Восстановление деталей путем хромирования

 

6.5.     УСЛОВИЯ  ХРОМИРОВАНИЯ.

 

Процесс износостойкого хромирования по сравнению с защитно-декоративным обладает некоторыми особенностями:

 

1)    Напряжение  на клеммах ванны более (около  5,5 в), что является результатом  применения менее концентрированных  электролитов.

 

2)    Плотности  тока, применяемые при хромировании, более высокие.

 

3)    Толщина слоя  хрома несоизмеримо больше, что  является причиной значительной  продолжительности процесса, достигающей  в отдельных случаях 24 час.

 

4)    Режим электролиза  следует поддерживать в строго  установленных пределах. Отклонения от установленной величины плотности тока и температуры электролита в процессе электролиза могут вызвать дополнительные напряжения в слое осажденного хрома.

5)    Хромированию подвергаются  обычно стальные и чугунные  детали машин без покрытия  промежуточным слоем какого-либо другого металла.

 

Режимы хромирования, обеспечивающие получение блестящих (более твердых) и молочных (сравнительно мягких и эластичных) осадков, выбираются в зависимости от назначения деталей, условий их службы и требований, предъявляемых к покрытию. Ниже приведены основные режимы хромирования для получения осадков того или другого типа:

а) при осаждении блестящего хрома:

 

Температура электролита  ……………………………54 – 56о

 

Катодная плотность  тока Dк………………………….30 – 50 а/дм2

 

Температура электролита…………………………….66 – 68

 

Катодная плотность  тока Dк………………………….80 – 100 а/дм2

 

б) при осаждении молочного  хрома:

 

Температура электролита  ……………………………68 – 72о

 

Катодная плотность  тока Dк………………………….25 – 30 а/дм2

 

в) при осаждении молочно-блестящего (дымчатого) хрома:

 

Температура электролита  ……………………………60 – 65

 

Катодная плотность  тока Dк………………………….30 – 35 а/дм2

 

При выборе режима хромирования следует считаться с рельефностью детали и формой применяемого анода, определяющими степень неравномерности  распределения тока между ближними и дальними участками детали.

При хромировании может  оказаться, что отдельные участки  поверхности детали не покрываются  хромом. Для предупреждения этого  рекомендуются следующие меры.

При покрытии хромом деталей, имеющих некоторый рельеф, или при одновременном покрытии однотипных деталей, смонтированных на нескольких подвесках, хромирование следует начинать с толчка тока. При этом плотность тока должна быть, примерно, в 1,5 раза больше заданной. Продолжительность толчка тока составляет 2-3 мин., затем плотность тока постепенно, в течение нескольких минут, снижают до установленной величины.

Если по техническим причинам невозможно создание толчка тока, то хромирование следует начинать хотя бы при установленной  величине плотности тока или близкой к ней. Совершенно не допускается начинать электролиз с небольшой плотности тока, а затем повышать ее до требуемой величины.

Размерное хромирование. Сущность размерного хромирования состоит  в том, что детали покрываются  слоем хрома точно до заданного размера и направляются в производство без последующей механической обработки. Размерное хромирование создает экономию в хромовом ангидриде и расходах на механическую обработку детали. При размерном хромировании требуется осадить слой хрома совершенно одинаковой толщины и точно сохранить первоначальную форму детали, например, при хромировании цилиндрических деталей не допускается конусность или овальность.

Для размерного хромирования требуется применение фигурных анодов, специальных подвесных приспособлений, позволяющих жестко монтировать детали и аноды, а также изолирующих экранов. Монтаж должен выполняться таким образом, чтобы в процессе электролиза концентрация силовых линий тока была одинаковой на всей поверхности хромируемой детали.

Значение величины выхода по току и плотности тока при хромировании позволяет точно определить время, необходимое для осаждения требуемой толщины стоя хрома. Расчет производится по формуле

 

τ = 1314 мин.,

 

где τ – время в  мин.,

 

 δ – толщина  покрытия в мк,

 

Dk – катодная плотность тока в а/дм2,

 

 η – выход по  току в %.

 

6.6.     ПЕРСПЕКТИВЫ  РАЗВИТИЯ ХРОМИРОВАНИЯ.

 

Обзор способов хромирования и областей его применения свидетельствуют  о широком использовании хрома  в промышленности. Однако не все  возможности технологии хромирования исчерпаны. В настоящее время исследования в области хромирования производятся в различных направлениях.

Однако из таких направлений  имеет в виду интенсификацию и  стабилизацию процесса хромирования. Этот вопрос одновременно решается различными путями. Первый путь состоит в повышении катодной плотности тока при хромировании до 200-300 а/дм2. Наряду с повышением катодной плотности тока для получения блестящих осадков хрома необходимо также увеличивать температуру электролита, т.е. придерживаться рабочего интервала хромовой ванны. При этом скорость осаждения хрома возрастает не только за счет применения более высоких плотностей тока, но также за счет увеличения выхода по току.

Второй путь состоит  в повышении выхода хрома по току при помощи понижения температуры хромирования и изменения состава ванны. Покрытие имеет серо-матовый цвет, но легко полируется: пористость его ниже, а пластичность выше, чем у обычных хромовых покрытий.

 

Третий путь состоит  в изыскании возможности применения растворов с низкой валентностью хрома, обеспечивающих к тому же высокий выход по току.

Наряду с этим важное значение придается стабильной работе электролитов промышленного состава. Так, НИИХИММАШ предлагает саморегулирующийся электролит, имеющий состав: ромового ангидрида – 250 г/л, сернокислого стронция 5 г/л, кремнефтористоводородного натрия – 20 г/л, двухромовокислого калия – 20 г/л. В таком электролите содержание сульфат иона автоматически регулируется введением труднорастворимой соли стронция.

Второе направление  имее целью получение хромовых покрытий с более высокими свойствами. Сюда следует отнести работы по получению особенно твердых, износостойкиз и коррозионностойких покрытий посредством карбидизации слоя электролитического хрома в парах бензина при T = 1050о. Большой интерес представляют работы по получению хромовых покрытий, хорошо удерживающих на поверхности смазку, что достигается наложением при хромировании переменного тока на постоянный. Для получения пористого хрома высокого качества большое значение имеют работы по осаждению пористых хромовых покрытий токами переменной полярности.

Таким образом, накопившихся к настоящему времени опыт по практическому  применению хромирования и новые  исследования в этой области создают  предпосылки для совершенствования  технологии процесса электролиза и дальнейшего улучшения свойств хрома.

7. Меднение деталей, никелирование, хромирование. Рассмотрим различия этих способов.

Для меднения деталей  применяются два основных вида электролитов — пирофосфатные и кислые.

 Кислые просты по  составу, позволяют применять сравнительно высокие плотности тока и не требуют частых корректировок. А к недостаткам кислых электролитов относят их незначительную рассеивающую способность; невозможность получения осадков непосредственно на стальных изделиях, имеющих прочное сцепление с основным металлом; более грубую структуру осадков по сравнению с пирофосфатными видами электролитов.

 Пирофосфатные электролиты  обладают хорошей рассеивающей  способностью, позволяют осаждать  медь на стальных изделиях  при обычных и невысоких температурах, но при низких плотностях тока. Поэтому стальные изделия обрабатывают по другой схеме: предварительно подвергают меднению в цианистых электролитах слоем 2—3 мкм, а затем — в кислых электролитах.

 

Если стальные изделия  имеют простую форму, первым слоем, взамен медного, может быть никелевый. Правда, многослойное покрытие, включающее никель, медь и хром, дорогое и вряд ли может широко использоваться.

 Перед меднением  рекомендуется декапировать изделия  в 10%-ном растворе пирофосфатнокислого натрия при комнатной температуре в течение 0,5—1,0 мин и при анодной плотности тока 5—6 А/дм2.

 

 В кислых электролитах  для наращивания слоя после  цианистого или пирофосфатного  меднения применяют электролит, состоящий из сернокислой меди (200 г/л) и серной кислоты (50—75 г/л). Эти ванны работают без перемешивания и подогрева, плотность тока 1—2 А/м2. В кислых ваннах электролит необходимо непрерывно фильтровать.

 

Для никелирования главной  составляющей электролита является сернокислый никель.  Чтобы ускорить процесс покрытия, применяют высокие концентрации сернокислого никеля, позволяющие работать с большими плотностями тока. Солями, способствующими повышению электропроводности никелевых электролитов, служат сернокислые соединения натрия, магния. Процесс никелирования зависит от кислотности электролита: при избыточной кислотности падает выход металла, при недостатке — снижается качество покрытия. При нанесении покрытий без перемешивания электролита фильтрация в ваннах может быть периодической, при перемешивании электролита она происходит непрерывно.

 

Хромирование по сравнению  с другими гальваническими процессами имеет свои особенности, которые  заключаются в следующем:

-главным компонентом  электролита является хромовая  кислота, а не соль хрома; 

-с повышением концентрации хромовой кислоты или температуры хромового электролита выход по току значительно понижается, в то время как в большинстве других процессов выход по току при этих условиях повышается;

-с повышением плотности тока  выход по току повышается.

 

 Хромированные детали  кузова требуют ремонта из-за  частичного или полного износа  покрытия и отслаивания. Перед  вторичным покрытием они должны  быть освобождены от остатков  хрома. Для этого детали погружают  в раствор, состоящий из 1 части  концентрированной соляной кислоты и девяти — воды, либо используют анодное растворение в 90 %-ной серной кислоте при плотности тока 3—5 А/дм2. Есть и другие способы снятия остатков хрома. Перед повторным хромированием детали, с которых снят хром, полируют.

 При хромировании необходимо обеспечить надежный контакт между деталью и проводом, соединенным с отрицательным полюсом источника тока. Поэтому детали, подлежащие хромированию, заранее закрепляют на приспособления, с помощью которых их погружают в ванны. Приспособления должны быть удобными для работы с ними, создавать надежный контакт как с катодной шиной тока, так и с покрываемыми деталями, и иметь достаточное поперечное сечение, обеспечивающее минимальные потери напряжения.

 При электролизе  растворов на основе хромовой кислоты, наряду с классическими видами покрытий блестящего хрома, можно получить на катоде осадок хрома черного цвета. Осадки черного хрома по сравнению с другими черными покрытиями обладают глубоким цветом, низкой отражающей способностью, высокой коррозионной стойкостью и твердостью. Стойкость и твердость позволяют применять черный хром для покрытия зеркал наружных заднего вида, облицовок радиатора, щеткодержателей и т. д.

 Хорошие результаты  можно получать при использовании  электролита следующего состава (г/л): хромовый ангидрид — 250, криолит — 0,2, натрий азотнокислый 3—5, хромин 2—3. Режим обработки: начальная плотность тока 25—30 А/дм2 в течение 1—2 мин, рабочая плотность тока 20 А/дм2; температура раствора 18—25 °С, продолжительность цикла 7—10 мин. При этом толщина покрытия составляет 1 мкм. Покрытия получаются глубокого черного цвета с высоким выходом по току.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.     ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.

 

 При приготовлении  электролита и эксплуатации ванны  хромирования необходимо соблюдение правил техники безопасности. Хромовый электролит легко окисляет органические вещества, поражает кожу и слизистые оболочки дыхательных путей.

Рабочие, обслуживающие  хромовые ванны, должны снабжаться резиновой  спецодеждой: фартуками, перчатками и  сапогами. Для предохранения глаз необходимо иметь защитные очки.

Ванна хромирования должна быть обеспечена безупречно действующей  бортовой вентиляцией. Перед работой  носовую полость необходимо смазывать  мазью, состоящей из двух частей вазелина и одной части ланолина.

При попадании хромовой кислоты на кожу рук, образовавшееся темное пятно следует смыть раствором, состоящим из одной части спирта, одной части соляной кислоты  и двух частей воды.

Хромировочный участок  цеха должен быть снабжен песком и  огнетушителями. Бензин, керосин, ветошь, целлулоид и т.п. горючие и легковоспламеняющиеся материалы допускается иметь на участке в количествах, необходимых лишь для текущей работы. Хранить их следует в металлических плотно закрывающихся ящиках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

 

1. «Хромирование и железнение» авт. М.Б. Черкез.

Государственное научно-техническое  издательство машиностроительной литературы.

 

2.«Краткий справочник гальванотехника» авт. А.М. Ямпольский и В.А. Ильин. Ленинград “Машиностроение” 1981г.

 

3.«Гальванические покрытия в машиностроении»Справочник. Москва «Машиностроение» 1985г.