Способ восстановления деталей хромированием

Восстановление деталей хромированием

Электролитическое хромирование широко применяет­ся для повышения износостойкости деталей машин и ин­струмента и занимает одно из первых мест среди других способов борьбы с износом.

Хромовое покрытие обладает высокой твердостью (НВ400—1200),высоким сопротивлением изнашиванию и антикоррозионной стойкостью. Удельный вес хрома 6,9—7,1; температура плавления 1615°С;коэффициент трения хрома по баббиту 0,13, по стали 0,16; прочность сцепления хрома с основным металлом более 30 кгс/мм 2 . Хромовый слой при обычных атмосферных условиях и температуре почти не окисляется и обладает стойкостью по отношению к органическим кислотам. Хромом можно покрывать как сырые, так и термически обработанные детали, не нарушая при этом структуры основного ме­талла. Хромирование применяется для восстановления деталей, имеющих износ до 0,3 мм на сторону, так как при большей толщине физико-механические свойства по­крытия ухудшаются.

К недостаткам хромирования следует отнести: вос­становление деталей с небольшим износом (до 0,2мм на сторону), низкий к. п. д. (0,13—0,18) хромовых ванн; высокую стоимость хромирования; снижение предела вы­носливости хромированной стали на 20—30%.

Выносливость хромированных деnалей может быть сохранена на уровне выносливости деталей без покрытия путем применения комплекса технологических операций, предусмотренных типовыми технологическими процесса­ми, разработанными на основании проведенных исследо­ваний.

В настоящее время на передовых ремонтных пред­приятиях хромированием восстанавливают стальные де­тали двигателей строительных машин из мало- и среднеуглеродистых сталей: гильзы (посадочные пояски), поршневые пальцы, шейки и хвостовики коленчатых ва­лов, шейки и буртики распределительных валов, шейки валов коробок передач под подшипники качения, шейки валов генератора и водяного насоса, плунжерные пары, поршневые кольца, штоки и золотники гидросистем и др. Наносить слой хрома на стальные детали с высоким со­держанием кобальта и вольфрама, высококремнистые чугуны и высокоуглеродистые стали не рекомендуется. Не следует также хромировать поверхности, испытывающие высокие контактные нагрузки, например дорожки качения шариковых и роликовых подшипников.

Для хромирования применяют нерастворимые аноды круглого сечения или в виде пластин из сплава, содержа­щего 94% свинца и 6% сурьмы. Ввиду плохой рассеи­вающей способности хромовых электролитов размеры и форма анодов и их расположение в ванне относительно детали оказывают большое влияние на равномерность покрытия/ Площадь анодов должна быть в 1,5—2 раза больше площади катодов, так как анодная плотность тока примерно в 2 раза меньше катодной.

Различают три вида осадков электролитического хро­ма: молочный, блестящий и матовый.

Для хромирования деталей, работающих в условиях больших знакопеременных нагрузок, применяется мо­лочный осадок хрома; для прочих деталей строительных машин применяется блестящий осадок хрома. В качест­ве антикоррозионного покрытия используется матовый осадок, который вследствие высокой хрупкости и пони­женной износостойкости для восстановления деталей ма­шин не применяется.

Хромирование разделяется на два вида: гладкое и пористое. При гладком хромировании получается плот­ное покрытие, на котором плохо удерживается смазка, Такое хромирование применяется для восстановления деталей с неподвижными посадками, а также при анти­коррозионных и декоративных покрытиях. При пористом хромировании покрытие получается с порами и каналами, в которых хорошо удерживается смазка. Этот вид хромирования применяют для восстановления деталей, работающих с подвижными посадками, при значительных удельных давлениях и повышенных температурах (поршневые пальцы, гильзы цилиндров и др.).

Пористое хромирование в ремонтной практике произ­водится после гладкого хромирования электролитическим способом, когда детали подвергаются анодной обработ­ке в той же ванне, где производилось хромирование пу­тем изменения полярности тока (анодное травление). Ре­жимы наиболее распространенного хромирования элек­тролитическим способом приведены в таблице

Таблица 18 Основные параметры пористого хромирования электролитическим способом

Вид пористого покрытия	Состав электролита в г/л	Режим
хромирования	Анодного травления
Точечный	CrO3 =250-300 H2SO4=2.5-3	D=45 t = 50-52	D = 40 t= 50 T=10-12
Канальчатый	CrO3 =250 H2SO4=2	D= 50 t = 58-60	D = 40 t= 58-60 T=6-8
D –плотность тока в а/дм; t – температура в º С; Т – продолжительность травления в мин

Технологический процесс восстановления деталей хро­мированием.

1.Шлифование изношенной детали для при­дания ей правильной геометрической формы и нужной чистоты поверхности.

2. Промывка в бензине для удале­ния жировых загрязнений.

3. Изоляция мест детали, не подлежащих хромированию, и подвесного приспособле­ния перхлорвиниловым пластикатом или цапон-лаком, целлулоидной лентой, винипластом и др.

4. Монтаж на подвеску для придания деталям определенного положе­ния при хромировании. Деталь должна находиться на расстоянии 80—100мм от дна ванны, на 40—50 мм ниже уровня электролита и на расстоянии 100—150 мм от ано­дов.

5. Электролитическое обезжиривание в водном рас­творе едкого натра (40 г/л) и углекислого натрия(30 г/л) при температуре 75—80° С в течение 2—3 мин. Деталь — катод, анодами служат железные пластины. Через элек­тролит пропускается ток плотностью 10 а/дм 2 и напря­жением 6—12 в.

6. Промывка детали в проточной воде и проверка качества ее обезжиривания по стоку воды.

7. Декапирование для удаления налета окиси на очищен­ной поверхности детали. Эта операция обычно проводит­ся в ванне для хромирования. Изменяется полярность (деталь является анодом) и при плотности тока 15 — 20 а/дм 2 деталь выдерживается 1—2 мин.

8. Хромирова­ние в электролите на режиме, указанном в таблице 18. Анод­ная обработка (применяется при пористом хромирова­нии).

9. Промывка детали в холодной проточной воде.

10. Промывка в горячей воде.

11. Демонтаж детали с подвески и снятие изоляции.

12. Термообработка при температуре 200° С для уменьшения хрупкости покрытия.

13. Шлифование для получения правильной формы де­тали и нужных размеров. Шлифование хромированных поверхностей рекомендуется выполнять шлифовальны­ми кругами СМ1-С2 зернистостью 36—46 или СМ1-С1 зернистостью 60—80. Скорость вращения круга 20— 35 м/сек, скорость вращения детали не менее 10 м/мин при глубине резания 0,005—0,015 мм, величина подачи 0,2—0,5 мм, расход охлаждающей жидкости 15л/мин.

Источник

Восстановление деталей хромированием: применяемое оборудование материалы, технологический процесс, область применения.

Хромированные детали, утерявшие первоначальный вид, нелепо смотрятся на свежеокрашенном автомобиле. Приобрести новые — дорого, да и не всегда возможно. При кажущемся разнообразии и насыщенности рынка зачастую совсем непросто найти ручки, замки или молдинги для некоторых моделей. Можно восстановить хромированное покрытие. Предприятия, занятые ремонтом кузовов автомобилей, уделяют большое внимание приданию детали ее первоначального внешнего вида и защитных свойств. Восстановление производят хромированием или созданием на поверхности деталей защитного слоя цинка.

Условно, хромированные детали можно разделить на два типа. К первому относят детали, установленные на наружные поверхности кузова, ко второму — установленные внутри автомашины. Детали, которые установлены на наружные поверхности, подвергаются более жесткому воздействию среды и, следовательно, должны иметь более толстое покрытие.

Рекомендуемая толщина покрытий составляет:

— для железа и его сплавов в жестких условиях эксплуатации для I подгруппы — медь из цианистого или пирофосфатного электролита 4—8 мкм, из кислого электролита 29—25 мкм, а всего 33±3 мкм; никель 22+2 мкм, хром 1 мкм;

-для II подгруппы — медь из цианистого или пирофосфатного электролита 33±3 мкм, никель и хром как и для I подгруппы;

-для железа и его сплавов в средних условиях эксплуатации для I подгруппы — медь из цианистого или пирофосфатного электролита 4—8 мкм, из кислого электролита 21—17 мкм, а всего 25+3 мкм, никель 15±2 мкм, хром 1 мкм;

-для II подгруппы — медь из цианистого или пирофосфатного электролита 25±3 мкм, остальное как и для I подгруппы;

-толщину покрытия хромом деталей, к которым часто прикасаются руками, увеличивают до 2—3 мкм.

Хромирование по сравнению с другими гальваническими процессами имеет свои особенности, которые заключаются в следующем:

-главным компонентом электролита является хромовая кислота, а не соль хрома;

-с повышением концентрации хромовой кислоты или температуры хромового электролита выход по току значительно понижается, в то время как в большинстве других процессов выход по току при этих условиях повышается;

-с повышением плотности тока выход по току повышается.

Хромированные детали кузова требуют ремонта из-за частичного или полного износа покрытия и отслаивания. Перед вторичным покрытием они должны быть освобождены от остатков хрома. Для этого детали погружают в раствор, состоящий из 1 части концентрированной соляной кислоты и девяти — воды, либо используют анодное растворение в 90 %-ной серной кислоте при плотности тока 3—5 А/дм2. Есть и другие способы снятия остатков хрома. Перед повторным хромированием детали, с которых снят хром, полируют.

При хромировании необходимо обеспечить надежный контакт между деталью и проводом, соединенным с отрицательным полюсом источника тока. Поэтому детали, подлежащие хромированию, заранее закрепляют на приспособления, с помощью которых их погружают в ванны. Приспособления должны быть удобными для работы с ними, создавать надежный контакт как с катодной шиной тока, так и с покрываемыми деталями, и иметь достаточное поперечное сечение, обеспечивающее минимальные потери напряжения.

При электролизе растворов на основе хромовой кислоты, наряду с классическими видами покрытий блестящего хрома, можно получить на катоде осадок хрома черного цвета. Осадки черного хрома по сравнению с другими черными покрытиями обладают глубоким цветом, низкой отражающей способностью, высокой коррозионной стойкостью и твердостью. Стойкость и твердость позволяют применять черный хром для покрытия зеркал наружных заднего вида, облицовок радиатора, щеткодержателей и т. д.

Хорошие результаты можно получать при использовании электролита следующего состава (г/л): хромовый ангидрид — 250, криолит — 0,2, натрий азотнокислый 3—5, хромин 2—3. Режим обработки: начальная плотность тока 25—30 А/дм2 в течение 1—2 мин, рабочая плотность тока 20 А/дм2; температура раствора 18—25 °С, продолжительность цикла 7—10 мин. При этом толщина покрытия составляет 1 мкм. Покрытия получаются глубокого черного цвета с высоким выходом по току.

Как хромировать автомобиль?

Полностью хромированный автомобиль выглядит очень круто. Покрыть машину сверкающим слоем, используя обычный метод хромирования достаточно трудно. На помощь тюнерам приходят современные технологии в виде специальных красок. Метод нанесения хрома с помощью покраски имеет некоторые преимущества:

— Для работы необходимо только обычное оборудование, такое как аэрограф и пульверизатор

— Краской можно покрыть большие поверхности и труднодоступные места

— Любые материалы могут быть окрашены, в том числе и диэлектрики

Процесс нанесения хромовой краски:

1. Необходимо покрыть поверхность черной краской

2. Слой тщательно отполировать. Для достижения наилучших результатов поверхность должна быть доведена до состояния стекла.

3. Поверхность необходимо отчистить спиртом или спиртосодержащей жидкостью

4. Перед нанесением краски поверхность желательно нагреть, для этого можно использовать даже обычный фен

5. При покрытии хромом нужно использовать небольшое количество краски и значительный объем воздуха для лучшего распыления

6. После высыхания краски поверхность необходимо отчистить от пыли и отполировать

В ваннах для хромирования применяются только нерастворимые аноды, что требует периодического пополнения убыли хромовой кислоты путем ее непосредственного введения в электролит в необходимых количествах.

Хромируемые детали к началу электролиза должны быть нагреты до температуры электролита. Мелкие детали, загруженные в ванну в небольшом количестве, нагреваются быстро, большие массивные детали нагреваются медленно и охлаждают ванну.

При хромировании рельефных деталей рекомендуется в начале электролиза произвести «толчок» тока, т. е. электролиз начинают при силе тока примерно вдвое больше, чем следует по расчету, а спустя 1-2 мин значение ее постепенно уменьшают до расчетного. Благодаря толчку тока удается осадить хром на углубленных участках детали и облегчается начало выделения хрома на чугуне.

Перерывы подачи тока в процессе хромирования нежелательны, так как при повторном наращивании возможно отслаивание хрома.

Концентрация хромового ангидрида в электролитах с добавкой серной кислоты может изменяться в широких пределах (от 100 до 500г/л). Для получения покрытия хорошего качества надо, чтобы отношение концентраций СrО3:H2SO4 в электролите поддерживалось постоянным на уровне около 100. Значительное понижение концентрации серной кислоты в электролите вызывает отложение серых недоброкачественных осадков хрома, увеличение ее концентрации — отложение мелкозернистых блестящих осадков.

Увеличение концентрации хромового ангидрида повышает электропроводность раствора. Изменение концентрации серной кислоты в указанных пределах практически не оказывает влияния на электропроводность раствора.

Осаждение на катоде серых матовых хромированных покрытий происходит при низких температурах электролиза (35°С и ниже) и любой плотности тока. Покрытия, полученные при этих режимах электролиза в сульфатных ваннах, отличаются высокой хрупкостью и слабым сцеплением.

Блестящие хромированные покрытия получаются при средних температурах электролита 45-65 °С в широком диапазоне плотностей тока. Осаждение блестящего хрома возможно и при более высоких температурах электролита из мало-концентрированных растворов при высоких плотностях тока. Блестящий хром имеет наиболее высокую твердость, хорошее сцепление с основным металлом и относительно небольшую хрупкость.

Осадки молочного хрома получают при высоких температурах электролита (выше 65 °С) и при плотностях тока 25-30 А/дм2. Покрытия молочного хрома по сравнению с другими имеют низкую твердость, значительную пластичность, меньшую пористость и благодаря этому более высокую защитную способность (подробнее в статье Хромирование).

Выбор концентрации электролита осуществляется в соответствии с характером покрытия и конфигурацией деталей.

Концентрированные электролиты — содержат 350-450г/л хромового ангидрида. Они обладают сравнительно низким выходом по току и плохой рассеивающей способностью. Вместе с тем концентрированные электролиты отличаются относительно хорошей кроющей способностью, что позволяет применять их при декоративном хромировании деталей сложной формы. Благодаря низкому омическому сопротивлению, возможно устанавливать значительные расстояния (180-200 мм) между электродами при ограниченном напряжении источника тока, а сниженные плотности тока позволяют покрывать одновременно большие катодные площади.

Электролиты с низкой концентрацией хромовой кислоты (мало-концентрированные) — содержат 100-150г/л хромового ангидрида. Режим хромирования: 50-120 А/дм2 и 55-60°С. Противокоррозионное плотное покрытие получается при температуре электролита 65-70 °С и плотности тока 25-30 А/дм2; скорость наращивания хрома при этом составляет 13-15 мкм/ч.

Хромовые покрытия, полученные из мало-концентрированных электролитов, имеют высокую твердость и износостойкость. В мало-концентрированных электролитах меньше разрушается изоляция на деталях и подвесных приспособлениях.

Эти электролиты применяются для повышения износостойкости трущихся деталей и инструментов, восстановления изношенных или забракованных по размерам деталей, а также для защитного и защитно-декоративного хромирования.

Недостатком мало-концентрированных электролитов считается потребность в более частой корректировке электролита добавлением хромового ангидрида.

Положение детали в ванне важно при хромировании наружных поверхностей и не влияет на хромирование внутренних цилиндрических поверхностей, если оно производится в правильно сконструированном анодно-катодном устройстве.

Расположение детали глубоко в ванне при еще более глубоко находящемся нижнем крае анода создает наиболее неравномерное распределение тока на детали, так как значительная часть тока проходит через объем электролита над деталью и под ней.

Можно значительно улучшить распределение тока, если верхний край детали расположить непосредственно под уровнем электролита (устраняется отвлечение тока через верхний объем электролита), а нижний край анода, поднять выше нижнего края детали (увеличится сопротивление току, отвлекаемому в нижний объем электролита). При хромировании поверхностей простой формы (цилиндр, плоскость) для достижения наиболее равномерного покрытия необходимо анод расположить параллельно хромируемой поверхности при минимальном межэлектродном расстоянии. Упрощенным вариантом этого, требования является расположение плоских анодов со всех сторон хромируемой цилиндрической детали.

При хромировании деталей, отличающихся сложной формой (пресс-формы, штампы и т.п.), как правило, используют фигурные аноды, воспроизводящие очертания хромируемой поверхности.

При хромировании внутренней поверхности цилиндра анод помещают внутри соосно с хромируемой поверхностью. Однако в данном случае необходимо иметь в виду, что при слишком маленьком анодно-катодном расстоянии, при высоких плотностях тока и небольшом объеме электролита, заключенного между электродами, происходит сильное насыщение газами его верхних слоев. Вследствие этого, толщина осажденного хрома в верхней части цилиндра получается меньше, чем в нижней. Для предупреждения неравномерного осаждения хрома по высоте длинных цилиндров хромирование следует выполнять в проточном электролите.

Особое значение для понижения краевого эффекта имеет применение защитных катодов и изолирующих экранов. На следующем рисунке приведены некоторые приемы их использования, а также способ устранения краевого эффекта путем изоляции межэлектродного объема от остального электролита и его уменьшение за счет сокращения межэлектродного расстояния.

Защитные катоды. Эффективным методом устранения краевого эффекта является применение защитных катодов около участков с повышенной концентрацией тока. Защитный катод — это проводник, соединенный электрически с хромируемой деталью и обычно укрепленный на детали таким образом, чтобы отвлечь от краев хромируемой поверхности на себя избыточный ток. Степень отвлекающего действия защитного катода регулируется его расстоянием от хромируемой поверхности, формой и размерами. Чаще всего защитному катоду придают форму хромируемой поверхности и размещают его на детали так, чтобы он был продолжением этой поверхности.

С помощью защитных катодов можно достичь высокой равномерности хромового покрытия даже при неблагоприятном расположении детали в ванне. Однако этот метод имеет существенный недостаток, так как при нем дополнительно расходуется ток и хромовый ангидрид на покрытие защитного катода.

Защитные экраны. При регулировании распределения тока на хромируемой поверхности при помощи экранов из электроизоляционных материалов, не расходуется дополнительно ток и хромовый ангидрид. Такой экран представляет собой перегородку на пути тока, увеличивающую местное сопротивление для его прохождения и тем самым ослабляющую плотность тока на данном участке. Но кроме устранения избытка тока, экран может способствовать равномерному распределению тока на детали, у которой хромируемые участки влияют друг на друга. Покрытие изоляцией (экраном) одного участка устраняет его влияние на другой. Например, при хромировании вала с фланцем торцевая поверхность фланца, обращенная к валу, отвлекает от него ток, что ведет к неравномерному покрытию вала около фланца.

Источник