстие детали превращается в закрытую ме­стную гальваническую ванночку. В ее центр устанавлива­ют анод и через нее прокачивают насосом элек­тролит. Анод и деталь неподвижны. При их подключении к источнику постоянного тока на поверхности отверстия осаждается железо. Электролит протекает в катодно-анодном пространстве со скоростью 15-18 см/с. Температура электролита — 75-80 С, катодная плотность тока — 25- 30 А/дм². Осаждаются качественные гладкие покрытия со скоростью 0,3 мм/ч, толщиной до 0,7 мм и твердостью 4000— 4500 МПа. Износостойкость восстановленных данным спо­собом посадочных поверхностей на 25-50% выше износос­тойкости новых.

Электронатирание. При этом способе осаждения ме­талла деталь не опускается в ванну, а устанавливается либо на специальном столе, либо в центрах (патрон) товарного станка и присоединяется к катоду источника постоянного тока.

Цинкование. Этот процесс применяют главным образом для защиты деталей из черных металлов от коррозии. В ре­монтном производстве его используют для защиты от кор­розии крепежных материалов. Покрытия осаждаются в ваннах или в специальных вра­щающихся барабанах или колоколах. Процесс идет при ком­натной температуре и плотности тока 1—2 А/дм² — без пере­мешивания и 3-5 А/дм² — при перемешивании электроли­та. Толщина цинковых покрытий 15-30 мкм.

Никелирование. Никелирование применяют для покры­тия металлов — стали, меди, латуни, цинка, алюминия. Не­посредственно никелем покрывают только медь и латунь, а остальные металлы — только после предварительного мед­нения. Никель применяют в качестве защитного покрытия перед декоративным хромированием. С помощью никели­рования повышают износостойкость трущихся поверхнос­тей деталей и восстанавливают их размеры.

Вопросы для контроля:

1.

Литература

1.