Восстановление деталей путем хромирования

 

5.2. КОРРЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА.

 Для поддержания  постоянной концентрации CrO3 и H2SO4 электролит периодически корректируют  путем введения в него новых  порций хромового ангидрида и серной кислоты.

Количество добавляемого в ванну хромового ангидрида  определяется на основании удельного  веса электролита или результатам  анализа. Добавление в ванну CrO3 осуществляется ежедневно.

Корректирование электролита  серной кислотой производится значительно реже. Один раз в 7-10 дней электролит подвергают анализу на содержание трех- и шестивалентного хрома и серной кислоты. На основании анализа рассчитывают недостающее количество H2SO4 и вводят его в электролит. После этого электролит тщательно перемешивают и дают ему отстояться. Поэтому серную кислоту рекомендуется вводить в ванну во время перерывов в работе.

5.3. АНОДЫ.

 

Материалом анодов для  ванны хромирования служит чистый свинец или сплав, состоящий из 92-93% свинца и 8-7% сурьмы. Аноды из сплава Pb или Sb в меньшей степени покрываются нерастворимой и непроводящей пленкой хромовокислого свинца, чем аноды из чистого свинца.

 

Во время электролиза выделяющийся на аноде кислород, взаимодействуя со свинцом, образует на его поверхности темно-коричневого цвета непроводящую пленку перекиси свинца. Сопротивление анода в процессе электролиза увеличивается и поэтому через определенные периоды работы ванны необходимо аноды чистить. При непрерывной работе ванны и высоких плотностях тока очистку анодов производят один раз в смену или после окончания цикла электролиза.

Удаление окисной пленки с анодов производится путем обработки  их в соляной кислоте, разбавленной 1:1, или в 10-процентном растворе едкого натра. После этого аноды промываются водой.

По форме аноды изготавливаются  в большинстве случаев плоскими и цилиндрическими. Однако в следствие  плохой рассеивающей способности хромового  электролита, при покрытии деталей  с глубоким рельефом очертания анода  должны определяться формой катода.

 

5.4. ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ.

 

По мере работы хромовой ванны в электролите могут  накапливаться железо, медь и некоторые  другие металлы.

Железо по мере накопления в электролите (главным образом  вследствие анодного декапирования  стальных и чугунных деталей), подобно трехвалентному хрому, суживает интервал получения блестящих осадков. Допустимое содержание железа в электролите 8-10 г/л. На практике иногда содержание железа в электролите достигает 20-250 г/л, но при этом сильно снижается выход хрома по току. Удалить из хромового электролита чрезвычайно сложно. Поэтому электролит с большим содержанием железа обычно заменяют новым.

В настоящее время имеются указания на возможность осаждения железа желтой кровяной солью.

Для удаления железа желтую кровяную соль, взятую из расчета 5,6 г на 1 г железа в электролите, растворяют в малом объеме воды и при перемешивании вливают в электролит небольшими порциями. Образующемуся осадку берлинской лазури дают отстояться, после чего электролит осторожно сливают. При этом важно избегать введения избытка желтой кровяной соли, в присутствии которого не образуется осадок берлинской лазури.

Действие, подобное железу, оказывают медь, цинк и другие металлы. Содержание меди в электролите допускается 5-7 г/л.

Необходимо иметь в  виду, что ванны хромирования мало чувствительны к примесям других металлов. Поэтому при неполадках в работе ванны не следует искать причину в загрязнении ее теми или иными соединениями металлов.

Безусловно вредное  действие на процесс хромирования оказывает  азотная кислота. Даже при малых количествах HNO3 в электролите, около 0,1-0,2 г/л, осадки хрома получаются темные. Поэтому примесь азотной кислоты в электролите не допускается.

 

 

 

 

5.2.     РАБОТА  ХРОМОВОЙ ВАННЫ.

 

Залогом успеха при хромировании является правильность выбора режима электролиза, а также соблюдение его при хромировании. Совершенно не допускаются отклонения от установленной величины плотности тока и температуры электролита. Колебание последней допускается в пределах +- 1градуса. Для получения одинаковой плотности тока, на одновременно загруженных в ванну деталях необходимо руководствоваться следующими правилами. Подвески и контакты (крючки, крючки с прижимами и т.п.) должны изготавливаться из одинаковых материалов. Поперечное сечение токопроводящих частей подвесок должно быть рассчитано на требуемую силу тока без значительного нагревания. Качество контактов при хромировании ввиду применения больших плотностей тока имеет исключительно важное значение. Поэтому поверхность контактов необходимо тщательно очищать от коррозии и всякого налета электролита.

Кроме того, расстояние между  изделиями и анодами в ванне  для всех подвесок должно быть одинаковым. Несоблюдение этих требований может  привести к неоднородности покрытия по толщине слоя хрома, образованию  так называемого “пригара” на одних деталях и матовых осадков на других.

В процессе хромирования не допускаются перерывы тока, так  как при повторном наращивании  происходит отслаивание хрома. Это  можно наблюдать либо непосредственно  после хромирования, либо после механической обработки, в результате которой верхний слой хрома осыпается. Повторное хромирование допустимо, если изделие после перерыва тока подвергнуть анодному травлению в течение 30-40 сек. при плотности тока 25-30 а/дм2, а затем, изменив направление тока, продолжать хромирование. При этом осаждение хрома следует начинать с относительно низких катодных плотностей тока (но не ниже 20-25 а/мд2), и постепенно увеличивать до установленной величины.

При хромировании рельефных  деталей рекомендуется в начале электролиза произвести “толчок тока”; это особенно целесообразно в отсутствии фигурного анода. Этот прием состоит в том, что электролиз начинают при плотности тока, примерно, вдвое больше, чем следует, а спустя 1-2 мин., величину ее постепенно снижают до нормальной. Благодаря “толчку тока” удается осадить хром на углубленных участках изделия.

 

5.6. УДАЛЕНИЕ ПОКРЫТИЯ.

 

Недоброкачественные хромовые покрытия могут быть легко удалены  с поверхности изделия.

Хромированные детали, изготовленные  из стали и сплавов на медной основе, обрабатывают при комнатной температуре в соляной кислоте, разбавленной 1:1. Растворяется хром достаточно энергично; для ускорения процесса раствор подогревается до 35-40о. Для удобства наблюдения за растворением хрома детали следует загружать в ванну на сетках из винипласта.

 

Этот способ непригоден для деталей, насыщение которых  водородом не допускается, например, для чугунных поршневых колец. Для  таких деталей применяется способ, состоящий в анодном растворении  хрома в щелочи.

 

Для удаления хрома изделие завешивают на анодную штангу в ванне с 15-20-процентным раствором каустической соды. Анодное травление производят при комнатной температуре и анодной плотности тока 10-15 а/дм2. Катодами служат стальные пластины. В растворе не допускается присутствие ионов хлора, способствующих растворению основного металла детали.

 

Удаление хлора можно  производить также путем анодного растворения покрытия в хромовом электролите. Однако делать это в  ванне хромирования не рекомендуется  ввиду загрязнения электролита железом и сильного увеличения концентрации трехвалентного хрома. Этот способ может быть рекомендован для удаления хрома с алюминиевых деталей. Образующаяся при этом на поверхности алюминия окисная пленка удаляется зачисткой ее наждачным полотном или растворением в щелочи.

 

5.7. ОСНОВНЫЕ ДЕФЕКТЫ  ХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ.

 

Соблюдение режима электролиза  и своевременное корректирование  электролита служат залогом получения  доброкачественного хромового покрытия. Низкое качество подготовки поверхности  перед покрытием и отступления от установленной технологии являются основными причинами возникновения дефектов.

 

Дефекты покрытий.

Вид дефекта	Причины возникновения  и способы устранения
Отслаивание покрытия	а) Плохая механическая или  химическая подготовка поверхности изделия перед покрытием. Б) Деталь перед хромированием  недостаточно прогрелась в электролите. Резко снизилась температура  электролита, например вследствие добавления холодной воды во время электролиза. Резко увеличилась плотность  тока. В) Перерыв тока в процессе хромирования.
Отслаивание хрома вместе с подслоем никеля	Недостаточное сцепление  никеля с основным металлом детали; неправильный pH никелевого электролита.
Темные с коричневым оттенком и “пригаром” (частой сыпью) покрытия	Недостаточное содержание серной кислоты: отношение CrO3/H2SO4 около 200 и более
Серые с равномерной  сыпью покрытия. Кроющая способность  электролита снизилась.	Высокое содержание в  электролите трехвалентного хрома. Сильное загрязнение электролита  железом или медью.
Отсутствие хрома на углубленных участках поверхности  изделия	Плохая кроющая способность  электролита. Необходимо произвести “толчок  тока” перед покрытием.
Отсутствие покрытия на отдельных участках поверхности  изделия	Экранирование участка  поверхности изделия другим изделием на той же подвеске или соседней подвеской.
Шелушение покрытия или  отложение очень тонкого слоя хрома наряду с образованием грубых толстых осадков на неизолированных  участках подвески	Неудовлетворительный  контакт между деталью и подвеской.
Отсутствие хромового  покрытия вокруг отверстий	Не произведена зачеканка  отверстий свинцом.
Серое покрытие с сильно шероховатой поверхностью	Значительная пористость основного металла
Большое количество мелких точечных углублений	Неправильное положение детали в ванне, препятствующее быстрому удалению пузырьков водорода с некоторых участков поверхности
Серое покрытие на нижней части детали	Малое расстояние между  нижней частью детали и дном ванны. Нормальное расстояние между деталью  и дном ванны должно составлять не менее 70..100 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

6.     ТЕХНОЛОГИЯ  ХРОМИРОВАНИЯ.

 

 

 

6.1.     ОСОБЕННОСТИ  ПОДГОТОВКИ ДЕТАЛЕЙ К ХРОМИРОВАНИЮ.

Подготовка поверхности детали к защитно-декоративному и износостойкому покрытию хромом имеет много общего. Последовательность технологических операций следующая:

 

1)     механическая  обработка поверхности (шлифование  или полирование);

 

2)     промывка  органическими растворителями для  удаления жировых загрязнений  и протирка тканью;

 

3)     заделка  отверстий и изоляция участков поверхности детали, не подлежащих хромированию;

 

4)     монтаж  подвески;

 

5)     обезжиривание;

 

6)     промывка  в воде;

 

7)     декапирование.

 

Требования к механической подготовке. Перед покрытием поверхность  детали обрабатывается по тому классу чистоты, который указан для готовой детали.

После механической обработки  на поверхности детали не должно быть неметаллических включений, а также  раковин, трещин и глубоких рисок, т.к. хром хорошо воспроизводит все эти  дефекты.

Зачеканка отверстий  и изоляция поверхности. Отверстия, если таковые имеются на поверхности изделия, перед хромированием должны быть закрыты свинцом или другим стойким в хромовой кислоте материалом. В противном случае вокруг отверстия остаются не покрытые хромом участки. Зачеканка производится заподлицо с хромируемой поверхностью. По окончании изоляции, подлежащие хромированию участки, необходимо тщательно очистить от загрязнения лаком. Поверхность зачищают наждачным полотном №0 и 00.

 

Монтаж подвески. При  монтаже подвески на деталь необходимо проследить за тем, чтобы детали не закрывали друг друга и все участки их поверхности, по возможности, одинаково отстояли от поверхности анода.

Обезжиривание. При удалении с поверхности детали жировых  загрязнений следует иметь в  виду, что стальные закаленные тонкостенные детали, работающие при значительных удельных нагрузках, не допускается обезжиривать на катоде; в этом случае применяется анодное обезжиривание или обезжиривание химическим способом.

Декапирование. Перед  хромированием стальные и чугунные детали подвергаются анодному декапированию в течение 30-90 сек. при плотности тока 25-40 а/дм2. Изделия из меди и медных сплавов анодному декапированию не подвергаются.

6.2.     ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНОЕ  ХРОМИРОВАНИЕ.

 

Декоративному хромированию подвергаются детали из стали, меди, латуни, алюминия, алюминиевых и цинковых сплавов.

При декоративном покрытии стальных изделий хромом (ГОСТ 3002-45) хром является наружным слоем многослойного  покрытия: медь (осажденная в цианистом  электролите) – медь (осажденная в кислом электролите) – никель – хром или никель – медь (кислая) – никель – хром.

 

6.3.     ПОКРЫТИЯ  МОЛОЧНЫМ ХРОМОМ.

 

При осаждении хрома  на многослойное покрытие защита основного  металла детали от коррозии осуществляется прослойкой из меди и никеля.

В ряде случаев покрытие должно обеспечить не только защиту от коррозии, но и высокую стойкость  против механического износа. Получение  такого хромового покрытия может  состоять в осаждении молочного  хрома и увеличении толщины покрытия.

На пористость участков хрома сильное влияние оказывают режим электролиза и толщина покрытия. При увеличении толщины покрытия пористость блестящего хрома возрастает, а пористость молочных осадков понижается. Поэтому молочные осадки хрома лучше защищают основной металл детали от коррозии, обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем блестящие осадки.

Неодинаковая коррозионная стойкость хромовых осадков объясняется  различной степенью пассивности  хрома на поверхности покрытия и  по граням трещин.

Однако, несмотря на более  высокую пассивность и химическую стойкость молочных осадков хрома по сравнению с блестящими, они плохо защищают деталь при одновременном действии на нее коррозионной среды и знакопеременной нагрузки.

 

 

6.4.     ИЗНОСОСТОЙКИЕ  ПОКРЫТИЯ ХРОМОМ.

 

Износостойкое хромирование получило три основных направления: 1) повышение износостойкости новых деталей машин и инструмента, подвергающихся механическому износу в процессе работы; 2) восстановление размеров изношенных деталей и 3) исправление деталей, размеры которых оказались заниженными при механической обработке.

Толщина хрома при износостойком  покрытии хромом в большинстве случаев  составляет 0,03-0,3 мм, в отдельных  случаях ее увеличивают до 1,0 мм. Как правило, слой охлажденного хрома  должен иметь одинаковую толщину  по всей поверхности покрытия. Для достижения положительного эффекта в результате хромирования необходимы следующие условия.

Металл детали, являющийся основой для слоя хрома, должен иметь  достаточно высокую твердость. Это  особенно касается деталей, работающих при высоких удельных нагрузках при сосредоточенном их действии на отдельных участках поверхности покрытия.

При выборе технологического процесса хромирования необходимо считаться  с условиями эксплуатации деталей. Если смазка трущихся поверхностей затруднена, а удельные нагрузки достаточно высоки, то следует применять покрытие пористым хромом. Во всех прочих случаях прибегают к осаждению плотных хромовых покрытий.

Наиболее часто износостойкому хромированию подвергаются стальные и  чугунные детали машин. Химический состав металла покрываемой детали редко служит препятствием к хорошему сцеплению. Однако следует иметь в виду, что стали с высоким содержанием вольфрама и кобальта, а также высокоуглеродистые и высококремнистые чугуны нельзя покрывать хромом. Также трудно получить хорошее сцепление при хромировании деталей, поверхностный слой которых испытывает значительные внутренние напряжения, например, в результате неправильно проведенной закалки.