Технологический процесс хромирования. Пористое хромирование. Область применения

Технологический процесс хромирования. При электролитическом осаждении на детали металлов (железо, цинк, медь и др.) анод изготавливают из того же металла, кроме хрома. Это вызвано особенностями электролитического осаждения хрома.

Процесс износостойкого хромирования деталей выполняется в следующем технологическом порядке.

I. Очистка деталей от грязи, ржавчины и масла. От грязи и масла детали очищают в моечных машинах горячими щелочными растворами. Ржавые места зачищают наждачной шкуркой или стальными щетками.

II. Предварительное шлифование деталей. Эта операция проводится для придания изношенной детали правильной геометрической формы. При предварительном шлифовании стремятся снять с детали минимальный слой металла, достаточный, однако, для удаления с ее поверхности всех следов износа. III. Контроль размеров деталей. Контроль ведется с целью определения толщины слоя хрома, который необходимо осадить на деталь, и определения времени хромирования с учетом припуска на последующую механическую обработку. IV. Изоляция мест, не подлежащих хромированию, в том числе и подвески, необходима для защиты их от осаждения хрома. Для изоляции применяют цапоновый лак (раствор целлулоида в ацетоне), перхлорвиниловый лак 9-32, клей АК-20 и БФ, которые наносят в два-шесть слоев.

V. Завешивание деталей на подвеску. При завешивании деталей на подвеску необходимо обеспечить надежные контакты деталей с подвеской и правильное расположение экранирующих устройств. VI. Обезжиривание. Для того чтобы обеспечить прочное сцепление хромового покрытия с поверхностью детали, необходимо удалить с нее следы жира. VII. Анодное декапирование. Декапирование служит для удаления окисных пленок с поверхности детали и выявления ее структуры. Для этого подвеску с деталями погружают в ванну с хромовым электролитом, переключают ток так, чтобы деталь была анодом, и проводят декапирование при плотности тока

D=30...35 А/дм в течение 30...45 с. VIII. Собственно хромирование. Наибольшее применение получил так называемый универсальный электролит»: хромовый ангидрид (СгОз) — 200...250 г/л; серная кислота (H₂SO₄) — 2...2,5 г/л. В зависимости от температуры электролита и плотности тока можно получать три вида покрытий: матовые (серые), блестящие и молочные. Матовые (серые) осадки имеют очень высокую твердость, но они хрупкие, легко выкрашиваются и поэтому при восстановлении деталей не применяются. Блестящие осадки имеют высокую твердость и износостойкость. Хрупкость этих осадков меньше, чем у матовых, но все же остается весьма значительной. Молочные осадки хрома обладают твердостью меньшей, чем блестящие, но зато достаточно пластичны и износостойки. Поэтому при восстановлении деталей хромированием следует учитывать в каждом отдельном случае условия работы деталей и в зависимости от этого устанавливать режим хромирования.

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

Наиболее широко применяют электрохимический способ. Он заключается в том, что хром осаждается при режиме, обусловливающем появление в покрытии сетки 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 пористость двух типов: канальчатую и точечную.

Для получения пористых покрытий деталь хромируют в универсальном электролите при плотности тока 40...50 А/дм, а затем переключают полярность ванны и проводят анодное травление при той же плотности тока. 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.

Вневанное электролитическое наращивание. Местное, проточное, струйное, контактное (электронатирание)

Безванные способы. При восстановлении корпусных и других крупных деталей площадь наращиваемых поверхностей мала по сравнению со всей площадью. Поэтому их наращивают безванными способами: проточным, струйным, электроконтактным и др. Принцип такого нанесения заключается в том, что у поверхности, подлежащей покрытию, с помощью несложных устройств создают местную электролитическую ячейку (ванночку), в которую подают электролит, а деталь и анод подключают к источнику тока. При проточном способе электролит прокачивают насосом с определенной скоростью через пространство между покрываемой поверхностью и анодом (например, через отверстие в корпусе коробки передач). Наибольшая скорость осаждения металлов достигается при скорости протекания электролита более 1 м/с, создающей турбулентный режим течения. Плотность тока может быть увеличена в 5... 10 раз (при железнении — до 200...300 А/дм2 и более). При струйнам способе электролит подают струями в межэлектродное пространство через отверстия насадка. Последний одновременно служит анодом 3 (рис. 1, а) и местной ванночкой. Для получения равномерного покрытия деталь вращается с частотой до 20 мин'. Этого можно достичь и при неподвижной детали, если отверстия в аноде, через которые поступает электролит, выполнить под углом 30...40° к радиальному направлению (рис. 1, б).

Рисунок 1. Схемы электролитических ячеек для струйного осаждения металлов:

а — с вращением детали; б — без вращения детали; 7 — корпус; 2— подводящий штуцер; 3 — анод; 4 — деталь; 5 — сливной штуцер

При проточном и струйном способах за счет уменьшения обеднения прикатодного слоя электролита создаются условия, позволяющие в 2...3 раза повысить производительность процесса. Эти способы обеспечивают более высокое качество покрытий и лучшую равномерность. Первым восстанавливают посадочные поверхности корпусных деталей (блоков цилиндров, корпусов коробок передач и др.), а вторыми — крупные валы, например коленчатые. В ремонтном производстве применяют также местное осаждение при неподвижном электролите. Отверстие герметизируют снизу, заливают в него электролит 2 (рис. 2), устанавливают анод 3 и подключают к источнику тока. Само отверстие служит ванночкой. Этот способ часто применяют для восстановления посадок под подшипники в корпусных деталях.

Рисунок 2. Схема местного железнения:

1— деталь; 2 — электролит; 3 — анод; 4—кольцо; 5— резиновые прокладки; 6 — стакан; 7— подставка; 8 — раздвижная распорка;

8— опорная плита

Железнение проводят в электролите № 2 (см. табл. 2) при катоднойплотности тока.20А/дм2. Его предварительно нагревают до температуры 50...60 °С и заливают в местную ванну. В дальнейшем ее поддерживают на уровне 60...90 °С за счет выделения теплоты при электролизе.

Электролиз происходит в очень маленьком объеме электролита без регулирования температуры. В результате он обедняется, перегревается и усиленно испаряется. Поэтому местным железнением трудно получить высококачественные покрытия толщиной более 0,3 мм. Для увеличения объема электролита и улучшения условий электролиза устанавливают стакан 6 и кольцо 4.

Сущность электроконтактиого способа (электронатирания) заключается в том, что электроосаждение металла происходит при прохождении постоянного тока через маленькую ванночку. Последняя образуется в зоне контакта покрываемой детали 3(рис. 6) с анодом 3, обернутым адсорбирующим, пропитанным электролитом материалом. Деталь и анод перемещаются одна относительно другого (деталь вращается при неподвижном аноде, или наоборот), т.е. возникает трение анода по детали.

Чаще используют нерастворимые аноды, представляющие собой угольный стержень, плотно обернутый адсорбирующим материалом (обычной или стеклянной ватой, губкой в суконном чехле, фетром, войлоком, капроном). Обертку называют анодным тампоном. Он непрерывно смачивается электролитом, который поступает к нему через шланг от сосуда, расположенного над установкой. Электролит стекает затем в емкость, находящуюся под деталью.

1 — сосуд с электролитом; 2 — кран; 3 — графитовый анод; 4 — тампон; 5 — рукоятка; 6 — штекер; 7 — деталь; 8 — ванна

При электроконтактном способе за счет постоянного обновления электролита и перемещения анода значительно повышаются производительность процесса и свойства покрытий, уменьшаются их шероховатость и дендритообразование, улучшается равномерность, что позволяет во многих случаях исключить последующую обработку; нет необходимости изолировать непокрываемые поверхности. Однако в отличие от ванных способов, когда одновременно покрывают десятки деталей, электроконтактный способ требует индивидуального подхода. Поэтому его целесообразно применять для восстановления и упрочнения посадочных поверхностей крупных валов, осей и корпусных деталей с помощью цинковых, железоцинковых, железных, медных и хромовых покрытий

Дата добавления: 2015-04-30