Применение гальванических покрытий

 

Общие сведения и технология восстановления деталей хромированием и железнением. Гальванические покрытия — результат электролиза водных растворов солей металлов. Покрытия из металлов (С_r, F_e) наносят на поверхность деталей для защиты их от разрушения в эксплуатации, увеличения ресурса, восстановления размеров, получения антифрикционных, жаро- и коррозионностойких деталей.

Наиболее распространены для упрочнения деталей и восстановления их размеров хромирование и железнение.

Хромирование используют для увеличения износостойкости, твердости, химической стойкости, восстановления размеров, декоративных целей.

Железнение применяют, главным образом, для восстановления размеров деталей машин.

При капитальном ремонте грузовых автомобилей хромированию и железнению подлежит 10–15 дм² поверхности деталей.

Основные показатели электролитических покрытий характеризуются значениями, указанными в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Показатели электролитических покрытий

Параметры	Сr	Fe
Твердость	6000–1300 HV	300–700 HV
Износостойкость	100%	40–60%
Прочность сцепления	350–400 МПа	200–250 МПа
Коэф. долговечности, Кд	1,5–2,5	0,5–0,9
Выход по току	10–35%	85–95%
Скорость осаждения	30–60 мкм/ч	300–600 мкм/ч
Предельное значение толщины слоя	0,3–0,5 мм	0,8–1,0 мм

 

Хромирование. Технологический процесс получения хромового покрытия состоит из 3-х групп операций:

— подготовка детали к наращиванию покрытия;

— нанесение покрытия (процесс хромирования);

— последующая обработка.

Технологические операции при нанесении хромового покрытия при восстановлении деталей выполняют в такой последовательности:

005 — моечная;

010 — сушильная (оборудована сухим сжатым воздухом);

015 — дефектовочная (нар. осмотр);

020 — шлифовальная (механическая обработка до определенного размера);

025 — контрольная (измерение размера);

030 — слесарная (изоляция нехромируемых поверхностей);

035 — слесарная (зачистка контактов подвески);

040 — слесарная (монтаж детали на подвеску);

045 — слесарная (подготовка и установка анодов). Анодами являются свинцовые пластины. На них образуется пленка перекиси свинца;

050 — активационная (обезжириванием (очисткой) от масляных пленок: химическим способом протиркой венской известью, или химическим способом в горячем щелочном растворе, или электролитическим способом);

055 — моечная (промывка проточной теплой водой);

060 — активационная (химическим декаллированием (очисткой) от оксидов в течение времени от 1 мин в растворе H₂SO₄ при 18–25 °С);

065 — моечная (промывка проточной холодной водой);

070 — активационная (электрохимическим анодным декапированием в электролите ванны для хромирования при Д_а = 30 – 35 А/дм² и t _эл = (50 ± 2 °С);

075 — хромирование.

В зависимости от температуры электролита и катодной плотности можно получить один из 3-х видов осадков:

— серые твердостью 900–1200 HV;

— блестящие твердостью 600–900 HV;

— молочные твердостью 400–600 HV.

080 — моечная (промывка дистиллированной водой);

085 — моечная (промывка в холодной проточной воде);

090 — моечная (промывка в течение 0,5–1 мин в нейтрализующем 3–5% растворе углекислого натрия (Na₂CO₃) при 18–25 °С);

095 — моечная (промывка горячей проточной водой);

100 — сушильная (температура 120–130 °С);

105 — контрольная (измерение размеров);

110 — термическая (тепловая обработка при 200–250 °С в течение 2–3 ч., для удаления Н₂);

115 — шлифовальная (обработка до номинального размера);

120 — контрольная (измерение размера и твердости).

 

Основными составляющими хромовых электролитов являются:

хромовый ангидрид (С_rO₃); конц. 150–250 г/л Н₂О

серная кислота (Н₂SO₄); конц. 1,5–2,5 г/л Н₂О

дистиллированная вода (Н₂О). 1 л. С_rO₃/ Н₂SO₄ = 95–120

Хромирование ведется либо в стационарных ваннах, либо струйным способом. Используется питание постоянным током. Применяются выпрямители напряжением от 6 до 24 В.

Режимы хромирования рекомендуется задавать в следующем интервале:

T _эл = 50–60 °С;

Д_к = 60–120 а/дм²;

,

где — плотность С_r, г/см³ (6,92 г/см³);

— толщина слоя, мм;

— катодная плотность тока, А/дм²;

— электрохимический эквивалент, г/А∙ч, (0,324);

— кпд, характерный использователь энергии, 13–15%.

Железнение. По сравнению с хромированием процесс железнения имеет более высокую производительность, можно получать толщину слоя
до 1,5 мм. Не требуется дефицитных химических реактивов. Выход по току составляет 85–95%. Расход электроэнергии равен 1,5 кВт∙ч/дм².

Восстанавливаемые детали можно разделить на 4 группы:

— детали с изношенными посадочными поверхностями под неподвижные сопряжения;

— детали с поверхностями, работающими в условиях трения со смазкой;

— детали сложной формы с ограниченными поверхностями износа;

— корпусные детали с внутренними и наружными изношенными поверхностями.

Первые две группы деталей восстанавливаются при ванном электролизе. Последние две группы — безванновыми способами.

Технологический процесс железнения аналогичен процессу хромирования.

Используется твердое и износостойкое железнение. Применяются хлористые электролиты: растворы хлористого железа (FeCl₂ 4H₂O) с добавкой хлористого натрия (NaCl) и соляной кислоты (HCl). (PH = 1,6–1,4). Могут использоваться сульфатные и специальные электролиты.

За счет изменения состава электролита и его кислотности, плотности тока, температуры можно получать необходимые свойства покрытий: твердость, вязкость, износостойкость и др.

 

Пути совершенствования технологии гальванических покрытий. Разработано два основных направления развития и совершенствования технологий гальванических покрытий:

1-ое направление состоит в повышении производительности процесса. Для достижения этой цели ведется разработка новых электролитов. Примером служат саморегулирующиеся электролиты для хромирования. Наряду с этим разрабатываются новые технологические приемы ведения технологии: проточное, струйное, электроконтактное осаждение, применение электролита, применение периодических потоков и др. За счет этих приемов удается избегать обеднения и защелачивания прикатодного слоя электролита.

2-ое направление состоит в сокращении числа подготовительных и заключительных операций. Так, например, при железнении для снижения трудоемкости и значительного уменьшения потребления воды в технологии используют анодное травление стальных и чугунных деталей с одновременной очисткой их поверхностей в хлористом электролите железнения. В перспективе считается возможным создание малооперационной безотходной технологии железнения с замкнутым циклом водоиспользования.

 

Мероприятия по ТБ и охране окружающей среды. Гальванические технологии относятся к производствам с вредными условиями труда.

Большинство кислотных и щелочных электролитов очень токсичны и отрицательно действуют на дыхательные пути и кожные покровы работающих.

Для удаления паров, газов и пыли и для создания нормальных условий труда на гальванических участках оборудуют примочно-вытяжную вентиляцию. Вытяжка обеспечивается общей и местной вентиляционной системой. Рекомендуется с 1 м² зеркала ванны обеспечивать в час 8–10-кратный обмен воздуха.

Для охраны окружающей среды сточные воды после промывки деталей подлежат обезжириванию. Это относится к отработанным растворам, периодически сбрасываемым из основных ванн, и постоянно поступающим растворам после промывки изделий.

 

Контрольные вопросы

1. Назовите методы получения газотермических покрытий.

2. Какие требования предъявляются к напыляемому материалу для получения газотермического покрытия?

3. Назовите марки порошков самофлюсующихся сплавов.

4. Приведите примеры технологического процесса получения газотермического покрытия (по выбору).

5. Какие методы применяют для повышения качества газотермических покрытий?

6. Назовите основные показатели электролитических покрытий, применяемых при восстановлении деталей.

7. Приведите примеры последовательного выполнения операций при нанесении хромового покрытия на восстанавливаемую поверхность детали.

8. Назовите основные составляющие электролита для износостойкого железнения.

9. Назовите основные составляющие электролита для износостойкого железнения.

10. Назовите основные направления совершенствования технологии гальванических покрытий.

11. Изложите мероприятия по технике безопасности и охране окружающей среды на производствах по нанесению гальванических покрытий.

 

 

Литература

 

Витязь, П.А. Теория и практика газопламенного напыления / П.А. Витязь, В.С. Ивашко, Е.Д. Манойло. — Мн.: Навука i тэхнiка, 1993. — 295 с.

Тема 7 Применение способов пластической деформации
при восстановлении и упрочнении деталей

 

План:

 

7.1 Сущность и виды пластической деформации.

7.2 Технологические процессы восстановления и упрочнения деталей пластическим деформированием.

7.3 Лазерное упрочнение.