Восстановление поверхностей методом гальванического наращивания. Классификация, технология. Электролитическое хромирование, осталивание деталей.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ НАРАЩИВАНИЕМ
Гальваническое наращивание металла на поверхность детали основано на процессе электролиза. Под действием постоянного электрического тока, поступающего в электролит через проводники-электроды, положительно заряженные ионы (катионы) движутся к катоду, а отрицательно заряженные ионы (анионы) - к аноду (рис. 10.14).
При электроосаждении металлов, стоящих в ряду напряжений выше водорода, одновременно с ними происходит выделение водорода, который в большинстве случаев ухудшает качество покрытий, придавая им хрупкость, и увеличивает продолжительность электролиза, так как часть электрической энергии расходуется на его выделение Восстановление деталей гальваническими покрытиями обладает следующими достоинствами в сравнении с другими способами восстановления:
отсутствием термического воздействия на детали, вызывающего в них нежелательные изменения структуры и механических свойств;
получением с большой точностью заданной толщины покрытий, что позволяет снизить до минимума припуск на последующую механическую обработку и ее трудоемкость;
осаждением покрытий с заданными непостоянными по толщине физико-механическими свойствами;
одновременным восстановлением большого числа деталей, что снижает трудоемкость и себестоимость ремонта единицы изделия; автоматизацией технологического процесса.
Гальванические и химические покрытия классифицируют по назначению, способу получения и характеру защиты. По назначению их делят на покрытия для компенсации износа, защиты, защитно-декоративные и специальные покрытия. Назначение первых — обеспечить возможность повторного использования деталей в результате компенсации износа их рабочих поверхностей. Основная цель защитного покрытия — защита поверхности от атмосферной коррозии. Защитно-декоративные покрытия защищают детали от коррозии и придают им эстетический вид. Специальные покрытия применяют для придания деталям поверхностной твердости, износо- и жаростойкости, отражательной способности, электропроводности, изоляционных и других специальных свойств.
Хромирование
Данный способ ремонта относится к ремонту деталей гальваническим наращиванием, основанным на процессе электролиза. Под действием постоянного тока, поступающего в электролит ч/з проводник. В результате на катоде выделяются металл и Н2, а на аноде кислотные и водные остатки.
Кол-во вещ-ва.выделяемого на катоде:
,
где С-электрохим эквивалент; I-сила тока; Т-время эликтролиза.
Средняя толщина металла, осажденного на катоде:
где Dк-плотность тока; a-выход металла по току; r-плотность осажденного металла.
Хромирование применяется при восстановлении размеров, получении декоративных коррозионностойких и износостойких покрытий. После хромирования снижается усталостная прочность. Различают хром гладкий по накатке и пористый. Гладкий по накатке следует применять в условиях достаточной смазки при небольших скоростях. А пористый – в условиях граничного трения. Электрохим-ое осаждение хрома отличается по составу электролита и по условию протекания процесса. Хромовый ангидрид растворяется в дистиллированной воде и после отстаивания переливается в ванну, в которую затем добавляют серную кислоту. При хромировании применяют нератстворимые аноды из свинцово-алюминиевого сплава. Величина зазора м/у деталью и анодом должно быть не менее 30 мм, а между деталью и дном ванны – не менее 50 мм.
Хромовые покрытия разделяют на 3 вида:
1) молочные – наиболее мягкие и вязкие без трещин и обладают большой износостой-тью;
2) блестящие – отличаются высокой плотностью, износо-тью, хрупкостью и имеют на пов-ти мелкую сетку трещин;
3) матовые – имеют повышен твердость и хрупкость, низкую износостойкость и наличие трещин на пов-ти.
Преимущества: высокая прочность сцепления, высокая износостойкость, химич стойкость.
Недостатки: длительность процесса электролиза, его сложность, трудоемкость, ограниченная толщина покрытия, высокая себестоимость.
Электролитическое осталивание
При прохождении пост тока низкого напряжения ч/з раствор солей железа происходит осаждение на катоде электролитического железа. Прочность и твердость осаждаемого слоя приближается к свойствам углеродной стали, поэтому процесс назвали осталиванием. Для электролит-ого осталивания прмен-ся несколько типов электролитов: хлористые, бор-хлористо-водородные на основе железа. Для осталивания примен холодные и горячие электролиты. Аноды изготовляются из малоуглерод стали. Для приготовления электролит очищают, загружают в раствор НСL c дистиллированной водой. Затемзасыпают остальные соли. И после осталивания 12…18 ч фильтруют и корректируют кислотность и содержание железа. Введение хлористого натрия обеспечивает снижение напряжения, уменьшение испарения электролита и повыш твердость покрытия. А введение хлористого марганца – увеличивает сцепление.
В зависимости от состава электролита и режима осталивания получают мягкие покрытия с твердостью, соответствующей углеродистой незакаленной стали (НВ 120—220), и твердые покрытия с твердостью, соответствующей закаленной стали (НВ 250—600).
Преимущества: исходные материалы, входящие в состав электролита, дешевы; выход металла по току составляет 75…95%; скорость осаждения металла и толщина покрытия значительно выше, чем при хромировании; механическую обработку покрытия после осталивания производят при обычных режимах резания; процесс осталивания легко регулируется и может быть автоматизирован.
Недостатки: высокая коррозионная активность электролита; сложность техпроцесса; необходим-ть частой фильтрации электролита.