Технологические режимы электролиза

Используемые при осаждении металлов электролиты чаще все­го в своей основе содержат растворы солей осажденных металлов.

Технологический процесс восстановления деталей нанесением покрытий включает три этапа: подготовка поверхностей деталей; осаждение покрытий; обработка нанесенного покрытия.

Подготовка деталей к покрытию состоит из механической об­работки поверхностей, обезжиривания обработанной поверхнос­ти и декапирования.

Механическая обработка включает пескоструйную обработ­ку, шлифование и полирование. Выбор способа механической обработки зависит от назначения покрытия. Когда покрытие на­носят с целью восстановления изношенной поверхности, про­изводят шлифование для получения правильной геометричес­кой формы и полирование для получения необходимой шерохо­ватости поверхности. Шлифование выполняют на шлифовальных станках с использованием шлифовальных или войлочных кру­гов, накатанных абразивным порошком. Полирование произво­дят бязевыми кругами, на которые наносят полировальные пас­ты (обычно пасту ГОИ).

Рис. 16.2. Приспособление для хромирования гильз: 1 — гильза

Поверхности деталей, не подле­жащие восстановлению, изолируют (при хромировании используют токонепроводящие материалы — лаки и синтетические материалы: поли­хлорвиниловый пластик, цапонлак и др.). Затем детали монтируются на подвесное приспособление (рис. 16.2).

Обезжиривание деталей произво­дят одним из следующих способов:

обрабатывают поверхность ра­створителями (бензин, уайт-спи­рит, четыреххлористый углерод, ацетон и другие растворители);

проводят механическую очистку венской известью (кашицеобраз­ным раствором кальцемагниевой извести);

обезжиривают в растворах щелочей (проводят путем погруже­ния деталей в горячий щелочной раствор (t= 60 °С) и выдержки в нем 5... 60 мин);

проводят электрохимическое обезжиривание в растворах щело­чей. Оно заключается в погружении деталей в горячий (t = 60... 80 °С) щелочной раствор, через который пропускают ток (катод — дета­ли, а анод — пластины из малоуглеродистой стали). Плотность тока 5... 10 А/дм², длительность процесса — 1... 2 мин. Выделяющийся на поверхности детали водород в виде пузырьков срывает с поверхно­сти жировую пленку.

Декапирование (анодная обработка деталей) — это удале­ние тончайших окисных пленок с обрабатываемой поверхности детали, которые образуются во время обезжиривания и промыв­ки, а также обнажения структуры металла детали.

При хромировании обработку ведут в основном электролите, при этом детали сначала выдерживаются 1 ...2 мин без тока для нагрева детали до температуры электролита, а затем проводят сам процесс в течение 30...45 с при анодной плотности тока 25... 35 А/дм². Пос­ле этого, не вынимая детали из ванны, переключают деталь на ка­тод и хромируют ее.

При железнении анодную обработку ведут не в основном элек­тролите, а в специальном.

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 (водный рас­твор хромового ангидрида Сг0₃) с небольшими добавками серной кислоты (Н₂80₄), а не растворы их солей, как при осаждении других металлов. Концентрация хромового ангидрида в электролите может колебаться в широких пределах — от 100 до 400 г/л, а серной кисло­ты — от 1 до 4 г/л (причем соотношение Сг0₃: Н₂80₄ должно на­ходиться в пределах 90... 120). В этом случае выход по току хрома наи­больший и процесс идет устойчиво. Количество трехвалентного хро­ма в ванне должно быть 3...4 % содержания хромового ангидрида;

электролиз в хромовокислых электролитах ведется с нераство­римыми свинцово-сурьмистыми анодами. Применение раствори­мых хромовых анодов невозможно ввиду того, что анодный выход по току хрома в 6...8 раз выше катодного;

процесс осаждения хрома проводится при высокой катодной плотности тока (D_k = 20...30 А/дм²). При повышении катодной плотности тока увеличиваются твердость осадка и хрупкость слоя, а при пониженных значениях Д< осадки получаются пластичными;

обратная зависимость выхода по току от температуры электро­лита и его концентрации. С повышением концентрации электро­лита выход по току резко понижается, тогда, как в большинстве других гальванических процессов выход по току повышается;

хромовые ванны имеют плохую растворяющую способность, т. е. толщина осадков оказывается неравномерной в зависимости от положения анода по отношению к детали (катоду). На ближайших к аноду участках получается большая толщина слоя, а на удален­ных — меньшая;

возникновение значительных растягивающих напряжений в элек­тролитически осажденном слое. Напряжение тем больше, чем тол­ще покрытие. При определенной толщине растягивающие напря­жения достигают таких значений, которые приводят к отслоению покрытия. В хромовых покрытиях в связи с этим снижается устало­стная прочность на 20... 30 %.

Указанные недостатки хромовых покрытий накладывают огра­ничение на максимально допустимую толщину слоя, которая не должна превышать 0,30 мм.

В зависимости от вида хрома выбирают состав электролита и определяют режим нанесения покрытия (табл. 16.2). Время, необ­ходимое для получения заданной толщины покрытия, рассчиты­вают по формуле (16.3). В ремонтной практике наибольшее распро­странение получил универсальный электролит.

При хромировании получают блестящие, молочные или серые покрытия (рис. 16.3). Блестящий хром характеризуется высокой мик­ротвердостью (600...900 МН/м²), мелкой сеткой трещин, види­мой под микроскопом. Осадки хрупкие, но с высокой износостой­костью. Молочный хром характеризуется пониженной микротвер^ достью (400...600 МН/м²), пластичностью и высокой коррозионной стойкостью. Серый хром отличается весьма высокой микротвердостью (900... 1200 МН/м²) и повышенной хрупкостью, что снижает его износостойкость.

Таблица 16.2

• ⇐ Назад
• 46
• 47
• 48
• 49
• 50
• 51
• 525354
• 55
• 56
• 57
• 58
• 59
• 60
• 61
• Далее ⇒