Хромирование

Защитные катоды. Эффективным  методом устранения краевого эффекта  является применение защитных катодов около участков с повышенной концентрацией тока. Защитный катод - это проводник, соединенный электрически с хромируемой деталью и обычно укрепленный на детали таким образом, чтобы отвлечь от краев хромируемой поверхности на себя избыточный ток. Степень отвлекающего действия защитного катода регулируется его расстоянием от хромируемой поверхности, формой и размерами. Чаще всего защитному катоду придают форму хромируемой поверхности и размещают его на детали так, чтобы он был продолжением этой поверхности (б - г).

При местном хромировании цилиндрических деталей не хромируемые  участки, смежные с хромируемыми, закрывают свинцовой или алюминиевой  фольгой, которая является защитным катодом, устраняющим утолщение  хрома на краях хромируемой поверхности (б). При необходимости усиления действия защитного катода нужно отогнуть его край на 2-5 мм.

С помощью защитных катодов  можно достичь высокой равномерности  хромового покрытия даже при неблагоприятном  расположении детали в ванне. Однако этот метод имеет существенный недостаток, так как при нем дополнительно расходуется ток и хромовый ангидрид на покрытие защитного катода.

Защитные экраны. При  регулировании распределения тока на хромируемой поверхности при  помощи экранов из электроизоляционных  материалов, не расходуется дополнительно ток и хромовый ангидрид. Такой экран представляет собой перегородку на пути тока, увеличивающую местное сопротивление для его прохождения и тем самым ослабляющую плотность тока на данном участке. Но кроме устранения избытка тока, экран может способствовать равномерному распределению тока на детали, у которой хромируемые участки влияют друг на друга. Покрытие изоляцией (экраном) одного участка устраняет его влияние на другой. Например, при хромировании вала с фланцем торцевая поверхность фланца, обращенная к валу, отвлекает от него ток, что ведет к неравномерному покрытию вала около фланца. Это влияние полностью устраняется, если фланец покрыт изоляцией (экраном), как это показано на рисунке (д).

 

 ХРОМИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ.

 

При непосредственном хромировании алюминиевых сплавов основной задачей является подготовка поверхности детали к покрытию. Для этого деталь из алюминия или алюминиевого сплава протирается тканью, смоченной бензином, и обезжиривается в течение 3-5 мин. в растворе: 50 г/л Na₂CO₃, 50 г/л Na₃PO₄, 30 г/л жидкого стекла при T = 60-65^о. После промывки в горячей и холодной воде, деталь обрабатывают в цинкатном растворе (200 г/л ZnSO₄ ´ 7H₂O, 200 г/л NaOH) в течение 30-40 сек., затем промывают водой и производят обработку в разбавленном 1:1 растворе HNO₃ в течение 5-7 сек. Деталь промывается в воде и вновь погружается в тот же цинкатный раствор на 10 сек. После промывки деталь замешивается в ванну хромирования (желательно под током) и хромируется при обычных режимах. Хорошие результаты дает также гидропескоочистка с завешиванием деталей, покрытых мокрым песком, под током в ванну хромирования.

КОНТРОЛЬ

Метод контроля внешнего вида покрытий.

 

Метод основан на выявлении  дефектов поверхности покрытия внешним  осмотром и применении для деталей  любой формы и габаритных размеров.

Контроль проводят осмотром деталей невооруженным глазом в  помещении с освещенностью не менее 300 лк на расстоянии 25 см от контролируемой поверхности.

Необходимость применения оптических приборов с указанием  кратности  увеличения должна быть оговорена в технической документации на изделие.

 

Методы контроля прочности  сцепления покрытий.

 

Метод нанесения сетки  царапин  применяют для  определения  прочности сцепления покрытий, толщиной не более 20 мкм. На поверхности контролируемого покрытия стальным острием наносят 4-6 параллельных линий глубиной до основания металла на расстоянии от 2.0 до 3.0 мм друг от друга и 4-6 параллельных линий, перпендикулярных к ним.

Линии проводят в одном  направлении. На контролируемой поверхности не должно наблюдаться отслаивания покрытия.

 

Методы контроля защитных свойств неметаллических  неорганических покрытий.

 

 При применении  метода погружения детали  погружают  в испытательный раствор. 

    Фосфатные  покрытия на стали, предназначенные для наполнения маслами и смазками, контролируют погружением детали в раствор № 47.

№ раствора –47;

Вид покрытия – фосфатное;

Основной металл – сталь, чугун;

Компоненты: натрий хлористый;

Концентрация: 30 г/л;

Время выдержки – 15 мин.

Признак неудовлетворительного покрытия: Появление точек коррозии основного металла.

 

8. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИЙ ХРОМИРОВАНИЯ

 

Современные сложные  технологические производства во всех отраслях промышленности широко используют различные гальванические процессы. Находят применение такие процессы, как нанесение покрытий, травление, электрохимические методы размерной обработки, обезжиривание и др. Реализация гальванических процессов осуществляется в ваннах, или в среде проточного электролита. В процессе эксплуатации рабочие жидкости интенсивно загрязняются продуктами электролиза в виде шлама, ионами тяжелых металлов, жировыми загрязнениями после промывочных операций.

Электрохимический процесс  хромирования происходит в несколько  стадий. Первоначально стальную деталь химически обезжиривают путем опускания ее в ванну, содержащую смесь растворов определенного количества. В качестве обезжиривателя выступает вода питьевая. В конце процесса на дне ванны остаются отходы Затем производят промывку в горячей проточной воде, после чего производят обезжиривание электрохимическое, также сопровождающееся выделением отходов. По окончании обезжиривания промывают в горячей, затем в холодной проточной воде. Далее - химическая активация, промывка в холодной проточной воде. Затем непосредственно производят электрохимическое хромирование, после чего на дне ванны остаются отходы. Процесс хромирования завершается промывкой в проточной холодной воде, после чего промывают стальную деталь в проточной горячей воде. Далее - производят транспортировку и выгрузку готовых деталей.

Следует отметить, что  на предприятиях используются устаревшие технологические процессы, и отсутствует сортировка твердо-жидких отходов гальванических производств. Твердо-жидкие отходы, для упрощения далее называемые «твердые отходы гальванического производства», образуются при периодической зачистке ванн каждой гальванической линии . При определении количества образования данного вида отходов отсутствует методологический подход к оценке их образования, полный учет их образования и точный анализ состава.

 

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 = 1050^о. 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.

 

9. 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.

 

10. ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.

 

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.

 4. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов / А.М. Дольский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под ред.А.М. Дольского. – М.: Машиностроение, 2005. – 448с.

5. .Зайцев И.В. Технология электроаппаратостроения: Учеб. пособие для ВУЗов. – М.: Высш. Школа, 2002. – 215с.