Восстановление деталей хромированием применяемое оборудование - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Восстановление деталей хромированием применяемое оборудование

Восстановление деталей хромированием: применяемое оборудование материалы, технологический процесс, область применения.

Хромированные детали, утерявшие первоначальный вид, нелепо смотрятся на свежеокрашенном автомобиле. Приобрести новые — дорого, да и не всегда возможно. При кажущемся разнообразии и насыщенности рынка зачастую совсем непросто найти ручки, замки или молдинги для некоторых моделей. Можно восстановить хромированное покрытие. Предприятия, занятые ремонтом кузовов автомобилей, уделяют большое внимание приданию детали ее первоначального внешнего вида и защитных свойств. Восстановление производят хромированием или созданием на поверхности деталей защитного слоя цинка.

Условно, хромированные детали можно разделить на два типа. К первому относят детали, установленные на наружные поверхности кузова, ко второму — установленные внутри автомашины. Детали, которые установлены на наружные поверхности, подвергаются более жесткому воздействию среды и, следовательно, должны иметь более толстое покрытие.

Рекомендуемая толщина покрытий составляет:

– для железа и его сплавов в жестких условиях эксплуатации для I подгруппы — медь из цианистого или пирофосфатного электролита 4—8 мкм, из кислого электролита 29—25 мкм, а всего 33±3 мкм; никель 22+2 мкм, хром 1 мкм;

-для II подгруппы — медь из цианистого или пирофосфатного электролита 33±3 мкм, никель и хром как и для I подгруппы;

-для железа и его сплавов в средних условиях эксплуатации для I подгруппы — медь из цианистого или пирофосфатного электролита 4—8 мкм, из кислого электролита 21—17 мкм, а всего 25+3 мкм, никель 15±2 мкм, хром 1 мкм;

-для II подгруппы — медь из цианистого или пирофосфатного электролита 25±3 мкм, остальное как и для I подгруппы;

-толщину покрытия хромом деталей, к которым часто прикасаются руками, увеличивают до 2—3 мкм.

Хромирование по сравнению с другими гальваническими процессами имеет свои особенности, которые заключаются в следующем:

-главным компонентом электролита является хромовая кислота, а не соль хрома;

-с повышением концентрации хромовой кислоты или температуры хромового электролита выход по току значительно понижается, в то время как в большинстве других процессов выход по току при этих условиях повышается;

-с повышением плотности тока выход по току повышается.

Хромированные детали кузова требуют ремонта из-за частичного или полного износа покрытия и отслаивания. Перед вторичным покрытием они должны быть освобождены от остатков хрома. Для этого детали погружают в раствор, состоящий из 1 части концентрированной соляной кислоты и девяти — воды, либо используют анодное растворение в 90 %-ной серной кислоте при плотности тока 3—5 А/дм2. Есть и другие способы снятия остатков хрома. Перед повторным хромированием детали, с которых снят хром, полируют.

При хромировании необходимо обеспечить надежный контакт между деталью и проводом, соединенным с отрицательным полюсом источника тока. Поэтому детали, подлежащие хромированию, заранее закрепляют на приспособления, с помощью которых их погружают в ванны. Приспособления должны быть удобными для работы с ними, создавать надежный контакт как с катодной шиной тока, так и с покрываемыми деталями, и иметь достаточное поперечное сечение, обеспечивающее минимальные потери напряжения.

При электролизе растворов на основе хромовой кислоты, наряду с классическими видами покрытий блестящего хрома, можно получить на катоде осадок хрома черного цвета. Осадки черного хрома по сравнению с другими черными покрытиями обладают глубоким цветом, низкой отражающей способностью, высокой коррозионной стойкостью и твердостью. Стойкость и твердость позволяют применять черный хром для покрытия зеркал наружных заднего вида, облицовок радиатора, щеткодержателей и т. д.

Хорошие результаты можно получать при использовании электролита следующего состава (г/л): хромовый ангидрид — 250, криолит — 0,2, натрий азотнокислый 3—5, хромин 2—3. Режим обработки: начальная плотность тока 25—30 А/дм2 в течение 1—2 мин, рабочая плотность тока 20 А/дм2; температура раствора 18—25 °С, продолжительность цикла 7—10 мин. При этом толщина покрытия составляет 1 мкм. Покрытия получаются глубокого черного цвета с высоким выходом по току.

Как хромировать автомобиль?

Полностью хромированный автомобиль выглядит очень круто. Покрыть машину сверкающим слоем, используя обычный метод хромирования достаточно трудно. На помощь тюнерам приходят современные технологии в виде специальных красок. Метод нанесения хрома с помощью покраски имеет некоторые преимущества:

– Для работы необходимо только обычное оборудование, такое как аэрограф и пульверизатор

– Краской можно покрыть большие поверхности и труднодоступные места

– Любые материалы могут быть окрашены, в том числе и диэлектрики

Процесс нанесения хромовой краски:

1. Необходимо покрыть поверхность черной краской

2. Слой тщательно отполировать. Для достижения наилучших результатов поверхность должна быть доведена до состояния стекла.

3. Поверхность необходимо отчистить спиртом или спиртосодержащей жидкостью

4. Перед нанесением краски поверхность желательно нагреть, для этого можно использовать даже обычный фен

5. При покрытии хромом нужно использовать небольшое количество краски и значительный объем воздуха для лучшего распыления

6. После высыхания краски поверхность необходимо отчистить от пыли и отполировать

В ваннах для хромирования применяются только нерастворимые аноды, что требует периодического пополнения убыли хромовой кислоты путем ее непосредственного введения в электролит в необходимых количествах.

Хромируемые детали к началу электролиза должны быть нагреты до температуры электролита. Мелкие детали, загруженные в ванну в небольшом количестве, нагреваются быстро, большие массивные детали нагреваются медленно и охлаждают ванну.

При хромировании рельефных деталей рекомендуется в начале электролиза произвести “толчок” тока, т. е. электролиз начинают при силе тока примерно вдвое больше, чем следует по расчету, а спустя 1-2 мин значение ее постепенно уменьшают до расчетного. Благодаря толчку тока удается осадить хром на углубленных участках детали и облегчается начало выделения хрома на чугуне.

Перерывы подачи тока в процессе хромирования нежелательны, так как при повторном наращивании возможно отслаивание хрома.

Концентрация хромового ангидрида в электролитах с добавкой серной кислоты может изменяться в широких пределах (от 100 до 500г/л). Для получения покрытия хорошего качества надо, чтобы отношение концентраций СrО3:H2SO4 в электролите поддерживалось постоянным на уровне около 100. Значительное понижение концентрации серной кислоты в электролите вызывает отложение серых недоброкачественных осадков хрома, увеличение ее концентрации – отложение мелкозернистых блестящих осадков.

Увеличение концентрации хромового ангидрида повышает электропроводность раствора. Изменение концентрации серной кислоты в указанных пределах практически не оказывает влияния на электропроводность раствора.

Осаждение на катоде серых матовых хромированных покрытий происходит при низких температурах электролиза (35°С и ниже) и любой плотности тока. Покрытия, полученные при этих режимах электролиза в сульфатных ваннах, отличаются высокой хрупкостью и слабым сцеплением.

Блестящие хромированные покрытия получаются при средних температурах электролита 45-65 °С в широком диапазоне плотностей тока. Осаждение блестящего хрома возможно и при более высоких температурах электролита из мало-концентрированных растворов при высоких плотностях тока. Блестящий хром имеет наиболее высокую твердость, хорошее сцепление с основным металлом и относительно небольшую хрупкость.

Осадки молочного хрома получают при высоких температурах электролита (выше 65 °С) и при плотностях тока 25-30 А/дм2. Покрытия молочного хрома по сравнению с другими имеют низкую твердость, значительную пластичность, меньшую пористость и благодаря этому более высокую защитную способность (подробнее в статье Хромирование).

Выбор концентрации электролита осуществляется в соответствии с характером покрытия и конфигурацией деталей.

Концентрированные электролиты – содержат 350-450г/л хромового ангидрида. Они обладают сравнительно низким выходом по току и плохой рассеивающей способностью. Вместе с тем концентрированные электролиты отличаются относительно хорошей кроющей способностью, что позволяет применять их при декоративном хромировании деталей сложной формы. Благодаря низкому омическому сопротивлению, возможно устанавливать значительные расстояния (180-200 мм) между электродами при ограниченном напряжении источника тока, а сниженные плотности тока позволяют покрывать одновременно большие катодные площади.

Электролиты с низкой концентрацией хромовой кислоты (мало-концентрированные) – содержат 100-150г/л хромового ангидрида. Режим хромирования: 50-120 А/дм2 и 55-60°С. Противокоррозионное плотное покрытие получается при температуре электролита 65-70 °С и плотности тока 25-30 А/дм2; скорость наращивания хрома при этом составляет 13-15 мкм/ч.

Хромовые покрытия, полученные из мало-концентрированных электролитов, имеют высокую твердость и износостойкость. В мало-концентрированных электролитах меньше разрушается изоляция на деталях и подвесных приспособлениях.

Эти электролиты применяются для повышения износостойкости трущихся деталей и инструментов, восстановления изношенных или забракованных по размерам деталей, а также для защитного и защитно-декоративного хромирования.

Недостатком мало-концентрированных электролитов считается потребность в более частой корректировке электролита добавлением хромового ангидрида.

Положение детали в ванне важно при хромировании наружных поверхностей и не влияет на хромирование внутренних цилиндрических поверхностей, если оно производится в правильно сконструированном анодно-катодном устройстве.

Расположение детали глубоко в ванне при еще более глубоко находящемся нижнем крае анода создает наиболее неравномерное распределение тока на детали, так как значительная часть тока проходит через объем электролита над деталью и под ней.

Можно значительно улучшить распределение тока, если верхний край детали расположить непосредственно под уровнем электролита (устраняется отвлечение тока через верхний объем электролита), а нижний край анода, поднять выше нижнего края детали (увеличится сопротивление току, отвлекаемому в нижний объем электролита). При хромировании поверхностей простой формы (цилиндр, плоскость) для достижения наиболее равномерного покрытия необходимо анод расположить параллельно хромируемой поверхности при минимальном межэлектродном расстоянии. Упрощенным вариантом этого, требования является расположение плоских анодов со всех сторон хромируемой цилиндрической детали.

При хромировании деталей, отличающихся сложной формой (пресс-формы, штампы и т.п.), как правило, используют фигурные аноды, воспроизводящие очертания хромируемой поверхности.

При хромировании внутренней поверхности цилиндра анод помещают внутри соосно с хромируемой поверхностью. Однако в данном случае необходимо иметь в виду, что при слишком маленьком анодно-катодном расстоянии, при высоких плотностях тока и небольшом объеме электролита, заключенного между электродами, происходит сильное насыщение газами его верхних слоев. Вследствие этого, толщина осажденного хрома в верхней части цилиндра получается меньше, чем в нижней. Для предупреждения неравномерного осаждения хрома по высоте длинных цилиндров хромирование следует выполнять в проточном электролите.

Особое значение для понижения краевого эффекта имеет применение защитных катодов и изолирующих экранов. На следующем рисунке приведены некоторые приемы их использования, а также способ устранения краевого эффекта путем изоляции межэлектродного объема от остального электролита и его уменьшение за счет сокращения межэлектродного расстояния.

Защитные катоды. Эффективным методом устранения краевого эффекта является применение защитных катодов около участков с повышенной концентрацией тока. Защитный катод – это проводник, соединенный электрически с хромируемой деталью и обычно укрепленный на детали таким образом, чтобы отвлечь от краев хромируемой поверхности на себя избыточный ток. Степень отвлекающего действия защитного катода регулируется его расстоянием от хромируемой поверхности, формой и размерами. Чаще всего защитному катоду придают форму хромируемой поверхности и размещают его на детали так, чтобы он был продолжением этой поверхности.

Читайте также:  Оборудование для листового металла

С помощью защитных катодов можно достичь высокой равномерности хромового покрытия даже при неблагоприятном расположении детали в ванне. Однако этот метод имеет существенный недостаток, так как при нем дополнительно расходуется ток и хромовый ангидрид на покрытие защитного катода.

Защитные экраны. При регулировании распределения тока на хромируемой поверхности при помощи экранов из электроизоляционных материалов, не расходуется дополнительно ток и хромовый ангидрид. Такой экран представляет собой перегородку на пути тока, увеличивающую местное сопротивление для его прохождения и тем самым ослабляющую плотность тока на данном участке. Но кроме устранения избытка тока, экран может способствовать равномерному распределению тока на детали, у которой хромируемые участки влияют друг на друга. Покрытие изоляцией (экраном) одного участка устраняет его влияние на другой. Например, при хромировании вала с фланцем торцевая поверхность фланца, обращенная к валу, отвлекает от него ток, что ведет к неравномерному покрытию вала около фланца.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9188 – | 7323 – или читать все.

95.47.253.202 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Восстановление деталей хромированием

Электролитическое хромирование широко применяет­ся для повышения износостойкости деталей машин и ин­струмента и занимает одно из первых мест среди других способов борьбы с износом.

Хромовое покрытие обладает высокой твердостью (НВ400—1200),высоким сопротивлением изнашиванию и антикоррозионной стойкостью. Удельный вес хрома 6,9—7,1; температура плавления 1615°С;коэффициент трения хрома по баббиту 0,13, по стали 0,16; прочность сцепления хрома с основным металлом более 30 кгс/мм 2 . Хромовый слой при обычных атмосферных условиях и температуре почти не окисляется и обладает стойкостью по отношению к органическим кислотам. Хромом можно покрывать как сырые, так и термически обработанные детали, не нарушая при этом структуры основного ме­талла. Хромирование применяется для восстановления деталей, имеющих износ до 0,3 мм на сторону, так как при большей толщине физико-механические свойства по­крытия ухудшаются.

К недостаткам хромирования следует отнести: вос­становление деталей с небольшим износом (до 0,2мм на сторону), низкий к. п. д. (0,13—0,18) хромовых ванн; высокую стоимость хромирования; снижение предела вы­носливости хромированной стали на 20—30%.

Выносливость хромированных деnалей может быть сохранена на уровне выносливости деталей без покрытия путем применения комплекса технологических операций, предусмотренных типовыми технологическими процесса­ми, разработанными на основании проведенных исследо­ваний.

В настоящее время на передовых ремонтных пред­приятиях хромированием восстанавливают стальные де­тали двигателей строительных машин из мало- и среднеуглеродистых сталей: гильзы (посадочные пояски), поршневые пальцы, шейки и хвостовики коленчатых ва­лов, шейки и буртики распределительных валов, шейки валов коробок передач под подшипники качения, шейки валов генератора и водяного насоса, плунжерные пары, поршневые кольца, штоки и золотники гидросистем и др. Наносить слой хрома на стальные детали с высоким со­держанием кобальта и вольфрама, высококремнистые чугуны и высокоуглеродистые стали не рекомендуется. Не следует также хромировать поверхности, испытывающие высокие контактные нагрузки, например дорожки качения шариковых и роликовых подшипников.

Для хромирования применяют нерастворимые аноды круглого сечения или в виде пластин из сплава, содержа­щего 94% свинца и 6% сурьмы. Ввиду плохой рассеи­вающей способности хромовых электролитов размеры и форма анодов и их расположение в ванне относительно детали оказывают большое влияние на равномерность покрытия/ Площадь анодов должна быть в 1,5—2 раза больше площади катодов, так как анодная плотность тока примерно в 2 раза меньше катодной.

Различают три вида осадков электролитического хро­ма: молочный, блестящий и матовый.

Для хромирования деталей, работающих в условиях больших знакопеременных нагрузок, применяется мо­лочный осадок хрома; для прочих деталей строительных машин применяется блестящий осадок хрома. В качест­ве антикоррозионного покрытия используется матовый осадок, который вследствие высокой хрупкости и пони­женной износостойкости для восстановления деталей ма­шин не применяется.

Хромирование разделяется на два вида: гладкое и пористое. При гладком хромировании получается плот­ное покрытие, на котором плохо удерживается смазка, Такое хромирование применяется для восстановления деталей с неподвижными посадками, а также при анти­коррозионных и декоративных покрытиях. При пористом хромировании покрытие получается с порами и каналами, в которых хорошо удерживается смазка. Этот вид хромирования применяют для восстановления деталей, работающих с подвижными посадками, при значительных удельных давлениях и повышенных температурах (поршневые пальцы, гильзы цилиндров и др.).

Пористое хромирование в ремонтной практике произ­водится после гладкого хромирования электролитическим способом, когда детали подвергаются анодной обработ­ке в той же ванне, где производилось хромирование пу­тем изменения полярности тока (анодное травление). Ре­жимы наиболее распространенного хромирования элек­тролитическим способом приведены в таблице

Таблица 18 Основные параметры пористого хромирования электролитическим способом

Вид пористого покрытияСостав электролита в г/лРежим
хромированияАнодного травления
ТочечныйCrO3 =250-300 H2SO4=2.5-3D=45 t = 50-52D = 40 t= 50 T=10-12
КанальчатыйCrO3 =250 H2SO4=2D= 50 t = 58-60D = 40 t= 58-60 T=6-8
D –плотность тока в а/дм; t – температура в º С; Т – продолжительность травления в мин

Технологический процесс восстановления деталей хро­мированием.

1.Шлифование изношенной детали для при­дания ей правильной геометрической формы и нужной чистоты поверхности.

2. Промывка в бензине для удале­ния жировых загрязнений.

3. Изоляция мест детали, не подлежащих хромированию, и подвесного приспособле­ния перхлорвиниловым пластикатом или цапон-лаком, целлулоидной лентой, винипластом и др.

4. Монтаж на подвеску для придания деталям определенного положе­ния при хромировании. Деталь должна находиться на расстоянии 80—100мм от дна ванны, на 40—50 мм ниже уровня электролита и на расстоянии 100—150 мм от ано­дов.

5. Электролитическое обезжиривание в водном рас­творе едкого натра (40 г/л) и углекислого натрия(30 г/л) при температуре 75—80° С в течение 2—3 мин. Деталь — катод, анодами служат железные пластины. Через элек­тролит пропускается ток плотностью 10 а/дм 2 и напря­жением 6—12 в.

6. Промывка детали в проточной воде и проверка качества ее обезжиривания по стоку воды.

7. Декапирование для удаления налета окиси на очищен­ной поверхности детали. Эта операция обычно проводит­ся в ванне для хромирования. Изменяется полярность (деталь является анодом) и при плотности тока 15 — 20 а/дм 2 деталь выдерживается 1—2 мин.

8. Хромирова­ние в электролите на режиме, указанном в таблице 18. Анод­ная обработка (применяется при пористом хромирова­нии).

9. Промывка детали в холодной проточной воде.

10. Промывка в горячей воде.

11. Демонтаж детали с подвески и снятие изоляции.

12. Термообработка при температуре 200° С для уменьшения хрупкости покрытия.

13. Шлифование для получения правильной формы де­тали и нужных размеров. Шлифование хромированных поверхностей рекомендуется выполнять шлифовальны­ми кругами СМ1-С2 зернистостью 36—46 или СМ1-С1 зернистостью 60—80. Скорость вращения круга 20— 35 м/сек, скорость вращения детали не менее 10 м/мин при глубине резания 0,005—0,015 мм, величина подачи 0,2—0,5 мм, расход охлаждающей жидкости 15л/мин.

Восстановление деталей путем нанесения гальванических и химических покрытий

Для восстановления деталей автомобилей – шкворней поворотных кулаков, осей тормозных колодок, разжимных кулаков тормозных колодок, валов сошки рулевого управления и др., у которых величина износа не превышает 0,15…0,4 мм, целесообразно использовать гальванические покрытия, например осадки на основе хрома, железа или никеля.

Гальванические покрытия получают путем осаждения металла на изношенную поверхность деталей из водных растворов солей при прохождении через раствор электрического тока. Под воздействием электрического тока молекулы соли разлагаются на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные ионы кислотного остатка. Ионы электролита двигаются к электродам, ионы металла (катионы) перемещаются к катоду, а ионы кислотного остатка (анионы) – к аноду (рис. 59). В результате катодного восстановления металла на изношенной детали получаются гальванические металлические покрытия. Электролитическое осаждение металла может осуществляться с растворимыми (железнение, меднение) или нерастворимыми анодными пластинами (хромирование).

Рис. 59. Схема электролитического осаждения покрытия: 1 – электрическая шина катода; 2 – наружная стенка ванны; 3 – вода для подогрева электролита в ванне; 4 – внутренняя стенка ванны; 5 – катод – восстанавливаемая деталь; 6 – электролит; 7 – термоэлектрический нагреватель; 8 – анод – свинцовая пластина; 9 – подвеска; 10 – электрическая шина анода; 11 – крышка ванны

Качество гальванических покрытий в основном зависит от состава электролита, плотности тока, температуры электролита и интенсивности его перемешивания в ванне. Путем изменения этих технологических параметров можно получить покрытия с различными физикомеханическими свойствами.

Необходимо отметить, что толщина гальванических осадков растет практически пропорционально длительности процесса электролиза. Увеличить скорость осаждения и значительно повысить эксплуатационные свойства покрытий можно путем периодического изменения направления (реверсирования) постоянного тока. Реверсирование тока позволяет ускорить процесс осаждения осадков в 1,5…2 раза и при этом получить малопористые покрытия с достаточно низким уровнем остаточных напряжений.

Технологический процесс нанесения гальванических покрытий должен обеспечивать получение осадков с необходимыми физико-механическими свойствами металла и высокой прочностью сцепления покрытия с основой. Достижение эксплуатационных свойств осадков основывается прежде всего на правильном выборе состава электролита и параметров режима электролиза, а также на высоком качестве предварительной подготовки поверхности исходной заготовки.

Технология электролитического осаждения покрытий представляет собой сложный многостадийный процесс, состоящий из следующих технологических операций: механическая обработка, выполняемая для устранения следов износа и придания восстанавливаемой поверхности правильной геометрической формы; промывка органическими растворителями и обезжиривание венской известью; сушка сухим сжатым воздухом; промывка холодной водой; сушка сухим сжатым воздухом; изоляция хлорвиниловой пленкой мест, на которые не предусмотрено осаждение металла; монтаж деталей на подвесные приспособления; декапирование (слабое протравливание); электролитическое осаждение покрытий; промывка холодной водой; промывка горячей водой; демонтаж с подвесных приспособлений; снятие изоляции; сушка; контроль и механическая обработка для получения правильной геометрической формы и необходимой точности изделий.

Наиболее широкое распространение в авторемонтном деле получил электрохимический способ получения износостойкого хромового покрытия. Хром отличается высокой твердостью и теплопроводностью, а также низким коэффициентом трения.

Электролитическое осаждение хрома на изношенные детали осуществляется из растворов хромовой кислоты с добавлением серной кислоты, являющейся источником посторонних анионов (катализаторов), которые инициируют выделение на катоде (детали) наносимого металла. При осаждении хромовых покрытий анодом служит нерастворимая пластина, которую изготовляют из свинца или (лучше) из сплава свинца с 6% сурьмы, обладающего большой химической стойкостью. Для повышения прочности сцепления хромового покрытия с основным металлом осаждение хрома часто производят на подслой из меди. Прочность сцепления хромового осадка со сталью достаточно высока и превышает прочность хромового покрытия на разрыв, которая достигает 600 МПа.

Изменяя технологические параметры процесса электролитического осаждения хрома при неизменном составе электролита, можно получить три различных вида осадков хрома: блестящий, молочный и матовый (рис. 60), которые имеют различную структуру, твердость, пористость и остаточные напряжения.

Рис. 60. Виды различных осадков хрома: а – блестящий; б – молочный; в – матовый

Блестящее хромовое покрытие, которое характеризуется высокой твердостью, прочностью и хрупкостью, получают при температуре электролита порядка 55°С и катодной плотности тока 55 А/дм2. Повышение твердости хромового осадка сопровождается ростом уровня остаточных напряжений растяжения, которые создают пористую структуру с характерной сеткой трещин. При увеличении температуры электролита происходит снижение пористости осадка, а сетка трещин становится более редкой. Гладкое хромовое покрытие неудовлетворительно смачивается маслами и плохо прирабатывается. С целью повышения износостойкости хромового покрытия оно подвергается последующему анодному травлению. При анодном травлении, происходящем в электролите того же состава, растворение хрома происходит в основном по трещинам. В результате на поверхности гладкого хрома окончательно формируется сетка каналов, которая обладает большой маслоемкостью, предохраняющей поверхность трения от заедания.

Беспористый молочный хром по сравнению с блестящим имеет большую вязкость и меньшую твердость. Его получают при температуре электролита 65°С и плотности тока 30 А/дм2. Молочное хромовое покрытие наносят преимущественно тонкими слоями на стальные незакаленные детали, которые работают при малых давлениях. Его также применяют для повышения коррозионной стойкости изделий. Матовое хромовое покрытие, обладающее высокой твердостью и хрупкостью, с успехом используется для восстановления поверхностей деталей, составляющих соединения с натягом. Матовый хром получают при температуре электролита порядка 45°С и плотности тока 50 А/дм2. Железнение (осталивание) в практике авторемонтного производства применяют в основном для восстановления размеров. Процесс железнения отличается высокой производительностью и технологической гибкостью. Выход железного осадка по току в 5…6 раз выше, чем при хромировании. При этом получают твердое покрытие толщиной более 1,5 мм, которое по износостойкости не уступает закаленной стали.

Железнение осуществляют с использованием растворимых (стальных) и нерастворимых (угольных) электродов. В авторемонтном деле для нанесения железного осадка используют преимущественно горячие хлористые электролиты. Температура электролита оказывает существенное влияние на твердость электролитического железа. Снижение температуры электролита приводит к увеличению твердости, но при этом также увеличивается хрупкость осадка.

Для всех гальванических покрытий характерны высокие остаточные напряжения растяжения. Из-за этого во многих случаях усталостная прочность и износостойкость гальванических покрытий оказываются недостаточными для восстановления тяжелонагруженных деталей, работающих в условиях абразивного и усталостного изнашивания.

Повысить усталостную прочность путем снижения уровня остаточных напряжений можно отпуском при температуре 500…650°С. Однако более эффективными технологическими мероприятиями, повышающими одновременно усталостную прочность, износостойкость и контактную выносливость гальванических покрытий, являются химико-термическая обработка (например, цементация) и поверхностное пластическое деформирование (например, алмазное выглаживание).

Цементация ускоряет протекание диффузионных процессов на границе покрытие – заготовка и изменяет в нужном направлении структуру, химический состав и напряженное состояние металла поверхностного слоя изделия. При цементации граница между покрытием и основой размывается вплоть до полного исчезновения, что способствует значительному повышению адгезионной прочности. При этом в поверхностном слое формируются остаточные напряжения сжатия, благоприятно влияющие на предел выносливости.

Для того чтобы при цементации получить высокое содержание карбидной фазы в диффузионном слое, необходимо на поверхность детали осаждать не чистое железное покрытие, а, например, железохромистый осадок, в котором хром является активным карбидообразователем. Получение при науглероживании мелкодисперсных карбидов в поверхностном слое деталей приводит к повышению в 1,8…2,4 раза их износостойкости по сравнению с новыми изделиями.

Применение алмазного выглаживания для окончательной обработки гальванических покрытий позволяет повысить поверхностную твердость и получить высокий уровень остаточных напряжений сжатия. Сравнительный анализ технологий восстановления путем нанесения гальванических покрытий по двум вариантам (I – шлифование + хромирование + полирование; II – шлифование + хромирование + алмазное выглаживание) показал, что использование алмазного выглаживания в качестве финишной обработки позволяет повысить сопротивление усталости в 1,4…1,9 раза, износостойкость – в 1,5…2,5 раза, контактную выносливость – в 1,2…1,6 раза, а также обеспечить высокую прочность сцепления.

Технологической простотой обладает способ получения покрытий путем вневанного электролитического натирания (рис. 61). Его главным образом применяют для восстановления внутренних поверхностей базовых и корпусных деталей. Особенностью способа является

то, что электрохимическое осаждение покрытия происходит без погружения детали в наполненную электролитом ванну. Вместо ванны используют пропитанный электролитом фитиль, который изготавливается из мягких пористых материалов.

Для получения покрытия по центру восстанавливаемого отверстия устанавливается полый анод с фитилем, которому для получения равномерного покрытия задают вращательное и иногда возвратнопоступательное движение. В процессе электролиза через анод прокачивают электролит. В качестве катода выступает корпусная деталь. Фитиль, пропитанный электролитом, при обработке постоянно контактирует с изношенной поверхностью, обеспечивая электрохимическое наращивание покрытия. Для электролитического натирания могут быть использованы токарные, сверлильные станки или специализированное оборудование.

Процессы вневанного хромирования и железнения характеризуются высокими плотностями тока, большой производительностью и возможностью осаждения покрытий до 1,2 мм. Работоспособность таких покрытий выше работоспособности тех же поверхностей в новых изделиях.

Рис. 61. Схема электролитического натирания посадочного места под подшипник в корпусной детали: 1 – шпиндель; 2 – фитиль; 3 – сетка; 4 – поддон с электролитом; 5 – восстанавливаемая деталь

В ремонтном производстве детали могут также восстанавливаться химическим способом, например никелированием. Процесс никелирования осуществляется из раствора солей никеля и гипофосфитов контактным способом. В результате химической реакции, проходящей на поверхности восстанавливаемой детали, образуется никельфосфорное покрытие толщиной 15…30 мкм. Это покрытие после термической обработки получает высокую твердость и антифрикционные свойства. Благодаря равномерности нанесения покрытий химическое никелирование наиболее эффективно при восстановлении деталей сложной формы.

Для реновации деталей могут также использоваться оксидирование и фосфатирование. Оксидирование стальных деталей производят в горячих щелочных растворах, содержащих окислители. В результате взаимодействия окислителей с металлом деталей на их поверхностях образуются оксидные пленки толщиной 0,6…1,5 мкм, которые имеют высокую прочность и надежно защищают металл от коррозии. Фосфатирование также предназначено для создания защитных плёнок, состоящих из сложных солей фосфора, марганца и железа. Образующиеся защитные плёнки, толщина которых не превышает 8,0…40 мкм, к тому же обладают высокой пористостью и износостойкостью.

Хромирование деталей – как происходит?

Хромирование деталей и валов на данный момент признается самым популярным способом нанесения на изделия гальванических покрытий.

1 Что собой представляет и зачем производится хромирование?

Под данным процессом понимают диффузионное насыщение хромом поверхностей разнообразных изделий из стали. Также химическим хромированием называют операцию осаждения хрома (требуемым слоем) из электролита на поверхность изделия.

Электрохимическое хромирование чаще всего используют для того, чтобы обрабатываемые поверхности внешне стали бы выглядеть более элегантно и привлекательно.

Весь комплекс озвученных характеристик и обуславливает популярность данного гальванического покрытия, а также широкую сферу применения хромирования, которое широко используется:

  • в порошковой металлургии;
  • при производстве изделий из резины и пластмассы (хромируются пресс-формы для таких изделий);
  • при изготовлении отражателей;
  • для увеличения износостойкости и показателей твердости разнообразного режущего и специального мерительного инструмента;
  • в автомобилестроении (покрытие кузова для придания транспортному средству “особого” вида и отдельных узлов ТС);
  • при выпуске технических механизмов и деталей, которые постоянно трутся между собой и быстро выходят из строя, если на них не наносить специальной защиты.

Перечислять все области человеческой деятельности, где сейчас используется описываемая гальваническая процедура, поверьте, можно достаточно долго.

2 Процесс хромирования деталей – технология

Конкретные свойства изделий, подвергающихся хромированию, зависят от того, в каком именно режиме наносится гальваническое покрытие. При этом различают три варианта гальванопокрытий:

  • “Твердый хром”. Хромирование осуществляется при токе высокой плотности (более 100 А/дм2) и температуре не более 40 °С. После процедуры детали становятся хрупкими и при этом твердыми.
  • “Блестящий хром”. Операция производится при токе от 30 до 100 А/дм2 и температуре в пределах от 45 до 60 °С. Изделие после нее получает по-настоящему уникальную износостойкость и очень высокую твердость, а также имеет шикарный зеркальный блеск.
  • “Молочный хром”. Плотность тока в данном случае минимальна (не более 25 А/дм2). Детали после подобной гальванообработки не могут похвастаться большой твердостью, так как само покрытие представляет собой беспористую и очень эластичную массу.

В большинстве случаев хромирование выполняется по технологии, предусматривающей использование трех- или шестивалентного хрома. В первом случае главным компонентом покрытия является хромовый ангидрид, во втором – хлорид либо сульфат хрома. Ванна с 6-валентным хромом имеет обычно далее указанное содержание:

  • серная кислота – от 2,25 до 3 грамм/литр;
  • ангидрид – от 225 до 300 грамм/литр;
  • свинец (выполняет функцию анода) с сурьмой или оловом в количестве 4–6 процентов.

Как видим, соотношение серной кислоты и ангидрида должно быть 1 к 100. Это имеет огромное значение, так как в тех случаях, когда такая пропорция не выдерживается, процедура не приводит к ожидаемым результатам. Вместо красивого покрытия получается плохо обработанная деталь, на которой явно будут заметны отслаивания защитно-декоративного покрытия, матовость, разнообразные пятна. Доказано, что при снижении указанного соотношения вполовину (1 к 50) наблюдается существенное уменьшение кроющей и рассеивающей способности покрытия.

Также следует выдерживать заданную плотность тока в ванне для хромирования (не более 310 кА/дм2), а также ее температуру (не более 60 и не менее 45 градусов). Если плотность увеличивается, на углах и торцах обрабатываемых изделий формируются различные по форме и малопривлекательные дендриты.

Согласно технологии хромирования, принятой в наши дни, аноды для ванны следует использовать исключительно из чистого свинца с минимальным количеством сурьмы (до шести процентов). Востребованными сейчас являются и аноды, сделанные из титана, обработанного платиной. Аноды растворимого вида использовать не рекомендуется. Лучше делать их из листов либо стержней сечением до полутора сантиметров.

Так как на анодах из свинца при хромировании образуется хромовокислый налет, их требуется чистить металлической щеткой. Если используется платинированный титан, подобную очистку выполнять не требуется. Также рекомендуется убирать из ванны аноды и держать их в воде в тех случаях, когда хромирование не планируется выполнять на протяжении нескольких дней.

3 Восстановление деталей хромированием – некоторые нюансы процесса

В тех случаях, когда при помощи гальванического покрытия необходимо выполнить восстановление либо ремонт каких-либо изделий (например, из углеродистой стали), применяется одна из двух методик, предполагающих получение “блестящего” либо “молочного” хрома. Причем “молочное” покрытие обычно придают тем конструкциям, которые функционируют в условиях трения при циклической нагрузке и сравнительно больших удельных давлениях. А вот “блестящий хром” используется чаще тогда, когда изделия работают в более щадящих по нагрузке и давлению условиях.

Если восстанавливаются детали из металлов, которые относят к группе самопассивирующихся (это может быть титан либо алюминий), их поверхность нужно протравить, чтобы очистить их и обеспечить высокое качество хромирования. Также на подобные металлы гальваническое покрытие нередко наносится по подслою никеля или меди.

Стоит знать, что при использовании никелевого подслоя появляется риск того, что он будет корродировать за счет создания гальванической пары с хромом. В этом случае профессионалы советуют насыщать под вакуумом либо при высокой температуре (до 200 градусов Цельсия) поверхность пленки специальными маслами и лаками.

Еще одна рекомендация. Для улучшения слоя хрома на восстанавливаемых изделиях, который является достаточно-таки хрупким, допускается выдержка данного слоя при температуре около +200 °С на протяжении нескольких часов.

И никогда не забывайте о том, что технология хромирования обуславливает необходимость выполнения ряда предварительных операций:

  • полирование или шлифование металла;
  • удаление жира и грязи с поверхности детали;
  • промывка обрабатываемого изделия в воде (подходит обычная жидкость из-под крана);
  • декапирование.

ЖЕЛЕЗНЕНИЕ, ХРОМИРОВАНИЕ, ЦИНКОВАНИЕ И МЕДНЕНИЕ. ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, СОСТАВЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, РЕЖИМЫ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

Железнение отличается хорошими технико-экономическими показателями: дешевизной применяемых исходных материалов; высокими выходом металла по току (85—95%), скоростью осаждения металла (0,2-0,5 мм/ч), твердостью (до 7800 МПа) и износостойкостью покрытия. Толщина твердого покрытия достигает 0,8—1,2 мм. Себестоимость восстановления деталей железнением составляет 30—50% от стоимости новой детали при одинаковой износостойкости.

Электролиты, применяемые при железнении, делятся на три группы: хлористые, сернокислые и смешанные (сульфатно-хлористые); наибольшее распространение получили хлористые, которые дают лучшее качество покрытий и более производительны (табл. 15.1).

По температурному режиму электролиты делятся на горячие (60—90°С) и холодные (18—20°С).

Для повышения электропроводимости электролитов в них добавляют соли натрия, калия, кальция. Для улучшения качества покрытий вводят присадки в виде хлористого марганца и хлористого никеля.

Составы электролитов и режимы железнения

Компонент, г/л: хлористое железо

температура электролита, °С

плотность тока, А/дм 2

Электролит № 1 стабилен по составу. С помощью него получают плотные и гладкие покрытия твердостью до 6500 МПа и толщиной до 1,0—1,5 мм.

Наличие в электролите № 2 аскорбиновой кислоты предотвращает его окисление и образование гидроксида железа, в результате чего возможны качественные покрытия при низкой температуре и достаточно большой плотности тока. Однако высокая стоимость аскорбиновой кислоты препятствует ее широкому применению.

Для холодного сульфатно-хлористого электролита № 3 присущи достоинства хлористых и сернокислых электролитов: он менее агрессивен и более устойчив к окислению, чем хлористый, и в то же время обеспечивает покрытия хорошего качества с высокой производительностью.

Для получения нужной прочности сцепления важно, чтобы пассивная пленка, образовавшаяся при травлении, была разрушена и первые атомы железа осаждались на активную чистую поверхность детали. Поверхность активируется при выполнении переходов: выдержка без тока и вывод на заданный режим (разгон). После анодного травления и промывки детали завешивают на катодную штангу ванны железнения, где они находятся без тока в течение 10—60 с. В период выдержки температура детали сравнивается с температурой электролита и поверхность частично активируется ионами хлора и водорода, находящимися в электролите.

После выдержки деталей без тока включают ток плотностью 2—5 А/дм 2 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 Sa/SK = 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.

Хромирование служит для получения мелкозернистых покрытий микротвердостью 4000—12 000 МПа с низким коэффициентом трения и высокой сцепляемостью. Хром химически стоек против воздействия многих кислот и щелочей, жароустойчив, что обеспечивает деталям высокую износостойкость даже в тяжелых условиях эксплуатации, превышающую в 2—5 раз износостойкость закаленной стали. Наибольшая износостойкость покрытия получается при твердости 7000—9200 МПа.

Однако хромирование — энергоемкий, дорогой и малопроизводительный процесс. Его используют для следующих целей:

  • • защитно-декоративное хромирование арматуры автомобилей, велосипедов, мотоциклов, вагонов и т.д.;
  • • увеличение износостойкости и ресурса пресс-форм, штампов, измерительных и режущих инструментов, трущихся поверхностей деталей машин (поршневых колец, штоков гидроцилиндров, плунжеров топливных насосов) и др.;
  • • восстановление малоизношенных ответственных деталей автомобилей, тракторов и различного оборудования;
  • • повышение отражательной способности при изготовлении зеркал, отражателей и рефлекторов.

Для этого процесса в отличие от других характерны следующие особенности:

  • 1. Главным компонентом электролита служит хромовый ангидрид (СЮ3), образующий при растворении в воде хромовую кислоту (СЮ3 + Н20 = Н2СЮ4). Главный компонент при других процессах — соль осаждаемого металла.
  • 2. Большая часть тока расходуется на побочные процессы, в том числе на разложение воды и обильное выделение водорода, в результате чего выход хрома по току мал (10—40%). С увеличением концентрации и температуры электролита выход по току уменьшается, тогда как при осаждении других металлов, наоборот, увеличивается.
  • 3. Применяют нерастворимые аноды, изготовленные из свинца или из сплава свинца с 6% сурьмы. При использовании нерастворимых анодов электролит постоянно обедняется и его необходимо периодически контролировать и корректировать, добавляя хромовый ангидрид.

Для хромирования применяют простые сульфатные электролиты, состоящие из хромового ангидрида, серной кислоты и воды.

Обычные хромовые покрытия плохо смачиваются маслами и прирабатываются. Чтобы повысить износостойкость деталей, работающих при больших давлении и температуре и недостаточной смазке, следует применять пористое хромирование. Пористый хром представляет собой покрытие, на поверхности которого специально создается большое количество пор или сетка трещин, достаточно широких для проникновения в них масла. Его можно получить механическим, химическим и электрохимическим способами.

Наиболее широко используют электрохимический способ. Он заключается в том, что покрытие осаждают с сеткой микротрещин.

Для их расширения и углубления покрытие подвергают анодной обработке в электролите того же состава, что и при хромировании (поверхность трещин активнее и растворяется гораздо быстрее других участков хрома). В зависимости от режима хромирования и анодного травления можно выполнить канальчатую и точечную пористость.

Для образования пористых покрытий деталь хромируют в универсальном электролите при плотности тока 40-50 А/дм 2 , а затем переключают полярность ванны и проводят анодное травление при той же плотности. Канальчатую пористость получают при температуре электролита 58-62°С и продолжительности травления 6—9 мин, а точечную — при 50—52°С и 10-12 мин. На анодное травление оставляют припуск 0,01—0,02 мм на диаметр.

Пористое хромирование поршневых колец увеличивает их износостойкость в 2—3 раза, а износостойкость гильзы — в 1,5 раза.

Цинкование чаще всего применяют в ремонтном производстве для защиты от коррозии крепежных деталей и восстановления посадочных поверхностей малонагруженных деталей.

Для этого используют следующие электролиты: кислые, щелочные, цинкатные, аммиакатные. Чтобы увеличить плотность тока и производительность процесса, их нужно перемешивать.

Кислые электролиты характеризуются плохой рассеивающей способностью, а покрытия, полученные в них, — меньшей коррозионной стойкостью, чем в щелочных. В то же время они устойчивы, допускают применение высокой плотности тока при выходе цинка по току, близком к 100%. Ими покрывают простые малорельефные изделия.

Щелочные, цинкатные, аммиакатные и другие электролиты просты по составу и дешевы. У них высокая электропроводность и хорошая рассеивающая способность. Основной недостаток аммиа- катных электролитов — наличие в сточной воде солей аммония, которые затрудняют ее нейтрализацию и недопустимы по требованиям санитарии (допускается не более 2,5 мг/л).

При цинковании используют цинковые аноды марок Ц0, Ц1 и Ц2, которые во избежание загрязнения электролита необходимо помещать в чехлы из кислотостойкой ткани. Детали предварительно обезжиривают, промывают и подвергают химическому травлению в растворе серной кислоты.

Меднение применяется при ремонте для восстановления наружных поверхностей бронзовых втулок.

Электролит для меднения состоит из сернокислой меди (CuS0420) в количестве 150-200 г/л и серной кислоты в количестве 40—50 г/л. Анодами служат медные пластины из меди марок Ml и М2.

Меднение ведется при DK= 1—2 А/дм 2 и t = 18—25°С. Скорость осаждения меди достаточно велика — при DK = 2 А/дм 2 можно получить покрытие толщиной 0,1 мм за 3,5—4 ч.

По технологическому процессу меднение мало отличается от других гальванических процессов. Здесь только при подготовке детали шлифуют не на шлифовальных станках, а на войлочных кругах, на которые нанесен (наклеен) мелкий наждачный порошок. Можно также применять для этой цели наждачную шкурку. Поскольку осажденная на поверхность детали медь имеет невысокую твердость, мед- ненные детали обрабатываются обычно точением на токарных станках или давлением.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector