Нанесение гальванических и химических покрытий

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 Н_м покрытия увеличивается с повышением катодной плотности D_к 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.