Гальванические покрытия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО «Новосибирский государственный технический Университет»

РЕФЕРАТ по дисциплине «Диагностика и ремонт»

тема: «Гальванические покрытия»

ВАРИАНТ № 20

Выполнил: Сивков Л. В.

Группа: МЭ-401

Проверил: Смагин Г.И.

НОВОСИБИРСК-2007

Содержание

1 Введение

2 Основные понятия

3 Электролитическое хромирование

4 Электролитическое железнение

Заключение

Список используемой литературы

Введение

В реферате рассматриваются методы гальванического упрочнения: электролитическое хромирование, электролитическое железнение.

Хромирование используют для увеличения износостойкости, твердости, химической стойкости и прирабатываемости, обеспечения трения со смазочным материалом, восстановления размеров изношенных деталей, а также для декоративных целей.

Железнение (осталивание) применяют, главным образом, для восстановления размеров деталей машин. Детали после железнения можно подвергать термической и термодиффузионной обработке.

1. Основные понятия

Покрытия из металлов, сплавов, псевдосплавов и пластмасс наносят на поверхность деталей для защиты их от разрушения в эксплуатации, увеличения срока службы, восстановления размеров, получения антифрикционных, а также жаро- и коррозионностойких деталей.

Материал деталей и покрытий может быть однородным или разнородным, т.е. покрытия могут быть одно- или многослойными (из одинаковых или различных материа-лов) или образовываться несколькими одновременно наращиваемыми материалами, образующими сплавы или псевдосплавы. При выборе способа нанесения покрытия необходимо учитывать свойства, получаемые при этом деталями.

Условия эксплуатации определяют выбор покрытия, устойчивого при переменных, контактных, ударных и других нагрузках. Долговечность деталей с различными покрытиями в изменяющихся условиях эксплуатации неодинакова и зависит от состава наращиваемого слоя, формы деталей и способности их поверхности удерживать наносимый слой.

При нанесении металлических покрытий появляется возможность исключить доводку деталей с помощью обработки резанием. К таким покрытиям относятся размерные покрытия; при их нанесении образуется точный по размерам поверхностный слой и уменьшается время его наращивания. Например, можно получить равномерный и точный по размеру слой электролитического хрома на цилиндрических деталях при толщине покрытия до 0,2 мм. Отклонения толщины слоя при этом не превышают 0,01--0,02 мм.

Целесообразность применения для восстановления деталей покрытий и их выбор зависят от их сроков службы и экономической эффективности. Свойства, которые придают различные покрытия деталям, неодинаковы. Одни и те же способы покрытий могут быть приемлемы для одних условий эксплуатации и неприемлемы для других. Например, покрытия из электролитического хрома получают преимущественно наращением тонких слоев. На незакаленных деталях при малых давлениях тонкие покрытия работают хорошо. Однако эти же тонкие хромовые покрытия могут разрушаться при больших давлениях, так как продавливанию лучше противостоят закаленные детали или толстые твердые покрытия.

На стальные детали и детали, изготовленные из других материалов, покрытия разного состава и свойств получают нанесением электролитического осадка. Эти покрытия наряду с наращиванием поверхностей обеспечивают: высокую поверхностную твердость без последующей термической обработки, однородность свойств поверхностного слоя деталей, лучшую их прирабатываемость за счет пористости поверхности и малой ее шероховатости при смазке, а также возможность эксплуатации трущихся деталей при малых количествах смазочных материалов. Электролитические покрытия применяют для повышения коррозионной стойкости деталей, улучшения их антифрикционных свойств и для декоративных целей.

Наиболее распространены следующие электролитические процессы: хромирование, железнение, никелирование, меднение, цинкование, кадмнрование и др. Применяют также электролитическое осаждение различных сплавов.

Для упрочнения деталей и восстановления их размеров наиболее широко распространены хромирование и железнение. Могут быть применены также химическое никелирование, покрытие с применением различных сплавов и твердое анодирование (только для упрочнения поверхности). Хромирование используют для увеличения износостойкости, твердости, химической стойкости и прирабатываемости, обеспечения трения со смазочным материалом, восстановления размеров изношенных деталей, а также для декоративных целей. Осадки хрома различают по внешнему виду и по физическим и механическим, свойствам. Для улучшения связи хромовых покрытий с поверхностью деталей и получения химически стойких покрытий наращивание хрома часто осуществляют на подслой из других металлов. Железнение (осталивание) применяют, главным образом, для восстановления размеров деталей машин. Твердость электролитического железа достигает 8000 МПа и более. Детали после железнения можно подвергать термической и термодиффузионной обработке.

Механические свойства электролитического хрома

Таблица 1

Температура электролита, оС	Плот-ность тока, А/дм2	Осадок	Толщина осадка. мм	Модуль упругости хрома, 10* МПа	Параметры хромового покрытия
					плотность, кг/м3	прочность на разрыв, МПа
65	20	Молочный	0,1 0,3 0,5	2,1	- - 7,1	505 276 163
55	35	Блестящий	0,1 0,3 0,5	1,8	- - 7,8	625 398 308
45	40	Матовый	0,1 0,3 0,5	1,7	- - 6,9	600 366 257

Примечание. Прочность хромового слоя при сдвиге 300 МПа.

2. Электролитическое хромирование.

Хромирование подразделяют на коррозионностойкое, износоустойчивое, пористое и декоративное.

Различают три группы деталей, наращиваемых хромом, отличающихся условиями эксплуатации и режимами осаждения, придающими различные свойства эксплуатируемым покрытиям.

Первую группу составляют детали, наращиваемые хромом с целью восстановить размеры и создать переходные посадки и посадки с натягом.

Вторая условная группа состоит из деталей, работающих на трение при малых и средних давлениях и окружных скоростях, при постоянной или переменной загрузке. К таким деталям относятся валы, плунжеры, цилиндры, поршни, мерительный инструмент и многие другие.

К деталям третьей группы могут быть отнесены детали, работающие при больших давлениях и значительных знакопеременных нагрузках, для которых необходимы максимальная прочность связи слоя хрома с поверхностью деталей и вязкость осадков хрома. Механические свойства осажденного хрома приведены в табл. 1. Прочность на отрыв сцепления хромового слоя со сталью больше прочности хромового слоя на разрыв.

Покрытия электролитическим хромом получают при осаждении хрома из водных растворов в результате прохождения через раствор электрического тока.

Качество хромового покрытия в основном зависит от состава электролита, плотности тока, температуры электролита и интенсивности его перемешивания в ванне. Изменяя указанные элементы технологического процесса и время осаждения, получают покрытия разной толщины с различными физико-механическими свойствами и равномерностью.

Операции при нанесении хромового покрытия выполняют в такой последовательности:

1 -- удаление с поверхности деталей смазки и загрязнений, для чего детали промывают в бензине, керосине или специальных очистителях;

2 -- сушка деталей после удаления смазки и загрязнений (протирка чистой ветошью, обдувка сухим сжатым воздухом);

3 -- наружный осмотр в целях выявления дефектов;

4 -- удаление слоя хрома с деталей, находящихся ранее в эксплуатации; с латунных и бронзовых деталей хром снимают в 20--25 %-ном растворе соляной кислоты при температуре 18-25 °С, а со стальных деталей -- в 10--15 %-ном растворе едкого натра при температуре 18-25 °С и плотности тока 10--15 А/дм²

5 -- промывка в холодной проточной, а затем в горячей воде при температуре 70--80°С;

6 -- обдувка сухим сжатым воздухом или протирка чистой ветошью;

7 -- магнитный контроль для выявления трещин в детали;

8 -- шлифование или полирование для получения размера, указанного в чертеже;

9 -- контроль качества обработки резанием;

10 -- изоляция деталей и подвесочных приспособлений (полихлорвиниловой пленкой, перхлорвиниловым лаком или цапонлаком 9-32, клеем АК-20, клеем БФ);

11 -- обрезка изоляции с рабочей поверхности и мест контактов, зачистка поверхности наждачной шкуркой;

12 -- закрепление деталей на подвесочные приспособления так, чтобы был обеспечен плотный контакт и правильное расположение экранов;

13 -- монтаж и установка анодов;

14 -- обезжиривание деталей, для чего их протирают венской известью или обрабатывают в щелочном растворе (40--50 г/л тринатрия фосфата, 10--12 г/л едкого натра, 25--35г/л жидкого стекла; температура раствора 60-- 70 °С; выдержка на катоде 3--5 мин, на аноде 1--2 мин);

15 -- промывка теплой проточной водой;

16 -- химическое декапирование в течение 0,25-- 1,0 мин в растворе серной кислоты при температуре 18--25 °С;

17 -- промывка холодной проточной водой;

18 -- электрохимическое декапирование в электролите, используемом при хромировании (плотность тока 30-- 35 А/дм², температура 50 ± 2 °С);

19 -- хромирование (составы электролитов и режимы работы приведены в табл. 40);

20 -- промывка дистиллированной водой над ванной хромирования;

21 -- промывка в холодной проточной воде;

22 -- промывка в течение 0,5--1 мин в нейтрализующем 3--5 %-ном растворе углекислого натрия при температуре 18--25 °С;

23 -- промывка холодной проточной водой;

24 -- промывка горячей проточной водой;

25 -- сушка в печи при температуре 120--130 °С или обдувка чистым сжатым воздухом;

26 -- контрольный обмер деталей после демонтажа с подвесок, снятие изоляционного слоя;

27 -- термическая обработка при температуре 200-- 250 °С для удаления водорода из хромированных деталей (продолжительность 2--3 ч);

28 -- шлифование до номинальных размеров;

29 -- окончательный контроль размеров и качества хромированной поверхности.

Покрытия электролитическим хромом получают при осаждении хрома из водных растворов в результате прохождения через раствор электрического тока.

Составы электролитов и режимы хромирования

Таблица2

Компоненты электролита и режимы процесса	Содержание компонентов (г/л) в электролите
	1	2	3	4	5	6
Хромовый ангидрид	120-- 150	200-- 250	300-- 350	225-- 300	350-- 400	380-- 420
Серная кислота	1,2-- 1,5	2,0-- 2,5	3,0- 3,5	--	2,5-- 3,0	--
Сернокислый стронций	--	--	--	5,5--6,5	--	--
Кремнефтористый калий	--	--	--	18--20	--	--
Едкий натр	--	--	--	--	40--60	--
Углекислый кальций	--	--	--	--	--	60--75
Сернокислый кобальт	--	--	--	--	--	18--20
Температура электролита, °С	50--65	45--60	40--50	50--65	16--25	18--25
Плотность тока, А/дм2	30--100	20--60	15-30	40--100	20--80	100--300
Выход по току, %	15--16	12--14	10--12	18--20	25--30	35-40

Основными составляющими электролитов являются хромовый ангидрид и серная кислота (см. табл. 2).

Хромирование крупногабаритных деталей (или их отдельных мест) в стационарных ваннах не всегда целесообразно. Поэтому для таких деталей используют переносные ванны (рис. 1), в которые деталь не погружают, а пристраивают ванну к детали. Этот способ осаждения хрома особенно эффективен в том случае, когда хром наносят на поверхности внутренних полостей, которые могут служить емкостями для электролита.

Рисунок 1. Схема хромирования в переносной ванне:

1 -- деталь; 2 -- анод; 3 -- элек-тролит; 4 -- ванна; 6 -- клеевой слой.

Переносные ванны изготовляют из стали или из химически стойких материалов.

Схема установки для струйного хромирования (разновидности местного нанесения покрытия) показана на рис. 2.



Рисунок 2. Схема установки для струйного хромирования:

1 -- анод; 2 -- устройство для поддержания уровня электролита; 3 --- наращиваемый вал; 4 -- раздвижная кассета; 5 -- ванна; 6 -- электролит; 7 --* подогреватель; 8 -- насос

При хромировании внутренних полостей деталей, служащих одновременно ванной для электролита (рис. 3), деталь устанавливают на резиновый лист рядом с канализационным люком для удаления в процессе нанесения покрытий промывающей и охлаждающей жидкости. В центре наращиваемой детали помещают свинцовый анод; деталь служит катодом. Резиновый лист покрывают целлулоидом, так как резина растворяется в хро-мовом горячем электролите. Диаметр анода примерно равен 0,5--0,7 диаметра хромируемого отверстия.

Питание постоянным током переносных ванн осуществляется от передвижного низковольтного генератора или выпрямителя тока.

При наращивании гильз и цилиндров применяют подвески, показанные на рис. 4. Поршневые кольца и червяки червячных передач хромируют, используя специальные приспособления (рис. 5 и 6).

Рисунок 3. Схема хромирования внутренних Рисунок 4. Приспособление для полостей деталей: хромирования гильз

1-- анод: 2 -- электролит; 3 -- обрабатываемая деталь; 4 -- клеевой слой

Для лучшего удержания смазки на деталях применяют пористое хромирование, так как плотный беспористый хром плохо смачивается маслами. Применение специальных пористых хромовых покрытий улучшает смачиваемость поверхностей: самой детали примерно в 3--5 раз, а сопряженной с ней детали -- в 1,5--2 раза.

Для электролита, применяемого при получении пористого хромового покрытия, характерно соотношение

Степень пористости хромового покрытия в значительной мере зависит от температуры электролита и плотности тока. При увеличении температуры пористость уменьшается и сетка каналов становится более редкой.

Рисунок 5. Приспособление для хромирования Рисунок 6. Приспособление для размерного поршневых колец хромирования червяков червячных передач:

1 -- катодная штанга; 2 -- анодная штанга;

3 --винипластовый диск; 4 - анод; 5 -- червяк;

6 -- соединительная плавка

Последующая после хромирования электрохимическая обработка (анодное травление) окончательно формирует сетку каналов. Скорость этого формирования зависит от интенсивности процесса травления, т.е., от плотности тока. Плотность тока при анодном травлении должна составлять 40--60 А/дм², время выдержки 5-- 12 мин. Анодное травление осуществляют в растворе для хромирования.

Обработку резанием можно выполнять перед анодным травлением или после него. На шлифованной поверхности получают более равномерную сетку и одинаковую ширину каналов.

Выбор типа хромового покрытия зависит от условий эксплуатации деталей. Так, например, покрытие е пористостью в виде частой сетки целесообразно применять для поршневых колец цилиндров. Такая пористость лучше способствует притирке колец к поверхности цилиндров. Однако поверхность цилиндров лучше работает при применении хромированных поршневых колец с редкой сеткой каналов.

При электроосаждении периодическое изменение направления постоянного тока существенно изменяет некоторые свойства покрытий. Одна из характерных особенностей хромирования с применением реверсирования тока -- возможность получения покрытия толщиной 300 мкм и более с малыми внутренними напряжениями.

Хромирование проводят при следующем режиме: температура электролита 50--60 °С, катодная плотность тока 60--120 А/дм², длительность катодного периода 1--5 мин, длительность анодного периода 5--25 с.

При периодических изменениях направления тока применяется электролит, содержащий 200-250 г/л хромового ангидрида СrO₃ и 2--2,5 г/л серной кислоты Н₂SО₄, или саморегулирующийся электролит.

При реверсировании тока заметно снижаются внутренние напряжения в тех случаях, когда режим осаждения хрома выбирается с условием получения малопористых покрытий. Реверсирование позволяет ускорить процесс осаждения хрома в 1,5--2 раза по сравнению с обычными режимами.

Наращивание деталей хромом в проточном электролите при больших плотностях тока позволяет получить осадок высокого качества и значительной толщины. Процесс нанесения покрытия при этом ускоряется в 6--10 раз по сравнению с обычным хромированием. Равномерность осаждения и износостойкость хрома при наращивании в проточном электролите выше, чем при хромировании в непроточном электролите. Особенно эффективно применение проточного электролита для наращивания внутрен-них поверхностей деталей.

Качественные и количественные изменения в процессе хромирования возможны из-за применения тока высокой плотности, при котором выход хрома возрастает. С увеличением скорости протекания электролита от 0 до 200 см/с микротвердость осажденного металла повышается от 7000 до 10 000 МПа при ведении процесса с плотностью тока 45 А/дм² и температуре электролита 45 °С.

Многослойные электролитические покрытия получают, последовательно наращивая на детали разные металлические покрытия в различном сочетании. Многослойные покрытия имеют положительные свойства различных электролитических осадков. Такие покрытия применяют для увеличения прочности связи между поверхностью детали и слоем покрытия, более равномерного отложения покрытия на деталях сложной формы, защиты от воздействия химически активной среды, получения благоприятной микроструктуры и повышения износостойкости. Обычно применяют многослойные покрытия из меди, никеля и хрома.

К типу многослойных покрытий может быть отнесено и так называемое двухслойное хромовое покрытие. Последнее получают при нанесении различных осадков хрома с изменяющимися свойствами. Если необходимо защитить деталь от коррозии при одновременном увеличении ее износостойкости, наносят два слоя хрома: нижний -- беспористый молочный и верхний -- блестящий. Слой молочного хрома толщиной 15 мкм осаждают при температуре 70 °С и плотности тока 30 А/дм². Затем непромытая деталь переносится в ванну с более низкой температурой электролита, где на матовый слой наносится слой блестящего износостойкого хрома толщиной 35 мкм и более.

Температура электролита 50 °С, плотность тока 50 А/дм².

Хромирование производят в двух ваннах с электролитами одинакового состава (250 г/л хромового ангидрида и 2,5 г/л серной кислоты).

При изготовлении деталей с хромовым покрытием и износе поверхностей трущихся деталей возможны повреждения защитного слоя. Поврежденный слой удаляют, а на его место наносят новый слой таким образом, чтобы были восстановлены размеры детали. Способ восстановления зависит от основного металла детали и его свойств. Поврежденный слой хрома на деталях из стали или сплавов на медной основе растворяют в соляной кислоте, которую разбавляют водой в отношении 1:1. При этом про-исходит значительное наводораживание слоя, что не допускается (например, у чугунных поршневых колец). Чтобы избежать наводораживаиия, остаток хрома снимают анодным растворением в ванне с 15--20 %-ным раствором едкого натра HаОН при комнатной температуре и анодной плотности тока 10--15 А/дм².

3 Электролитическое железнение

При железнении, как и при других электролитических процессах, состав и свойства осажденного металла зависят от состава электролита и режимов наращивания.

Электролитическое железо, полученное из хлористых электролитов, имеет следующий химический состав, %: железа до 99,99; углерода 0,0001; серы 0,0001; фосфора до 0,0002. Добавление в хлористый электролит глицерина и сахара может увеличить содержание углерода и повысить твердость осадков.

Процесс покрытия электролитическим железом осуществляют с использованием растворимых (стальных) и нерастворимых (угольных) электродов. При наращивании слоя покрытия с помощью нерастворимых электродов необходимо систематическое корректирование состава электролита по мере истощения раствора.

Осадок электролитического железа, полученный в концентрированной хлористой ванне при температуре, близкой к температуре кипения, и высокой плотности тока (10--12 А/дм²), характеризуется пластичностью и мелкозернистой структурой. При осаждении в сернокислых растворах при этих же режимах создаются более хрупкие и крупнокристаллические осадки.

В сернокислых ваннах получают пластичные осадки железа при нормальной температуре и низких плотностях тока (0,1--0,2 А/дм²). Хрупкость электролитического железа объясняется его способностью поглощать водород. В электролитическом железе, полученном из хлористых электролитов при температуре 100 °С, содержится лишь 0,002--0,003 % водорода. Электролитическое железо,, осажденное из сернокислых растворов при 18 °С, содержит 0,085 % водорода.

Твердость электролитического железа зависит от состава электролита и режима электролиза. В случае применения хлористых электролитов осажденный металл имеет твердость 100--400 НВ, а при использовании сернокислых электролитов -- твердость 200--300 НВ. В хлористых электролитах твердость осажденного железа воз--растает с уменьшением концентрации хлористого железа и соляной кислоты, а также при увеличении катодной плотности тока и понижении температуры электролита. Температура электролита оказывает наиболее существенное влияние на твердость осажденного покрытия. Так,, в хлористом электролите (400 г/л FеСl₂, 10 г/л НаСl и 1 г/л НСl) при понижении его температуры всего на 10 °С твердость осадка повышается на 40--60 единиц. При дальнейшем снижении температуры до 75 °С твердость повышается до 300 НВ. Однако снижение температуры раствора приводит одновременно - к увеличению хрупкости электролитического железа и большему содержанию водорода. Нагрев уменьшает хрупкость деталей и количество содержащегося в слое водорода. Повышение температуры до 500--600 °С снижает твердость электролитического осадка железа на 40--45 %.

Для катодного осадка электролитического железа характерны значительные внутренние напряжения. При, железнении в хлористых электролитах при температуре 95 °С и плотности тока 5 А/дм² остаточные напряжения в осажденном железе составляют примерно 150 МПа. При увеличении плотности тока до 20 А/дм² напряжения возрастают до 370 МПа. В осадках, полученных из того же, электролита., то при температуре 102 °С и плоткостн тока 10 А/дм² остаточные напряжения равны 120 МПа, В эт,их же осадках, полученных при температуре 75 °С, остаточные напряжения составляют 450 МПа. При дальнейшем понижении температуры остаточные напряжения повышаются настолько, что появляется опасность отслаивания покрытия. Отпуск деталей, покрытых электролитическим железом, при температуре 500--600 °С уменьшает остаточные напряжения на 15--20 %.

Предел прочности электролитического железа, осажденного из хлористого электролита, составляет 350--450 МПа, а относительное удлинение 5--10 %, т. е. от условий электролиза зависят как прочность, так и относительное Удлинение осажденного железа.

Технологический процесс железнения

Таблица 3

Операция	Последовательность операций в вариантах
	первом	втором
Очистка деталей от грязи и наела	1	1
Механическая обработка Промывка органическим- растворителем Сушка	(2) (3) (4)	(2) (3) (4)
Зачистка покрываемых поверхностей	(5)	(5)
Изоляция поверхностей, не подлежащих покрытию, и монтаж деталей в подвесные приспособления	6	6
Обезжиривание деталей	7	7
Промывка горячей водой (70 -- 80 °С)	8	8
Промывка холодной; водой	9	9
Анодное травление в электролите железнения	-	10
Промывка холодной водой	-	11
Анодная обработка в 30 %-ном растворе серной кислоты	10	12
Промывка холодной водой	11	13
Промывка теплой водой (50 -- 60 °С) Железнение	12 13	14 15
Промывка горячей водой (70--80 °С) Нейтрализация	14 15	16 17
Промывка горячей водой (70 -- 80 °С) Демонтаж деталей с подвесок и снятие изоляции	16 17	18 19
Контроль качества покрытий Механическая обработка Консервация деталей	18 19 (20)	20 21 (22)

Примечание. Цифры в скобках означают, что операции могут не выполняться при определенных конкретных условиях.

Составы электролитов и режимы железнения

Таблица 4

Компоненты электролита:	содержание компонентов, г/л
режимы процесса	1	2	3	4	5	6
Хлористое железо	200--250	300--500	600--680	--	400--600	150--200
Сернокислое железо	--	--	--	300	--	200
Хлористый натрий	100	--	--	150	--	--
Аскорбиновая кислота	--	--	--	--	0,5-2,0	--
Соляная кислота	--	--	--	0,4-0,7	--	--
Кислотность рН Температура электролита, °С Плотность тока, А/дма Выход по току, %	0,8--1,2 70-80 20--40 85--92	0,8--1,2 70-- 80 20--50 85--95	0,8--1,5 70--80 20--60 85--95	-- 95--98 10--15 90	0,5--1,3 20-50 10--30 85--92	0,6--1,1 30--50 20--25 85--92

Типовой технологический процесс электролитического железнения представлен в табл. 3.

Продолжительность (ч) осаждения электролитического железа.

где д - толщина наращиваемого слоя железа, мм; р -- плотность железа, г/см³; С - электрохимический эквивалент, г/(А-ч); D_к - плотноcгь тока, А/дм²; з - выход по току, %.

Электролиты для железнения по их химическому составу подразделяют на сульфатные, хлористые, смешанные и другие, по способу применения -- на холодные и горячие (табл. 4).

В холодных электролитах процесс железнения проводят при малой плотности тока. Скорость осаждения металла в этих электролитах не превышает 100-130 мкм/ч. В электролитах, нагретых до 50-105°С, электролиз; протекает при высоких плотностях тока (10-20 А/дм²);| скорость отложения металла значительно повышается.

Для получения толстого слоя осадка при восстановлении размеров детали чаще всего применяют хлористые электролиты, содержащие, г/л: хлористого железа 200-250, хлористого марганца 50-70, соляной кислоты 0,8-1,0.

Режим осаждения: нагрев до 55-65 °С, плотность тока 25-35 А/дм². Электролит каждую неделю необходимо фильтровать.

Применяют электролит и другого состава, содержащий, г/л: хлористого железа 200, хлористого калия 270, муравьиной кислоты 5-20. Режим осаждения: водородный показатель электролита рН 3,5, температура электролита 55-60 °С, плотность тока при отсутствии перемешивания и фильтрации 10 А/дм². В этом электролите получают осадки твердостью до 800 НВ и надежной связью с поверхностью наращиваемой детали. Соотношение анодных и катодных поверхностей 1:1. При этом обязательно перенасыщение электролита хлористым калием. В этом же электролите при движении катодных штанг и фильтрации электролита плотность тока можно повысить до 12-15 А/дм². Применяется также электролит с содержанием, г/л: хлористого железа 500-700, соляной кислоты 1-3. Режим осаждения: температура электролита 90 °С, плотность тока 10--20 А/дм², выход по току 95 %.

Находят применение электролиты, приведенные ниже:

1) 400 г/л хлористого железа, 2 г/л соляной кислоты и 150 г/л хлористого натрия; режим осаждения: нагрев до 90 °С; плотность тока 4--6 А/дм²; твердость получаемого покрытия 650--700 НВ; перед железнением в течение 5 мин проводят анодное травление в смеси концентриро-ванных ортофосфорной и серной кислот, взятых в отношении 4 : 1 (объемные доли), при анодной плотности тока 10-25 А/дм²;

2) 300 г/л борфтористоводородного железа, 18 г/л борной кислоты и 1-2 г/л свободной бррфтористоводород-ной кислоты. Режим осаждения: нагрев до 20-60 °С; плотность тока 2--12 А/дм²; рН 3,5; электролит устойчив против окисления и характеризуется хорошей рассеивающей способностью; при перемешивании электролита допускается увеличение плотности тока в 1,2-1,5 раза.

При восстановлении изношенных деталей железнением иногда возникает необходимость снятия неполноценного слоя электролитического железа.

Для этой цели применяют раствор, содержащий, %: хлористого железа 3, соляной кислоты 3, воды 94 (температура раствора 60-90 °С), или раствор, содержащий, г/л: щавелевой кислоты 25, перекиси водорода 13, серной кислоты 0,1 (плотность 1,84 г/см³), вода -- остальное (температура раствора 18-25 °С). Затем деталь подвергают анодной обработке в 30 %-ном растворе серной кислоты.

Электролит для железнения необходимо выбирать с учетом возможности подбора соответствующих материалов для изготовления ванн. Сернокислые и хлористые электролиты при повышенной температуре агрессивны к металлам. Процесс наращивания элемента детали железом упрощается при применении борфтористоводородных электролитов. Из сернокислых электролитов, применяемых на практике, наибольшее распространение получили растворы, в которых процесс производится без нагрева электролита или при несколько повышенной температуре.

Сернокислый электролит, железнение в котором можно проводить без нагрева, содержит, г/л: закисного сернокислого железа 180-200, сернокислого магния 40-50, двууглекислого натрия 25--30. Режим осаждения: температура раствора 18-20 °С, плотность тока 0,1- 0,15А/дм².

Сернокислый нагреваемый электролит имеет следующий состав, г/л: сернокислого железа 150, сернокислого натрия 100, серной кислоты 1. Режим осаждения: температура раствора 60-70 °С, плотность тока 5-10 А/дм², кислотность раствора рН 2,4-2,5.

Резкие колебания температуры при железнении в горячих электролитах могут вызвать колебания напряжений по толщине слоя осадков. Поэтому возможно растрескивание и отслаивание покрытия. При наращивании деталей нельзя допускать колебаний температуры более ±2°С. Колебания плотности тока в меньшей степени влияют на изменение свойств покрытия, чем температура. Однако желательно, чтобы не было и значительных колебаний плотности тока.

При осаждении электролитического железа необходимо избегать выключения тока. При длительной работе с перерывами тока следует перед каждым продолжением осаждения проводить анодную обработку детали в том же электролите в течение 1-2 мин при плотности тока 30-40 А/дм². После анодного травления изменяют полярность тока, продолжая осаждение металла. Вначале применяют осаждение при плотности тока, в 2 раза меньшей по сравнению с заданной, а затем через 1--2 мин переходят к нормальному режиму.

Перед помещением в ванну деталей, подвергающихся железнению в горячих электролитах, необходимо производить кратковременный их прогрев (до температуры электролиза) в течение 3-5 мин до включения тока.

Заключение

Электролитическое хромирование:

· Толщина покрытия до 0,2 мм;

· С увеличением скорости протекания электролита от 0 до 200 см/с микротвердость осажденного металла повышается от 7000 до 10 000 МПа.

Механические свойства см. табл. 1.

Электролитическое железнение:

· Применяют, главным образом, для восстановления размеров деталей машин;

· Твердость достигает 8000 МПа и более;

· относительное удлинение 5--10 %;

· Детали после железнения можно подвергать термической и термодиффузионной обработке.

Список используемой литературы

1 Молодык Н.В., Зенкин А.С. Восстановление деталей машин. М.: Машиностроение, 1989. 480 с.

2 Грилихес С.Я., Тихонов К.И. Электролитические и химические покрытия. Л.: Химия, 1990, 288 с.

3 Ресурсы сети Internet.