Нанесение гальванических и химических покрытий
Министерство образования РК
Профессиональный лицей № 34
РЕФЕРАТ
тема: Нанесение гальванических и
химических покрытий
Сыктывкар, 2005 год
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 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);
§
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.