Восстановление деталей электролитическими и химическими

Покрытиями.

Электролитические покрытия применяют для восстановления деталей с незначительным износом. По сравнению с наплавкой процесс протекает практически без нагрева детали и не вызывает структурных изменений металла. В основу процесса положен электролиз металлов.

В ремонтном производстве полумили широкое применение электролитическое хромирование и осталивание, реже никелирование, омеднение, оцинкование.

Хромирование применяют для получения покрытий небольшой толщины, обладающих высокой твердостью, износостойкостью. Детали, покрытые хромом, не чувствительны к нагреву до 400 °С, срок их службы повышается в несколько раз.

В качестве электролита применяют хромовую кислоту, получаемую из хромового ангидрида концентрации 150—350 г/л.

Процесс хромирования ведут при плотности тока 15—10 кА/м², напряжении 6—9 В и температуре 35—70 °С. С изменением этих параметров изменяется цвет осадка.

При высокой плотности тока и низкой температуре получают серые осадки хрома твердостью до НВ 1200, отличающиеся хрупкостью. При плотности тока 2,5—5,0 кА/м² и температуре электролита 45—50 °С осадки хрома имеют блестящий цвет твердостью НВ 600—900, обладают высокой износостойкостью и повышенной хрупкостью.

Молочные осадки получают при плотности тока от 1,5 до 2,5 кА/м² и температуре электролита 50—60 °С. Твердость таких осадков НВ 400—600. Они хорошо выдерживают знакопеременные нагрузки и высокие удельные давления.

Для нанесения хромовых покрытий поверхности деталей очищают от грязи и масла и обезжиривают электролитическим или химическим способом.

Электролитическое обезжиривание ведут в течение 1—2 мин в растворе состава, г/л: едкого натра NaOH 30—50, соды кальцинированной NaСО₃ 50—75, растворимого стекла Na₂SiO₃ 2—3 при плотности тока 6—10 кА/м², температуре 60—70 °С.

При химическом обезжиривании детали промывают в бензине или в водном щелочном растворе, состоящем из 40—50 г/л тринатрийфосфата Na₃PO₄l2H₂O, 10—12 г/л едкого натра NaOH, 25—35 г/л растворимого стекла Na₂Si0₃, 2—5 г/л препарата ОП-7. Раствор нагревают до температуры 60—70 °С и выдерживают в нем детали 3—5 мин.

Рис. 10.9. Ванна для хромирования деталей:

1 – теплоизоляция; 2 – терморегулятор; 3 – трубка уровня масла; 4 – кожух; 5 – емкость для масла; 6 – емкость для электролита; 7 – изолирующие прокладки; 8 – стойки; 9 – поперечина; 10 – термометр; 11 – термопара; 12 – нагревательный элемент

Хромирование деталей в горячих электролитах (57±1°С) ведут в ванне (рис. 10.9) состава, г/л; хромового ангидрида 150—200; серной кислоты при плотности тока 6 кА/м² (для деталей, работающих на истирание) и 2,5—4,0 кА/м² (для деталей, подвергаемых ударной нагрузке) — 1,5—2. Примерная скорость отложения хрома составляет 0,04 мм/ч. После хромирования детали промывают и подвергают тепловой обработке в масляной ванне в течение 1,5—3,0 ч при температуре 160—180 °С.

Холодное хромирование ведут в тетрахроматных электролитах состава, г/л: хромового ангидрида 300—400; едкого натра 40—50; серной кислоты 2—2,5; сахара при плотности тока 5—10 кА/м² и температуре 17—23 °С 1—2.

Толщину слоя металла h (мм), осаждаемого на поверхности детали, определяют по формуле

,

где С — электрохимический эквивалент выделяющегося на катоде вещества, г/А·ч (для хрома С=0,323, железа С =1,043); Д_к=I/S — плотность тока, А/м²; S — площадь катода, м²; I — сила тока, А; t — продолжительность электролиза, ч; α — выход по току (отношение действительного осажденного количества металла к теоретическому, для хрома α =13÷15), %; ρ — плотность осаждаемого металла, г/см³.

Детали, покрытые хромом, имеют плохую смачиваемость, что снижает их износостойкость. Для удержания смазки на трущихся поверхностях применяют пористое хромирование, заключающееся в том, что на этих поверхностях создают различными способами (механическим, химическим, электрохимическим) углубления в виде пор или каналов для сбора смазки.

Основным недостатком процесса хромирования является длительность процесса, нецелесообразность восстановления деталей, имеющих износ более 0,5 мм, так как при этом понижается износостойкость покрытия, низок (12—13 %), к. п. д, хромовых ванн.

Осталиванием получают прочные износостойкие покрытия тол­щиной от 1 мм и более, по своим свойствам приближающиеся к свойствам незакаленной углеродистой стали. Большая скорость электролитического осаждения (0,013—0,26 мм/ч), высокий выход по току (75—95%), а также меньшая стоимость компонентов, входящих в состав электролитов, выгодно отличают осталивание от хромирования.

При осталивании применяют хлористые, сернокислые, борфтористоводородные электролиты. Наибольшее применение получил хлористый электролит. Введением в него различных присадок (хло­ристого марганца, хлористого натрия и др.) улучшают качество покрытий. При осталивании используют растворимые аноды из малоуглеродистой стали.

Микротвердость осталенных поверхностей изменяется в пределах НВ 150—600. С повышением плотности тока и понижением температуры электролита твердость покрытий увеличивается.

В общем случае технологический процесс осталивания состоит из очистки и обезжиривания поверхности детали, анодного травления, непосредственного осталивания, промывки и контроля качества поверхности.

Обезжиривание ведут в ванне следующего состава, г/л: едкого натра NaOH — 20; кальцинированной соды Na₂CO₃ — 25; тринатрийфосфата Na₃PO₄12H₂O— 25 и растворимого стекла Na₂SiO₃— 5 при плотности тока 2—3 кА/м₂ и температуре 70—80 °С в течение 5—6 мин. Затем детали промывают в горячей воде.

Электролитическое анодное травление производится в ванне состава, г/л: серной кислоты H₂SO₄ 360—400; сернокислого железа FeSO₄7H₂O 10—20 при температуре 15—20 °С и плотности тока 2,5—3,0 кА/м² в течение 1—2 мин.

Осталивание выполняют в ванне состава, г/л: хлористого железа FeCl₂ 250—300; соляной кислоты НС1 1,0—1,5; хлористого марганца МnСl₂—10. Плотность тока, начиная с 0,5 кА/м², постепенно повышают до 4,0 кА/м². Температура электролита изменяется от 60 до 90 °С.

После осталивания и промывки детали подвергают обезжириванию для нейтрализации кислоты в электролите состава, г/л: едкого натра NaOH 20—30; растворимого стекла Na₂SiO₃ 10—20; кальцинированной соды Na₂CO₃ 25—30 при температуре 60—70 °С в течение 3—4 мин.

Затем для удаления водорода, находящегося в слое покрытия, детали нагревают в течение 10—15 мин в масляной ванне при температуре 100—150 °С.

Недостатками процесса осталивания являются: необходимость систематического корректирования электролита, а также использование для повышения твердости покрытий цементации и хромирования.

Промышленное применение получило также восстановление деталей методом холодного осталивания на асимметричном переменном токе.

Восстановление крупных деталей можно производить методом струйного осталивания и хромирования. Для этого деталь помещают над ванной, а к месту восстановления подводят электрический ток и подают электролит.

Восстановление деталей химической обработкой позволяет повышать их износостойкость и защищать от коррозии. Наибольшее применение получило химическое никелирование, которое протекает без применения электрического тока, не требует специального оборудования, образует равномерное покрытие по толщине.

Химическое никелирование рекомендуется для восстановления ответственных, малоизнашиваемых деталей, таких как плунжерные пары, валы топливных насосов, поршневые пальцы и др.

Для химического никелирования стальных деталей применяют растворы составов, г/л: сернокислого никеля Na₂SO₄·7H₂O — 30; гипофосфита натрия NaH₂SO₄·H₂O — 22; уксуснокислого натрия CH₃COONa — 10; хлористого никеля NiCl₂ — 22.

Недостатками химического никелирования являются: низкая производительность процесса (15—30 мкм/ч), сложные, дефицитные и дорогостоящие реактивы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: