Технологические режимы электролиза

Наносимый металл	γ, г/см3	α, г/(А-ч)	η, %	h, мкм (максимум)
Хром	6,9...7,1	0,324	11...32
Железо	7,7...7,8	1,042	85...95	100...150
Цинк	7,0	1,220	97...99	6...24
Медь	8,9	1,186	80...90	До 25
Никель	8,8	1,095	90...94	2...60

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

Детали, наращиваемые противокоррозионными покрытиями, обычно подвергаются пескоструйной (металлическим «песком») обработке.

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