Хромирование.

Применяется для восстановления изношенных поверхностей или нанесения декоративных покрытий деталей.

Достоинства:

• высокая твердость покрытия (в 1,5 - 2,0 раза выше, чем при ТВЧ);

• высокая износостойкость (в 3 - 5 раз выше, чем закаленная сталь);

• низкий коэффициент трения (на 50 % ниже, чем у стали и чугуна);

• высокая коррозионная стойкость;

• высокая прочность сцепления с поверхностью детали.

Недостатки:

• низкий выход металла по току;

• небольшая скорость отложения осадков;

• высокая агрессивность электролита;

• большое количество ядовитых выделений;

• толщина покрытия не более 0,3 мм;

• плохое удержание масла гладким хромом.

Виды электролитов: сернокислые, саморегулирующиеся, тетрахромные.

Сернокислый (универсальный) электролит: CrO₃  250 г/л; H₂SO₄  2,5 г/л; Cr₂O₃  3 - 5 г/л; Fe менее 5 г/л.

Режимы хромирования: температура 45 – 60 ⁰С; плотность тока 30 - 60 А/дм² - требуется выдерживать температуру электролита, ее изменение влияет на микротвердость)

Необходимо контролировать состав электролита при работе, т.к. при содержании Fe и Cr₂O₃ более 15 % отложения хрома не будет.

Применяются нерастворимые аноды из свинца (для обеспечения необходимого количества трехвалентного хрома Cr₂O₃, что обеспечивается путем проработки электролита под током при площади анодов, в 2 - 3 раза превышающей площадь катодов)

Саморегулирующийся электролит. Водный раствор хромового ангидрида (CrO₃) с добавками (К₂SiF₆) и сернокислого стронция (SrSO₄). Соли вводят в массе, превышающей возможность их растворения в воде, (не растворившийся осадок обеспечивает постоянство концентрации солей и саморегулирование электролита).

Достоинства:

• допускает применение более высоких плотностей тока;

• скорость осаждения хрома выше, чем у сернокислого электролита;

• хорошая рассеивающая способность;

• малая чувствительность к загрязнению железом и другими металлами.

Недостатки:

• агрессивность и ядовитость;

• больше разрушаются детали подвесных приспособлений;

• требуется тщательная изоляция непокрываемых поверхностей.

Тетрахромный электролит - состав: C₂O₃  350 - 400 г/л  хромовый ангидрид; серная кислота H₂SO₄  2 - 2,5 г/л; едкий натр N₂OH  40 - 60 г/л; сахар  1 - 3 г/л (тетрахромный потому, что при введении едкого натрия образуется тетрахромный натрий Na₂O∙4С₂О₃). Обеспечивает мягкие покрытия - без пор, серого оттенка. Используется для защитно - декоративных покрытий. Электролит слабо агрессивен. Для нормальной работы необходима низкая температура ванны – 17 – 23 ⁰С, поэтому требуется охлаждение. Имеет высокий коэффициент выхода по току и хорошую рассеивающую способность.

Виды образуемых при хромировании покрытий:

• серый (матовый);

• блестящий;

• м олочный (белый) (в зависимости от плотности тока и температуры электролита).

Процесс пористого хромирования заключается в расстравливании на поверхности трещин с целью повысить маслоудерживающую способность покрытий. Его производят путем подключения детали к положительному электроду при средней плотности тока 30 – 40 А/дм² .

Рис. 53. Схема формирования пористых покрытий при хромировании

Виды пористости – канальчатый (рис. 53, а) и точечный (рис. 53, б).

Канальчатый получается при анодном растравливании молочно-блестящих покрытий. Точечный  из матово-блестящих покрытий. Достоинство точечных пористых покрытий - более лучшая приработка поверхностей, но ниже износостойкость.

Ванны для хромирования изготавливают из листовой стали (4 - 5 мм) и состоят из двух баков, установленных один в другой, между стенками заливают воду, которую разогревают паром или ТЭНами для обеспечения требуемой температуры электролита. Внутренний бак для предохранения от разрушения изнутри облицовывается теплопроводным кислостойким материалом.

Железнение (осталивание)

Железнение – это процесс получения твердых износостойких железных покрытий из горячих хлористых электролитов.

Состав электролита:

• хлористое железо (FeCl₂∙4H₂O) – 300 … 350 г/л;

• соляная кислота HCl – 1 … 3 г/л.

В качестве растворимых анодов применяются стержни и пластины из малоуглеродистой стали Ст. 08, Ст. 10. Для предотвращения загрязнения электролита при растворении анода и улавливания шлака их помещают в чехлы из стеклоткани.

Образующиеся покрытия имеют мелкозернистую структуру и высокую твердость, которая выше чем у литых или прокатных железо - углеродистых сплавов. Крупнозернистые покрытия имеют твердость 2 000 … 3 000 МПа; мелкозернистые –3 000 … 6 500 МПа.

Твердые покрытия имеют большое число мелких трещин.

Износостойкость покрытий близка к износостойкости закаленных сталей.

Достоинства процесса:

• высокий выход металла по току – 85 - 90 % (в 5 - 6 раз выше, чем при хромировании);

• большая скорость нанесения покрытия с большой твердостью;

• простой и дешевый электролит;

• высокая прочность сцепления покрытий.

Недостатки:

• снижается усталостная прочность деталей;

• шероховатость (бугорчатость) поверхности покрытия из-за наличия на поверхности покрытия посторонних частиц и наличия острых кромок и углов деталей.

Ванны изготавливают из стальных листов, покрытых кислотостойким материалом, в качестве которого применяют:

• антегмитовые плитки (графит, пропитанный фенол-формальдегидной смолой);

• эмалирование;

• керамические покрытия;

• ванны без покрытия из титана.

Нестационарные электрические режимы при осталивании (рис. 54). В электрических схемах установок применяют переменный ток, обеспечивая подачу в течение одного периода катодного и анодного тока с регулируемой величиной.

Рис. 54. Электрические схемы установок для нестационарного электролитического осталивания:

а – асимметричным током; б – пульсирующим током; РН – регулятор напряжения; СТ – сетевой трансформатор; В – вентиль; А_к, А_а, А_э – амперметры; R_А – реостат анодной составляющей тока; К – катод (деталь); А – анод; Т – тиристор

И мпульсы анодного тока разрушают прикатодную пленку, содержащую вредные включения и имеющую положительную концентрацию ионов двухвалентного железа. В этом случае уменьшается количество инородных включений в покрытии и улучшается его качество. Повышается равномерность покрытия, т.к. анодная составляющая тока при растворении металла покрытия снимает его прежде всего с выступающих частей.

Рис. 55. Схема вневанного осталивания:

1 – верхняя плита; 2 – уплотнительные прокладки; 3 – анод; 4 – нижняя плита; 5 – детали

Вневанное (проточное) осталивание применяется для восстановления изношенных поверхностей в крупногабаритных деталях.

В этом случае электролит прокачивается насосом в электролизную ячейку образованную восстанавливаемой поверхностью и уплотнителями. Внутри восстанавливаемой поверхности устанавливается анодный стержень (рис. 55).

Достоинства способа:

• расширение номенклатуры восстанавливаемых деталей;

- увеличение производительности в 10 - 15 раз за счет снижения поляризации электродов и применения больших плотностей токов;

• улучшение качества из-за снижения количества посторонних включений в электролите.