41. Сущность процессов электролитического наращивания, их законы и параметры

Это процесс переноса металла на деталь (катод) под действием электрического тока, пропускаемого через электролит. Металл снимается с анода либо берется из электролита, в этом случае анод нерастворимый (как правило, из свинца). В зависимости от металла, который осаждается на катоде различают следующие процессы: хромирование, осталивание (железнение), цинкование, меднение, кадмирование, никелирование. Ванна оснащается подогревом(паровым или электрическим). Основные параметры гальваники:

1) Выход по току (КПД ванны – отношение фактического осадка на катоде к теоритическому: f = qф/qт*100%, qт = (a*I*t)/(в*26,8) = E*I*t, где а – атомный вес, в – валентность, I – сила тока, t – время, E – электрохимический эквивалент E = а/в*26,8. Для осаждения одного грамм-эквивалента любого вещества требуется 26,8 А*ч.

Фактический осадок всегда меньше теоретического, т.к. раствор солей содержит примеси, которые оказывают тормозящее действие на электролиз. Имеет место тормозящее действие водорода, который выделяется на катоде. Часть электричества расходуется на разогрев ванны. Примеры выхода по току: Для хромирования 12-13%, для никелирования 90-95%, для осталивания 80-85%.

2) Плотность тока – это отношение силы тока к площади поверхности катода (катодная плотность) или анода (анодная плотность) А/дм2.

3) Напряжение постоянного тока 6 или 12 В.

4) Температура электролита может быть комнатной (холодный электролит), повышенная (30-40 С), высокая, горячий электролит (70-80 С).

5) Концентрация электролита зависит от количества солей, кислот в 1 литре воды. Как правило, в процессе электролиза концентрация снижается, следовательно требуется периодическая коррекция.

6) Прочность сцепления во многом зависит от химической природы процесса и, как при напылении недостаточно высокая.

7) Толщина осадка может меняться от 0,2-0,3 до 1-1,5 мм, но существуют варианты, позволяющие увеличить толщину слоя.

8) Рассеивающая способность электролита – способность электролита создавать на катоде (детали) слой одинаковой величины по всей поверхности (у разных процессов разная).

44. Хромирование

Процесс создания на поверхности катода слоя хрома. В практике АП и АРП существует 2 варианта хромирования: износостойкое и декоративное хромирование.

Главная особенность хромирования – нерастворимые аноды из свинца с добавлением олова. Растворимый анод не используется, т.к. очень низкий выход по току и хром быстро растворяется в электролите, создает переизбыток рыхлостей и пор, а в результате брак. Ринятая в начале концентрация должна поддерживаться постоянно в течении всего времени. Оба варианта можно получить из электролита, который содержит в себе водный раствор хромового ангидрида (CrO3) с серной кислотой (1% от ангидрида). Качество осадка определяется 2-я параметрами: температурой и плотностью тока. Плотность тока до 30-90А, t до 40-60 C – серый осадок с повышенной хрупкостью и пониженной износостойкостью; плотность тока 30-90А, t = 40-60, 60-83C – блестящий осадок, менее вязкий, но обретает твердость и небольшую хрупкость; плотность тока 30-90А, t = 60-83 C – молочный осадок, самый вязкий и износоустойчивый с мелким зерном, но дорогой.

Достоинства: повышенная плотность до 1000кгс/мм2, наивысшая износостойкость, высокая коррозионная стойкость, прочность сцепления с деталью выше, чем у других способов. Недостатки: очень низкий выход по току, ограничена толщина слоя(03, мм на сторону), наивысшие механические свойства при толщинах 0,15-0,2 м, плохая рассеивающая способность, жесткие требования к постоянству режима, низкая скорость образования осадка 0,02-0,04 мм в час.

Основные операции технологического процесса.

1) Механическая обработка: шлифовка. Цель: устранить износ детали.

2) Промывка в бензине или ацетоне.

3) Сборка подвески и изоляция мест не подлежащих хромированию (цапон-лак).

4) Электролитическое обезжиривание в специальных ваннах.

5) Деталь завешивается анодом на 5-7 мин.

6) Промывка в горячей воде.

7) Анодное декапирование в ваннах для хромирования, но деталь-анод. Цель – удалить окислую пленку.

8) Непосредственное хромирование: t = (h*γ*1000)/(Dk*f*Exp), ч, где h – толщина слоя в мм, γ – плотность хрома 6,7 г/см3, Dk – плотность тока на катоде, f – выход по току в %, Exp – электрохимический эквивалент 1,042 г/А*ч.

9) Промывка в нескольких ваннах воды.

10) Разборка подвески и снятие изоляции.

11) Механическая обработка.

Разновидности хромирования: пористое хромирование; реверсивное хромирование; скоростное хромирование в саморегулирующимся электролите.