Нанесение гальванических и химических покрытий своими руками
Гальванические покрытия получают в результате переноса
металла из электролита на деталь при пропускании через
него постоянного тока. Катодом при этом служит деталь,
анодом — металлическая пластина. Электролит представляет
собой водный раствор солей металла, осаждаемого
на деталь.
Технологический процесс нанесения покрытий состоит
из трех периодов: подготовка деталей к нанесению покрытия,
нанесение покрытия и обработка детали после покрытия.
В подготовительный период выполняются следующие
операции:
• механическая обработка с целью придания правильной
геометрической формы и заданной чистоты поверхности:
• изоляция поверхностей детали, не подлежащие гальванической
обработке;
• обезжиривание поверхностей, подлежащих гальванической
обработке, в щелочных растворах;
• промывка в горячей и холодной воде для удаления остатков
щелочи.
Для нанесения покрытий обезжиренные детали погружают
в ванны с электролитом и проводят анодную обработку
детали, обратную наращиванию слоя. На деталь дают положительный
заряд, на металлическую пластину — отрицательный
в течение 30—40 с. При такой полярности происходит
удаление тончайших окисных пленок с поверхности детали.
Затем катод переключают на деталь и происходит наращивание
слоя металла на поверхности детали.
Обработка детали после нанесения покрытия включает в
себя следующие операции:
• промывка в холодной и горячей воде от остатков электролита;
• нейтрализация в содовом растворе;
• удаление изоляции;
• механическая обработка до заданного размера (шлифование).
При выполнении ремонтных работ восстановление размеров
деталей гальваническим наращиванием проводится
многими способами, из которых широко применяется осталивание,
хромирование, никелирование, цинкование. Из
химических способов применение находят оксидирование и
фосфатирование.
Осталивание (железнение) представляет собой процесс
нанесения железных покрытий на изношенные детали из хлористых
электролитов. Электролит состоит из водного раствора
хлористого железа 200—680 г/л и небольшого количества
соляной кислоты 1—3 г/л. Железные покрытия имеют твердость,
близкую к твердости стали. В зависимости от состава
электролита и режимов осталивания получают мягкие покрытия,
по твердости близкие к сталям в состоянии поставки
(без термической обработки) 150—200 НВ, и твердые покрытия
с твердостью, близкой к сталям после термической
обработки 200—600 НВ.
В качестве анода используются заготовки из малоуглеродистой
стали. Для получения равномерного покрытия анод
(заготовка) должен повторять форму катода (детали).
К достоинствам гальванического наращивания стального
покрытия относятся высокий выход металла по току
(85—90%), большая скорость нанесения покрытия 0,3 —
0,5 мм/ч, возможность получения слоев высотой 1—5 мм,
отсутствие коробления деталей.
Весьма эффективно осталивание применяется при восстановлении
посадочных мест под подшипники корпусных
деталей: коробка скоростей, корпус двигателя и др.всяких штучек.
Корпусную деталь (1) располагают таким образом, чтобы
отверстие находилось в горизонтальной плоскости. Снизу
отверстие закрывается резиновой подложкой (3) с отводной
трубкой (4). На резиновой подложке строго по центру
устанавливается анод — стальное кольцо (2). Из ванны (7)
по трубке (6) насосом (5) подается электролит, который заполняет
зазор между кольцом и отверстием корпуса, далее
он перетекает через кольцо, попадает в отверстие в резиновой
подложке и через трубку (4) направляется в бак. Процесс
длится по времени, пока не будет получен слой заданной
толщины, требуемых физико-механических свойств.
Способ может быть применен для восстановления посадочных
мест зубчатых колес, втулок и т. д.
По данной схеме могут быть восстановлены шейки коленчатых
валов.
Деталь (1) закрепляется в кожухе из пластмассы (3). Строго
симметрично детали устанавливается стальное кольцо —
анод. Отклонение от симметричного расположения детали.
Схема гальванического восстановления размеров посадочных
мест корпусной детали (a) и вала (б)
катода и стального кольца — анода вызовет неравномерную
толщину покрытия.
Зазор между кольцом и деталью заполняется электролитом,
который насосом подается в ванны (5). Процесс нанесения
покрытия пойдет после подключения катода и анода в
цепь постоянного тока с напряжением 12—18 В.
Такое приспособление может быть установлено на каждой
шейке коленчатого вала, что сократит время нахождения детали в ремонте. Нанесение тонкого слоя (0,1—0,3 мм)
снизит трудоемкость последующей механической обработки.
Хромирование рабочих поверхностей деталей производят
по приведенному выше технологическому процессу. В качестве
электролита используется водный раствор хромового
ангидрида 150—400 г/л с содержанием 2—3 г/л серной кислоты.
Аноды выполняются из пластин свинца.
Режим хромирования определяется плотностью тока А/дм2
и температурой электролита. При температуре электролита
60—70° С и плотности тока больше 15 А/дм2 получают молочные
хромовые покрытия, имеющие низкую твердость и
высокую плотность. Такие слои хорошо работают при чисто
коррозионном изнашивании. При низкой температуре электролита
до 40°С и высокой плотности тока получают матовые
хромовые покрытия высокой твердости с тончайшей
сеткой трещин. Слои имеют высокую износостойкость. Нанесение
твердых матовых хромовых покрытий применяется
при ремонте цилиндров двигателей, плунжерных пар
топливных насосов дизелей и других деталей. Покрытия
компенсируют износ деталей и увеличивают их долговечность.
Хромирование внутренней поверхности цилиндров может
выполняться без ванн описанным выше способом. Для
удержания смазки на поверхности цилиндра хромирование
должно быть пористым, что обеспечивается специальной
технологией.
Коленчатые валы, валы коробок передач и другие детали
автомобиля хромируют в ваннах при средней плотности
тока 45—60 А/дм2 и температуре электролита 55° С (блестящее
хромирование). Возможный способ нанесения покрытий
описан выше.
К числу недостатков хромирования относятся низкая производительность
процесса, невозможность восстановления сильно изношенных деталей, так как хромовые покрытия
толщиной более 0,3—0,4 мм имеют низкую прочность сцепления
с металлом детали, высокая стоимость покрытий.
Защита крепежных деталей — болтов, гаек, шайб и др. —
осуществляется способом цинкования, который выполняется
в специальных вращающихся барабанах в среде электролита,
при температуре 18—20°С и плотности тока 2—4 А/дм2. В
состав электролита входят сернокислый натрий, сернокислый
цинк, сернокислый аммоний, декстрин.
Оксидирование — процесс получения оксидных пленок
толщиной более 0,06 мм с высокой твердостью и износостойкостью.
Оксидирование защищает от коррозии.
В состав электролита входят водные растворы едкого натра,
азотнокислого натрия. Оксидирование ведется при температуре
раствора 140—150° С с плотностью тока 5—10 А/дм2
в течение 30—50 мин.
Из числа химических способов защиты от атмосферной
коррозии стальных деталей используется фосфатирование.
Защитная пленка состоит из сложных солей фосфора, марганца,
железа.
Проводят фосфатирование в водных растворах солей марганца,
фосфора при температуре 90—100°С в течение около
часа.