Відновлення деталей електролітичним та хіиічним нарощуванням

Відновлення деталей металізацією

Металізацією напиленням називається процес плавлення та нанесення частинок розплавленого металу на поверхні деталі струменем інертного газу або повітря зі швидкістю 100...300.м/с. Товщина покриття може бути від 0,03 мм до декількох міліметрів на будь-який метал, не визиваючи перегрівання.

Недостатньо висока міцність зчеплення покриття з металом, неоднорідність металізаційної структури, значні втрати при розпиленні є причиною обмеженого використовування при ремонті.

Металізація застосовується при нарощуванні зношених поверхонь деталей, працюючих в умовах рідинного і напіврідинного тертя, для усунення різних дефектів у корпусних деталях (раковин, пор) для декоративних та антикорозійних покриттів. Відновлення деталей металізацією включає:

- підготовку поверхні до нанесення покриття;

- власну металізацію;

- механічну обробку.

Власне металізація складається з 3-х процесів: плавлення, розпилення розплавленого металу, формування покриття.

У процесі металізації метал дроту (порошку) підлягає вигоранню окремів елементів і частковому окисленню, розпиленню на дрібні частинки і деформації їх при осадці на деталь. На структуру і властивості впливає швидкість частинок, їх маса і розміри. Швидкість та температура металоповітряного потоку змінюється від джерела плавлення до поверхні деталі. Швидкість від сопла до 250 мм ~ 85 м/с, а час руху частинок менше 0,003 с. Середня температура частинок біля поверхні деталі приблизно 70⁰С, в з’язку з чим механічні властивості матеріалу не змінюються. Покриття виходить пористим і крихким з низькими межами міцності на розтяг. Залежно від застосованого джерела розплавлення металу розрізняють такі види металізації: газополум’яневу; електродугову; високочастотну; плазміну.

Найбільша міцність зчеплення металу з деталлю отримується при плазменній металізації (400...500 МПа).

Міцність зчеплення при інших видах металізації:

- електрометалізація – 10...25 МПа;

- газова – 12...28 МПа;

- дугова – до 40 МПа.

Міцність зчеплення росте з ростом сили струму, витрат газу, від застосування попереднього підігрівання до 200⁰С, підшарів із легкоплавких сплавів або молібдену, а також оплавлення поверхні після її напилення.

Для відновлення деталей, які мають невеликі зноси (0,1...0,5 мм), для захисту деталей від корозії і для декоративного покриття широко використовують електролітичні та хімічні методи нарощування металів. У ремонтному виробництві частіше застосовують хромування та осталювання, рідше – міднення, нікелювання, цинкування, електролітичні сплави.

При гальванічних процесах не змінюється структура та властивості матеріалу деталей, так як нагрівання деталі не перевищує 70...90⁰С. Твердість може бути отримана від 50..70 НВ для цинкових, до 1200 НВ для хромових покриттів.

Електролітичне (гальванічне) покриття – нанесення металу на поверхню деталі шляхом кристалізації його із розчину відповідної солі (електроліту) у результаті проходження крізь сіль електричного струму. Схема електролітичного осаджування металу показана на рисунку 2.

Рисунок 2 – Схема електролітичного осаджування металу:

1 – ванна; 2 – анод; 3 – катод (деталь); 4 – електроліт

При багатьох процесах катодом служить деталь, а анодом – або метал, сіль якого знаходиться в розчині, або метал, який не розчиняється в електроліті.

Електрохімічний процес підкоряється законам Фарадея для електролізу:

1) Кількість речовин, яка виділяється на електроді прямо пропорційна еквівалентній масі речовини.

2) Кількість речовини, яка виділяється на електроді прямо пропорційна кількості витраченої електрики.

Еквівалентна маса речовини – це відношення молекулярної (атомної) маси до його валентності. Еквівалентна маса, виражена в грамах, називається грам-еквівалентом. Для виділення при електролізі 1 г-екв. Будь-якої речовини необхідно пропустити через електроліт 26,8 А-год (або 96494 Кл) електрики. Це число називається постійною (сталою) Фарадея. Маса речовини, яка виділяється при проходженні 1 А-год електрики, називається електрохімічним еквівалентом Фарадея

,

де Е_г – еквівалентна маса, виражена в грамах (грам-еквівалент);

F – число Фарадея, А-год.

Теоретичну масу речовини, яка виділяється при електролізі визначають за формулою:

,

де І – величина електричного струму, А;

t – тривалість електролізу, год.

Коефіцієнт корисної дії (ККД) електрохімічних процесів оцінюють виходом металу по струму:

,

де m_ф – маса фактично виділеного металу, г.

Якість покриттів значною мірою залежить від розсвювальної здатності електроліту, тобто його властивості забезпечувати рівномірні осади по товщині на всіх ділянках деталі-катода складної форми, які розміщені на різних відстанях від анода.

На кінетику електролізу та фізико-хімічні властивості металу впливають такі фактори: концентрація електроліту; наявність органічних речовин; сила струму; температура електроліту; швидкість міграції іонів; розсіювальна здатність; розташування деталі-катода по відношенню до анода та інші умови.

Розсіювальна здатність залежить від складу електроліту взаємного розміщення катода і анода, а також їх кількості.

Застосуванням додаткових анодів можна збільшити рівномірність покриття, дивись рисунок 3.

Рисунок 3 – Схема розташування анодів при електролізі:

а – з одного боку; б – з двох боків; в – з чотирьох боків

Також використовують додаткові захисні екрани-катоди. Збільшення струму приводить до росту катодної щільності сили струму, підвищення продуктивності, подрібнення структури осаду, отриманню рихлих осадів з низькими фізико-хімічними властивостями.

Підвищення температури електроліту сприяє утворенню крупнозернистих осадів. Тому на практиці широко застосовують «холодні» електроліти з . При цьому в 1,2...1,5 рази знижується продуктивність процесу.

Дата добавления: 2014-01-06