Восстановление деталей электролитическим осаждением металлов

Сущность способа электролитического осаждения металла на деталь заключается в том, что на поверхность детали наносится слой металла из электролита, содержащего раствор этого металла, под воздействием электрического тока. На поверхности деталей осажденный металл прочно удерживается за счет образовавшихся межатомных связей кристаллической решетки основного металла детали. Электролитическое осаждение металла получило широкое распространение на авторемонтных предприятиях при восстановлении деталей.

Электролитические покрытия можно разделить на износостойкие, защитные, защитно-декоративные и др. К износостойким покрытиям относятся хромирование и осталивание. К защитно-декоративным покрытиям относятся никелирование, цинкование. Поверхности деталей, не подлежащих цементации и азотированию, но нуждающиеся в защите, подвергаются меднению.

Электрический ток в металлических проводниках - это поток электролитов, передвигающихся от отрицательного полюса источника тока к положительному.

Дистиллированная вода электрический ток не проводит, так как в ней отсутствуют носители электрического тока - ионы. Чтобы через воду проходил электрический ток, необходимо в воде растворить соли металлов, которые позволяют получить ионы. Такой раствор называется электролитом. Если в раствор электролита опустить два электрода и соединить проводами с источником постоянного тока, то один из электродов будет заряжен отрицательно, второй - положительно.

Ионы, находящиеся в водном растворе солей металлов, притягиваются к электродам и передвигаются по двум противоположным направлениям: положительные ионы движутся к отрицательно заряженному электроду-катоду, а отрицательные - к положительно заряженному электроду-аноду. Достигая катода, положительные ионы получают от него недостающие электроны, становятся нейтральными атомами и осаждаются на поверхности катода. Одновременно с этим отрицательные ионы отдают свои «лишние» электроны, тоже переходя в нейтральные атомы или остатки молекул.

После отдачи электрического заряда ионы переходят в атомы. Эти атомы входят в атомные связи с металлами катода и плотным слоем осаждаются на нем. Это свойство электролитического осаждения металла и используется при восстановлении деталей металлами.

Электролитическое осаждение металла на поверхность деталей может производиться в ваннах, в проточном электролите, в колоколе, электронатирание м.

Технологический процесс нанесения электролитических покрытий на детали. Технологический процесс нанесения электролитических покрытий на детали состоит из следующих операций:

- очистка деталей от окислов и загрязнений механической обработкой;

- промывка деталей в органических растворителях;

- монтаж деталей на подвески или загрузка их в барабаны;

- изоляция поверхностей деталей, не подлежащих покрытию;

- обезжиривание химическое или электрохимическое в электролите состава: кальцинированной соды - 10 г/л, тринатрийфосфата - 5 г/л, состава ОП-7 - 5 г/л, жидкое стекло - 3 г/л при температуре 70…80 °С при следующем режиме: плотность тока – 5-10 А/дм2, продолжительность обезжиривания на катоде - 5 мин, на аноде - 2 мин;

- промывка в горячей воде;

- промывка в холодной воде;

- декапирование (анодное травление) для удаления с деталей окислов и обеспечения хорошего сцепления покрытия с деталями;

- декапирование деталей проводится в электролитических ваннах путем пропускания электрического тока в направлении, противоположном основному процессу в течение 1-2 мин с силой тока, соответствующей плотности Дк = 10-30 А/дм2;

- осаждение покрытий на детали (хромирование, осталивание, цинкование, никелирование, меднение и др.); промывка в холодной проточной воде; промывка в горячей воде; демонтаж деталей с подвесок.

Восстановление изношенных деталей хромированием. Хромирование - это процесс осаждения на поверхность детали слоя хрома из электролита, содержащего раствор соли хромового ангидрида, под действием электрического тока. При хромировании деталь является катодом, а в качестве анодов применяются нерастворимые свинцовые пластины (полукольца). Схема электролитического восстановления деталей хромированием показана на рисунке 6.

Рисунок 6 - Схема электролитического восстановления деталей хромированием:
1 - электрическая шина катода; 2 - наружная стенка ванны; 3 - вода для подогрева электролита в ванне; 4 - внутренняя стенка ванны; 5 – катод/деталь (-); 6 - электролит; 7 - электроподогреватель; 8 - анод [свинцовая пластина (+)]; 9 - подвеска; 10 — электрическая шина анода (+); 11 - крышка ванны

В авторемонтном производстве для хромирования применяются ванны с универсальным электролитом. В состав универсального электролита для хромирования входят хромовый ангидрид Сг20з (250 г/л) и серная кислота H2S04 (2,5 г/л). Соотношение 250:2,5, равное 100, обеспечивает постоянство концентрации ионов. Это соотношение поддерживается автоматическим при введении в электролиты вместо серной кислоты сернокислого стронция SrS04 и кремнефтористого калия K2SiF6 в количестве, превышающем их растворимость. Такой электролит называется саморегулирующим, так как автоматически поддерживается постоянство концентрации ионов S04 и SiFe.

Хромированием восстанавливается большое число разнообразных, особенно малогабаритных, деталей с небольшим износом: клапаны и толкатели, шкворни, шейки валов под подшипники и т. д. Хромирование деталей производится согласно выбранному режиму.

Твердость хромовых осадков зависит от плотности тока ц температуры электролита. Для определения плотности тока и температуры электролита пользуются специальной диаграммой, в соответствии с которой задаются твердостью, видом осадка (серый, блестящий или молочный) и определяют плотность тока и температуру электролита.

Восстановление деталей осталиванием (железнением). Осталивание (железнение) - это процесс нанесения (осаждения) слоя электролитического железа на поверхность восстанавливаемой детали из электролита под действием электрического тока. Электролит представляет собой водный раствор хлористого железа FeCl2-4H20 соляной кислоты НС1 и других компонентов, вводимых в раствор для повышения прочности сцепления покрытия с поверхностью детали и получения твердого износостойкого покрытия. Прочность сцепления покрытия с поверхностью детали обеспечивает хлористый марганец МпС12-4Н20, а износостойкость покрытия повышает хлористый никель NiCl2.

Концентрация хлористого железа в электролите может быть низкой (200-220 кг/м3) или средней (350-420 кг/м3). Электролит с низкой концентрацией хлористого железа обеспечивает получение покрытий толщиной до 0,4 мм. Электролит с высокой концентрацией хлористого железа обеспечивает получение покрытия толщиной до 1 мм.

В авторемонтном производстве наиболее широкое распространение получил электролит со средней концентрацией хлористого железа, обеспечивающий получение равномерного покрытия необходимой толщины и твердости. Состав средней концентрации электролита: хлористого железа FeCl2-4H20 - 350-420 кг/м3, соляной кислоты NC1 - 2-2,2 кг/м3, хлористого марганца МпС12Х Х4Н20 - 10-10,2 кг/м3.

В целях повышения качества покрытий и интенсификации процесса осталивания применяют переменный асимметричный ток.

По сравнению с процессом хромирования процесс осталивания обладает следующими преимуществами: высокий выход металла по току, достигающий 85-90% (в 5-6 раз выше, чем при хромировании); большая скорость нанесения покрытия, которая при ведении процесса в стационарном электролите достигает 0,3-0,5 мм/ч (в 10-15 раз выше, чем при хромировании).

К защитно-декоративным покрытиям деталей относятся никелирование; меднение, цинкование, оксидирование и фосфатирование. Технологический процесс нанесения защитно-декоративных покрытий электролитическим способом никелирования, меднения и цинкования не отличается от процесса нанесения износостойких покрытий. Однако в процессе подготовки детали к покрытию и обработки ее после покрытия необходимо включить операцию полирования, которая производится войлочными кругами с пастой ГОИ.

Защитно-декоративные покрытия - оксидирование и фосфатирование - осуществляют созданием на поверхности деталей защитных пленок.

Оксидирование производят в растворе, содержащем 700-800 кг/м3 едкого натра Na(OH) с добавкой в качестве окислителей 200-250 кг/м3 азотнокислого натрия NаСОз и 50-70 кг/м3 азотистокислого натрия при температуре раствора t = 140… 145 °С с выдержкой Т = 40-50 мин.

Фосфатирование производят в 30-35-% водном растворе препарата «Мажеф» при температуре t = 95…98 °С в течение 30-50 мин. Фосфатирование применяют также в качестве грунта при окраске деталей кузова и для улучшения прирабатываемости деталей.

Дата добавления: 2015-08-13