Гальванические покрытий

Гальванические и химические покрытия наносят для компенсации  износа поверхности детали, а также  как антикоррозионные или декоративные покрытия. Из гальванических способов наиболее широко применяют:

 

§   хромирование;

 

§   железнение;

 

§   никелирование;

 

§   цинкование;

 

§   меднение.

 

Из химических применяют

 

§   оксидирование;

 

§   фосфатирование.

 

Гальванические покрытия получают из электролитов, в качестве которых служат водные растворы солей  тех металлов, которые необходимо нанести на детали. Катодом при  этом служит деталь, анодом – металлическая  пластина. При прохождении тока через  электролит на катоде будет осаждаться металл, а анод будет растворяться.

 

Технологический процесс  нанесения покрытий на детали заключается  в подготовке деталей к нанесению  покрытия, нанесении покрытия и обработке  деталей после покрытия.

 

Подготовка деталей к  нанесению покрытия включает следующие  операции:

 

w   механическую обработку с целью придания поверхностям детали правильной геометрической формы;

 

w   очистку деталей от окислов путём обработки полировальными кругами с пастой;

 

w   предварительное обезжиривание деталей растворителями;

 

w   монтаж деталей на подвесное приспособление для последующего погружения их в ванну с электролитом и обеспечения надёжного электрического контакта с токоподводящей штангой;

 

w   изоляцию поверхностей детали, которые не подлежат покрытию кислотостойкими материалами (лаком, плёнками и т.п.);

 

w   обезжиривание наращиваемых поверхностей электрохимической обработкой в щелочных растворах или протиркой венской известью;

 

w   промывку деталей в горячей и холодной воде с целью удаления щелочи и контроля качества обезжиривания;

 

w   активацию (анодную обработку) поверхности детали с целью удаления тончайших окисных плёнок. Перед хромированием активацию производят в ванне для хромирования. Детали выдерживают под током на аноде 30-40 с, а затем переключают на катод для наращивания металла. При железнении активацию производят в ванне с 30 %раствором серной кислоты. После активации детали металл наращивают в гальванических ваннах.

 

Обработка деталей после  нанесения покрытия включает следующие  операции:

 

· промывку деталей в холодной и горячей воде от остатков электролита;

 

· нейтрализацию в содовом  растворе;

 

· демонтаж с подвесного приспособления;

 

· удаление изоляции;

 

· механическую обработку  до требуемого размера.

 

Хромирование деталей  проводят в электролите, который  представляет собой водный раствор  хромового ангидрида и серной кислоты. Анодом при этом служат пластины из свинца. Концентрация хромового  ангидрида в электролите может  изменяться в пределах 150 – 400 г/л, а  концентрация серной кислоты должна быть в 100 раз меньше.

 

Режим хромирования определяется двумя параметрами – плотностью тока и температурой электролита. Изменяя  соотношение этих параметров, можно  получить три вида хромовых покрытий, отличающихся своими свойствами:

 

1. Матовые (серые) - отличаются высокой твёрдостью и хрупкостью, но имеют пониженную износостойкость;

 

2. Блестящие - имеют высокую твердость и износостойкость, а также красивый внешний вид;

 

3. Молочные - имеют небольшую  твёрдость, пластичны, обладают  высокой износостойкостью и антикоррозионными  свойствами.

 

Хромирование получило широкое  применение при восстановлении деталей: для компенсации износа деталей, в качестве антикоррозионного и  декоративного покрытия. Хромовое покрытие получается высокой твёрдости и  износостойкости, которая в 2-3 раза превышает износостойкость закаленной стали. К числу недостатков хромирования следует отнести:

 

ü сравнительно низкую производительность процесса (не более 0,03 мм/ч) вследствие малых значений электрохимического эквивалента и выхода металла по току (12 – 15%);

 

ü невозможность восстановления сильно изношенных деталей, так как хромовые покрытия толщиной более 0,3-0,4 мм имеют пониженные механические свойства;

 

ü относительно высокую стоимость процесса хромирования.

 

Железнение – процесс получения твёрдых износостойких покрытий из хлористых электролитов. По сравнению с процессом хромирования он имеет следующие преимущества:

 

§   более высокий  выход металла по току, достигающий 85 – 90 % (в 5-6 раз выше, чем при хромировании);

 

§   большую скорость нанесения покрытия, которая достигает 0,3 – 0,5 мм/ч (в 10 – 15 раз выше, чем  при хромировании);

 

§   высокую износостойкость  покрытия (не ниже, чем у закалённой стали);

 

§   возможность получения  покрытия с твёрдостью в пределах 20 – 60 HRCЭ, толщиной в 1 – 1,5 мм и более;

 

§   применение простого электролита меньшей стоимости. Этим объясняется его широкое  применение в практике ремонта автомобилей.

 

В качестве электролита при  железнении применяют водный раствор хлористого железа, содержащий небольшое количество соляной кислоты. Концентрация хлористого железа составляет 200 – 700 г/л, а соляной кислоты – 1 – 3 г/л. Железнение проводят с растворимыми анодами, которые изготовляют обычно из малоуглеродистой стали 08 или 10.

 

Свойства железных покрытий так же, как и хромовых, зависят  от режима их нанесения. Микротвёрдость Нм покрытия увеличивается с повышением катодной плотности Dк силы тока и с понижением температуры электролита (см. рис.).

 

Электролитическое никелирование  в ряде случаев может успешно  заменить хромирование при ремонте. В качестве электролита применяют  водный раствор сернокислого никеля (массовой концентрацией 175 г/л), хлористого никеля (50 г/л) и фосфорной кислоты (50 г/л). Процесс протекает при  растворимых никелевых анодах. Режим  электролиза: плотность силы тока 5-40 А/дм2, температура электролита 75-95 0С. Никелевые покрытия имеют достаточно высокую износостойкость.

 

Электролитическое меднение при ремонте служит в качестве подслоя при защитно-декоративном никелировании и хромировании. Наиболее часто при меднении применяют простой и невысокой стоимости сернокислый электролит, который состоит из водного раствора медного купороса (200-500 г/л) и серной кислоты (50-75 г/л). Покрытие наносят при использовании растворимых медных анодов при режиме: плотность силы тока 1-3 А/дм2, температура электролита 18-20 0С.

 

Цинкованием при ремонте автомобилей главным образом защищают мелкие крепежные детали от коррозии. Цинкование проводят в сернокислых электролитах, в состав которых входят: сернокислый цинк (200-250 г/л), сернокислый аммоний (20-30 г/л), сернокислый натрий (50-100 г/л) и декстрин (8-12 г/л). Наносят покрытие в специальных вращающихся барабанах или колоколах при комнатной температуре электролита и плотности силы тока 3-5 А/дм2.

 

Оксидирование – обработка  стальных деталей в горячих щелочных растворах, содержащих окислители. При  этом на поверхности деталей образуется оксидная пленка толщиной 0,6-1,5 мкм, которая  имеет высокую прочность и  надёжно защищает металл от коррозии. Оксидированию подвергают нормали  и некоторые детали кузова.

 

Для оксидирования используют раствор едкого натрия (700-800 г/л) с  добавкой в качестве окислителей  азотнокислого натрия (200-250 г/л) и  азотистокислого натрия (50-70 г/л) при температуре раствора 140-145 0С в течение 40-50 минут. После такой обработки детали промывают в воде. Для закрытия пор в покрытии его пропитывают в машинном масле при температуре 110-115 0С.

 

Фосфатирование – это химический процесс создания на поверхности стальных деталей пленок, состоящих из сложных солей фосфора, марганца и железа. Защитная пленка имеет толщину 8-40 мкм, обладает пористостью, имеет небольшую твердость и хорошо прирабатывается. Фосфатирование проводят в 30-35 % водном растворе препарата «Мажеф» при температуре 95-98 0С в течение 30-50 минут. Таким способом наносят грунт при окраске деталей кузова и улучшают прирабатываемость деталей.