книги / Пособие мастеру цеха гальванических покрытий

При работе в двух ваннах режимы покрытий таковы:

более производительным.

Как известно, твердые хромовые покрытия плохо прирабатываются, так как в первый момент часто полу­ чаются задиры, риски и другие дефекты, что является причиной выхода деталей из строя.

В саморегулирующихся электролитах возможно полу­ чение молочных, мягких, пластичных, легко прираба­ тывающихся покрытий. Режимы получения молочных и блестящих осадков те же, что и для износостойких по­ крытий для работы в агрессивных средах.

Допуск на шлифование должен быть в пределах 0,05— 0,1 мм. Толщина молочного осадка после обработки дол­ жна составлять 15 мк.

Схемы двухслойного и трехслойного покрытий для обеспечения приработки приведены на рис. 56 и 57.

Получение защитно-декоративных матово-блестящих покрытий хромом, применяющихся для отделки инстру­ ментов, приборов, марочных щитков и других изделий

Ш

20—30 мин, а затем в другой ванне осаждают блестящие покрытия при температуре 55—60° С и плотности тока 60—70 а!дм* в течение 5—10 мин.

Красивое матово-блестящее покрытие получается также путем осаждения первого слоя хрома в тетрахроматном электролите при температуре 20° С и плотности тока 30 а!дм* с последующим нанесением второго слоя в универсальном хромовом электролите при темпера­ туре 48—50° С и плотности тока 15 а!дм*.

Холодное коррозиоустойчивое хромирование. Этот но­ вый способ холодного хромирования с применением рас­ твора тетрахромата позволяет получать практически беспористые покрытия хрома, отличающиеся высокой кор­ розионной устойчивостью. В отличие от обычного хро­ мирования покрытия, полученные из тетрахроматного электролита, осажденного непосредственно на полиро­ ванный металл, имеют матовый серый цвет, однако после полирования приобретают блеск, присущий хрому. Твер­ дость осадков хрома приближается к твердости электро­ литического никеля.

температуры электролита выше 35° С ведет к получению дефектных покрытий, поэтому ванну необходимо охла­ ждать и следить, чтобы объемная плотность тока не пре­ вышала 1—1,5 а!л. Рассеивающая способность тетрахро­ матного электролита значительно выше, чем стандартных электролитов, что позволяет успешно хромировать рель­ ефные изделия.

Большим преимуществом является повышенный выход металла по току, достигающий 25—30% (против 13— 15% при обычном хромировании), что позволяет уско­ рять осаждение и получать за 10 мин осадки хрома тол­ щиной 6—7 мк.

232

Тетрахромат натрия разрушает свинец, поэтому хро­ мирование производится в стальных ваннах без какойлибо облицовки.

Для определения концентрации хромового ангидрида в тетрахроматных электролитах удобно пользоваться табл. 31.

Таблица 31

Концентрация хромового ангидрида в тетрахроматном электролите, содержащем 50—70 Г ! л NaOH

Приготовляют электролит в такой последовательно­ сти. В рабочей ванне растворяют потребное количество хромового ангидрида; в отдельном сосуде растворяют ед­ кий натр. После полного остывания раствор щелочи постепенно при помешивании вливают в раствор хромо­ вого ангидрида. Затем добавляют разбавленную серную кислоту и прорабатывают ванну при высокой анодной плотности тока для накопления небольшого количества трехвалентного хрома.

Вместо проработки электролита током с целью полу­ чения трехвалентного хрома, содержание которого должно быть не менее 7—8 Г!л, д л я ускорения процесса восста­ новления хромового ангидрида рекомендуется добавление в электролит одного из следующих веществ (в Г1л):

Однослойное покрытие хромом по стали толщиной 8—10 мк вполне заменяет трехслойное покрытие Ni—

233

Си—Ni в легких условиях службы изделий и является более экономичным, так как в 2—3 раза снижается трудо­ емкость и экономятся материалы, а декоративный вид изделий улучшается.

Пористое хромирование. Процесс получения пористого хромового покрытия в основном сводится к кратковре­ менному растворению ранее полученного хромового от­ ложения с целью создания поверхностной пористости.

Для получения пористости применяются два способа: 1) химический способ — путем кратковременного трав­

лении происходит выявление сетки трещин, образован­ ных в слое хрома при его осаждении. Глубина и коли­ чество этих многочисленных трещин и каналов зависят от режимов первоначального хромирования и анодной обработки. Пористая поверхность хрома имеет способ­ ность хорошо удерживать смазку, что увеличивает изно­ состойкость трущихся деталей в 10—12 раз, поэтому пористое хромирование целесообразно применять для деталей, работающих с „ недостаточной смазкой, как, например, шейки валов, поршневые кольца, трущиеся детали двигателей и станков.

Для хромирования применяется обычный электролит (220—250 Г!л хромового ангидрида и 2,5 Г!л серной кислоты).

Процесс ведется при плотности тока 50—60 а!дм2 при температуре 55—60° С. Толщина слоя хрома после шли­ фования должна быть около 0,1—0,12 мм. Выявление пористой сетки производится на аноде при плотности анодного тока 30—40 а!дмг и температуре 35—45° С за 6—10 мин. После промывки, нейтрализации в 3%-ном растворе соды и сушки детали подвергаются термооб­ работке в масле при температуре 200° С для устранения «водородной хрупкости», при этом происходит также насыщение хромовой сетки маслом.

С целью значительного сглаживания хромированной поверхности, что позволяет обходиться без притирки деталей, например поршневых колец, предложен способ пористого хромирования с применением тока переменной полярности в течение всего процесса покрытия.

234

Хорошие результаты были получены в электролите обычного состава (хромового ангидрида 250 Г!л, серной кислоты 2,5 Пл) при таком режиме: плотность тока при

тодной поляризации 15 мин\ продолжительность анод­ ного травления 6 мин. Общая продолжительность хро­ мирования 5,5 ч. Толщина пористой части хромового покрытия составляет 0,06—0,04 мм при общей толщине слоя 0,10—0,12 мм.

В практике некоторых заводов для определения ско­ рости осаждения хрома пользуются следующими эмпи­ рическими формулами:

для защитно-декоративного хромирования

С = (0,7-г-0,9) DK мк!ч\

для износоустойчивого хромирования

С — (0,8-5-1,2) DK мк!ч\

для осадков хрома молочного цвета при повышенных температурах и низких плотностях тока

С = (0,30,6) DK мк!ч\

здесь С — скорость осаждения в мк1ч\ DK— плотность тока в а/дм2.

Большие значения коэффициентов принимают в слу­ чаях повышенной плотности тока и низкой температуры электролита.

Черное хромирование. Хромовое покрытие черного цвета осаждается непосредственно на сталь или на пред­ варительно хромированные в обычном электролите детали, что повышает коррозионную устойчивость покрытия.

В сочетании с матовым и блестящим черный хром мо­ жет быть использован для защитно-декоративных покры­

235

Процесс ведут при плотности тока 40—100 а/дмъ, температуре 20—35° С в течение 15—25 мин. Аноды свинцовые, соотношение анодной и катодной поверх­ ностей 3 : 1 .

Последующая пропитка в подогретом до 60—80° С машинном масле улучшает внешний вид покрытия, ко­ торое становится более блестящим и несколько повышает противокоррозионную стойкость.

Подвески при хромировании. Одной из особенностей хромирования является то, что в этом процессе исклю­ чительное внимание следует обращать на способы под­ вешивания изделий в ванну.

Хромовый слой осаждается неравномерно: на высту­ пающих частях, остриях и нижних частях изделий оса­ ждается большое количество хрома; на частях изделий, расположенных лицевой стороной к аноду, оседает хрома больше, чем на боковых частях.

Часто на практике наблюдаются такие явления, как пригорание на выпуклых частях, оплывание концов изде­ лий, отслаивание хрома на остриях, овальность цилин­ дрических изделий и другие искажения толщины слоя. Наибольшее влияние эти явления оказывают при износо­ устойчивом хромировании с осаждением слоев значи­ тельной толщины.

Для устранения этих неравномерностей применяют так называемые дополнительные экраны и защитные катоды в виде проволок и пластинок, а также кольцевые аноды.

Схемы завески разных деталей в ванну для хромиро­ вания и расположения подвесок и анодов приведены на рис. 58 и 59.

Для анодного снятия хрома с неудачно покрытых изделий применяется электролит, состоящий из едкого натра или калия, взятых в количестве 100—120 /7л.

Процесс ведется при плотности тока Da = 10-ь20 а!дм2 со стальными никелированными катодами при темпе­ ратуре 50—60° С. Время от времени ванну необходимо корректировать, добавляя щелочь.

Снять хром можно также в 5—20%-ном растворе соляной кислоты.

Для изоляции участков деталей, не подлежащих по­ крытию хромом, применяют при декоративном хромиро­ вании цапон-лак, текстолит, резину; при длительном

2 3 6

хромировании требуются для изолирования более стой­ кие материалы, как, например, перхлорвиниловые лаки, полихлорвинил, керамика, стекло и эбонит.

Для оздоровления условий труда рекомендуется зер­ кало испарения ванны покрывать поплавками из пласт­ массы в виде шариков, гранул или двояковыпуклых линз.

Поплавки изготовляются из гранулированного поли­ этилена или пенополистирола; размеры их берутся в за­ висимости от конфигурации и габаритных размеров деталей, обычно применяют поплавки диаметром до 40 мм. Они не мешают загрузке и выгрузке деталей благодаря большой подвижности в растворе.

Полиэтиленовые поплавки применимы в ваннах с тем­ пературой растворов, не превышающей 100° С, пенополи­ стироловые — не превышающей 70° С.

При выборе материала и конструкции поплавков следует учитывать, что они должны погружаться в рас­ твор не более чем на 0,25—0,40 диаметра. Поплавки

237

уменьшают зеркало испарения ванн на 80—90%, что позволяет уменьшить объем отсасываемого воздуха; зна­ чительно снижают унос электролита, уменьшают расход тепла на подогрев ванн и позволяют увеличить срок службы воздуховодов и вентиляторов.

Укрытие поплавками целесообразно применять также для ванн электрополирования, электрохимического обез­

применению порошка «Новость» в смеси с бикарбонатом натрия для уменьшения уноса хромового электролита и снижения его испарения. Эта смесь добавляется из расчета 1—2 Г!л.

СВИНЦЕВАНИЕ

Свинец — мягкий металл серого цвета, удельный вес его 11,3 Г!см3\ атомный вес 207,2, электрохимический эквивалент 3,86, температура плавления 327° С. Нор­ мальный потенциал свинца менее электроотрицателен, чем потенциал железа (—0,136 б), поэтому покрытия свинцом не могут являться электрохимической защитой железоуглеродистых сплавов от коррозии. Для коррозиоустойчивых покрытий, а также для защиты от дей­ ствия агрессивных реагентов требуется нанесение беспор истых слоев свинца.

Свинцовые покрытия отличаются высокой химической стойкостью; они хорошо защищают металл от действия растворов серной кислоты и ее солей, устойчивы в атмо­ сфере, загрязненной сернистыми газами.

Свинец слабо реагирует с соляной кислотой, но ще­ лочи и азотная кислота легко на него действуют. Свинец растворяется в органических кислотах с образованием ядовитых свинцовых солей, что исключает его применение для посуды и пищевых аппаратов.

Недостатком свинцовых покрытий является их мяг­ кость, поэтому применяемая толщина покрытий намного больше, чем толщина других гальванических покрытий.

Толщина свинцовых покрытий, применяемых для за­ щиты деталей машин, механизмов, аппаратов и приборов в атмосфере, загрязненной сернистыми газами, должна быть 100—150 мк в жестких условиях и 30—50 мк в сред­ них условиях эксплуатации.

238

Для защиты химической аппаратуры от воздействия растворов серной кислоты и ее солей, а также сернокис­ лых и сернистых соединений толщина покрытия свинцом должна быть 50—150 ш . Для защиты оборудования от воздействия концентрированных растворов серной кислоты толщина свинцового покрытия составляет 200— 1000 мк, а в специальных случаях может достигать не­ скольких миллиметров. В последнее время для некоторых гальванических процессов (хромирование, электрополи­ рование) успешно применяются алюминиевые аноды, покрытые тонким слоем свинца.

Электролиты для свинцевания. Наибольшее примене­ ние для свинцевания нашли кислые электролиты, как, например, борфтористоводородный, метабензолдисульфоновый и фенолсульфоновый. Щелочные электролиты дают

применяются. Из кислых электролитов наиболее надежным является борфтористоводородный такого состава (в Г!л):

Аноды должны быть из прокатанного листового свинца. Рекомендуется механическое перемешивание.

Недостатком электролита является его невысокая рас­ сеивающая способность. При покрытии рельефных изде­ лий концентрацию составных частей раствора следует увеличить примерно вдвое и уменьшить расстояние между электродами.

Приготовление электролита ведут в такой последова­ тельности. Сначала готовят борфтор истоводородную кис­ лоту. Для этого в освинцованный сосуд наливают плави­ ковую кислоту (из расчета 120 Г!л 100%-ной кислоты) и при помешивании осторожно засыпают кристалличе­ скую борную кислоту (из расчета 93 Г!л). Для избежания сильного разогревания раствора его понемногу разба­ вляют водой.

Когда раствор охладится, в него добавляют неболь­ шими порциями в виде густой кашицы основную угле­

239

кислую соль свинца (из расчета 120 Г/л), которая рас­ творяется с выделением углекислого газа и образованием свинцовой соли борфтористоводородной кислоты. При таком приготовлении в электролите остается некоторое количество свободной кислоты, что улучшает его работу и придает устойчивость. После этого отстоявшийся рас­ твор переливают в ванну и к нему добавляют клей, рас­ творенный в горячей воде; затем добавляют воду до нужного уровня, перемешивают раствор, завешивают аноды и приступают к работе.

Ванну для свинцевания внутри гуммируют или ас­ фальтируют.

Корректирование электролита состоит в периодиче­ ском добавлении борфтористоводородной кислоты и клея.

При достаточной поверхности свинцовых анодов и их хорошей растворимости соли свинца приходится доба­ влять очень редко.

Все работы по приготовлению электролита для свин­ цевания и ведение процесса нужно проводить с осторож­

Неполадки в работе и их устранение. При нормальной работе получаются гладкие осадки светло-серого цвета, прочно сцепленные с основным металлом. Газовыделение на катоде едва заметное, а на аноде — совсем не заметное.

Если на краях изделий образуются наросты и наблю­ дается значительное газовыделение, то это может быть вызвано слишком высокой плотностью тока, которую следует понизить, или избыточным содержанием свобод­ ной кислоты по сравнению с фактическим содержанием свинцовой соли в растворе.

Образование крупнокристаллической структуры осадка по всей поверхности наблюдается при недостаточном содержании клея, повышенной температуре электролита и пониженном содержании свободной кислоты. Эти фак­ торы нужно проверить и отрегулировать.

Плохое сцепление осадка свинца с основным металлом бывает при недостаточно тщательной подготовке поверх­ ности, а также при наводороживании основного металла при травлении или электролитическом обезжиривании. Лучшие результаты по подготовке поверхности к свинце­ ванию дает гидропескоструйная обработка, которую сле­ дует предпочесть другим видам подготовки. Мерами борьбы

240