2015-10-13
783
| Способ нанесения покрытия | Толщина покрытия, мкм | Область применения |
| Хромирование | Многослойное: 15 в легких условия, 30 в средних условиях, 45 в тяжелых условиях | Хромовое покрытие стойко против действия окружающей среды, азотной и щелочной кислот, большинства газов и органических кислот; горячая концентрированная серная кислота и галоидные кислоты растворяют хром; хромовое покрытие хорошо выдерживает равномерно распределенную динамическую нагрузку, но разрушается при сосредоточенном ударе |
| Цинкование | 7 – 12 в легких условиях, 13 – 20 в средних условиях, 25 – 30 в тяжелых условиях | Для защиты от коррозии деталей, работающих во влажной окружающей среде, главным образом деталей из стали и чугуна; детали машин, стальные листы, детали ширпотреба, работающие на открытом воздухе, для повышения защитных свойств подвергают фосфатированию |
| Кадмирование | 7 – 10 в легких условиях, 10 – 15 в средних условиях, 20 – 50 в тяжелых условиях, 35 – 45 в специальных условиях | Для защиты от коррозии конструкций, работающих в контакте с морской водой; защиты от коррозии пружин, резьбовых крепежных деталей, работающих в легких условиях |
| Меднение | 5 – 35 | Медное покрытие не может служить защитой от коррозии для железа, поэтому применяют как подслой при никелевом и хромовом покрытиях |
| Свинцевание | 75 – 100 в средних условиях, 10 – 200 и даже 400 в тяжелых условиях | Защита от коррозии металлических конструкций, работающих в условиях контакта с серной кислотой, растворами солей серной кислоты и сернистыми газами. Свинцеванию подвергают детали из стали, чугуна, меди, медных сплавов, алюминия и его сплавов. Для надежности защиты не должно быть пор |
| Никелирование | Никель без подслоя: 12 в легких условиях, 24 в средних условиях, 36 в тяжелых условиях | Для защиты от коррозии и получения декоративной поверхности; как подслой при хромировании никелем покрывают также детали приборов, аппаратов, автомобилей |
| Лужение | 3 – 5 консервная тара, 20 – 25 пищевые котлы и посуда, 1 – 2 контакты приборов | Лужению подвергают детали из железа, стали, чугуна, меди, латуни, широко применяют в пищевой промышленности для покрытия контактов приборов, для защиты медных кабелей от серы, находящейся в резине, для защиты деталей специальной аппаратуры. Защитные свойства покрытия на деталях из стали, железа, чугуна надежны только при отсутствии пор, беспористость достигается увеличением толщины покрытия |
| Латунирование | 3 – 5 | Латунные покрытия хорошо сцепливают с различными покрытиями, обладают хорошей сцепляемостью с каучуком, применяют как подслой при серебрении, никелировании, лужении и других покрытиях |
Гальваническое хромирование может быть декоративным или служить средством повышения коррозионной стойкости и износостойкости деталей. Если хромирование применяют для защиты от коррозии, то стальные детали предварительно покрывают слоем меди толщиной 0,03 - 0,04 мм и слоем никеля толщиной 0,015 - 0,02 мм или только слоем никеля, после чего наносят слой хрома толщиной 0,01 - 0,2 мм. Подслои необходимы также, когда детали работают на износ в коррозионных средах.
|
|
|
|
|
|
Для повышения износостойкости деталей слой хрома толщиной до 0,1 - 0,2 мм наносят непосредственно на стальную поверхность. В этих случаях часто применяют электролитическое хромирование. Электролитический хром обладает высокой коррозионной стойкостью, низким коэффициентом трения, высокой твердостью (НВ 1000 - 1100) и жаростойкостью. Хромовые покрытия снижают коэффициент трения сопряженных пар, что уменьшает тепловыделение при трении. Износостойкость хромированных деталей возрастает в 5 - 15 раз. При тщательной подготовке поверхности прочность сцепления хрома со сталью, чугуном, никелем, медью и латунью при испытании на сдвиг достигает 300 МПа. Однако стали с высоким содержанием вольфрама и кобальта, а также высокоуглеродистые стали и высококремнистые чугуны хромировать нельзя. Трудно получить хорошее сцепление хрома с поверхностью деталей, испытывающих значительные внутренние напряжения (например, в результате неправильной закалки).
В качестве электролита для хромирования обычно применяют хромовый ангидрид с добавками серной кислоты. Нерастворимые аноды изготовляют из свинца или сплава с сурьмой. Электролиты с более низкой концентрацией хромового ангидрида позволяют получить повышенную твердость хромового слоя. Однако при работе с ними нужно чаще корректировать состав ванны и применять более высокое напряжение.
Физико-механические свойства электролитических осадков хрома зависят от режима хромирования и толщины покрытия. Различают три основных типа хромовых покрытий: молочные, блестящие и матовые. Для декоративных целей применяют хромирование при плотности тока 10-50 А/дм2 и температуре электролита 45 - 50 °С. При этом получают гладкие блестящие поверхности.
Молочные хромовые покрытия получают при температуре электролита 65 - 72 °С и плотности тока более 15 А/дм2. Их применяют главным образом для защиты деталей от коррозии. Для повышения износостойкости деталей используют матово-блестящие, молочно-блестящие осадки хрома, имеющие высокую твердость. Их получают при плотностях тока 30 - 100 А/дм2 и температуре электролита 55 - 65 °С.
Для повышения износостойкости деталей применяют также пористое хромирование, отличающееся от твердого введением операций травления (анодной обработки) после наращивания блестящего, матово-блестящего или молочно-блестящего хрома, дающего сетку тончайших трещин. Травление ведут в той же ванне, что и хромирование, причем анодом служат обрабатываемые детали, а катодом - свинец. Глубина пор может быть 0,5 - 1,0 мм, а их площадь 20 - 50 %.
Оптимальная плотность тока для получения покрытий с тончайшими первичными трещинами 40 - 60 А/дм2 при температуре электролита 50 - 75 °С. С повышением температуры пористость уменьшается, а ширина каналов (пор) увеличивается (сетка пор становится редкой).
В зависимости от режимов обработки пористость может быть канальчатой (с сечением каналов примерно 0,05 ´ 0,05 мм) или точечной. При плотности тока 40 А/дм2 и температуре электролита 45 - 60 °С для получения канальчатого пористого покрытия анодную обработку ведут в течение 7-8 мин, для получения точечного покрытия 11-12 мин. В первом случае травят молочные и молочно-блестящие осадки, во втором - матовые и матово-блестящие с последующей притиркой. Точечная пористость обладает большей маслоемкостью, поэтому ее применяют для упрочнения деталей, работающих в особо тяжелых условиях, например для верхних компрессионных поршневых колец двигателей. Точечная пористость характеризуется быстрой прирабатываемостью, но износостойкость покрытия с точечной пористостью несколько ниже износостойкости канальчатого покрытия. Канальчатое покрытие применяют для гильз цилиндров. Износ пористохромированных гильз и поршневых колец меньше нехромированных в 4 - 7 раз, причем износ сопряженных стальных деталей уменьшается в 3-5 раз.
|
|
|
Наряду с пористыми покрытиями для повышения износостойкости деталей применяют плотные покрытия, наносимые по накатке. Срок службы их в 1,5-2 раза больше пористых покрытий, а расход хрома меньше (30-50 % от расхода при канальчатом хромировании).
После хромирования детали часто подвергают шлифованию и доводке. При снятии большого слоя хрома для сохранения пористости после механической обработки шлифование иногда выполняют в два этапа: предварительное после хромирования и окончательное после анодной обработки. Шлифование хромированных деталей рекомендуется выполнять шлифовальными кругами СМ1-С2 зернистостью 36 - 46 или СМ1-С1 зернистостью 60 - 80 при скорости вращения круга 20-35 м/с, скорости вращения детали не менее 10 м/мин, глубине резания 0,005 – 0,015 мм/дв. ход, подаче 0,2 - 0,5 (в долях круга) и расходе охлаждающей жидкости 15 л/мин. При обработке, особенно анодной, у выхода из каналов появляются бугорки высотой до 0,8 мкм, поэтому отделочное шлифование, хонингование или доводку рекомендуется выполнять после анодной обработки.
Качество хромового покрытия контролируют дважды: после хромирования и после шлифования. При предварительном контроле наружным осмотром выявляют наросты, непокрытые места, отслаивание, чешуйчатость, раковины, следы шелушения и другие дефекты.
Упрочнение хромированием широко применяют в машиностроении и приборостроении для повышения износостойкости цилиндров и двигателей, поршневых колец, плунжерных пар топливных насосов дизелей и других деталей, а также при изготовлении и ремонте режущего, измерительного инструмента и штампов.
|
|
|
При хромировании калибров, пробок, скоб, крепежных деталей, арматуры толщина слоя хрома 3-10 мкм; деталей, работающих при давлении выше 2,5 МПа с динамическими нагрузками и нагревом [пресс-форм для литья под давлением, пуансонов, матриц для алюминия, режущего инструмента (развертки, фрезы, прошивки, зенкеры)], 15 мкм; деталей, у которых хромированная поверхность соприкасается с металлом, парами и газами под давлением и покрытие подвергается нагреву (пресс-форм для пластмассы, формовочных штампов, сопел), 30-50 мкм; деталей, работающих при средних давлениях (0,5 - 2,5 МПа), например шеек роторов, шпинделей, пальцев и валиков в шарнирах, соединительных пальцев, поверхностей шеек и кулис, 50 - 60 мкм; деталей, работающих на изнашивание поверхности при давлении 0,5 МПа, например измерительных инструментов (калибров, пробок, скоб, направляющих валиков и втулок), до 80 мкм; деталей, работающих без динамических нагрузок и без перемещений хромированной поверхности (гнезд подшипников; деталей, требующих доводки), до 100 мкм; трущихся деталей станков, машин и механизмов (шеек валов и зубчатых колес, соединительных пальцев, валиков, щек кулис, шпинделей, шеек осей, реек, червяков) - 10 - 15 мкм; деталей, требующих восстановления размеров, прессовых и плотных соединений, гнезд шарикоподшипников - до 1000 мкм; цилиндров двигателей внутреннего сгорания - 20 - 50 мкм; вытяжных и обрубных штампов - 3 - 10 мкм; пресс-форм для пластмасс, резины и стекла - 40 - 60 мкм; пресс-форм для литья металла под давлением - 10-20 мкм.
Качество хромирования зависит от выбора подвесного устройства, расположения анодов по отношению к покрываемой поверхности и защиты мест, не подлежащих покрытию. Подвесные устройства нужно конструировать так, чтобы между анодом и катодом (покрываемой поверхностью) было одинаковое расстояние по всему объему ванны, а электролит был ограничен непроводящими ток поверхностями, предотвращающими отклонение силовых линий. Утечка устраняется полной изоляцией одного из электродов. Для выхода газов, образующихся между анодом и катодом, можно делать отверстия в аноде. Равномерности отложения хрома, особенно при размерном хромировании, способствует установка в ванне экранов. Нехромируемые места обычно изолируют листовым целлулоидом, целлулоидными лаками (цапонлак, эмалит), полихлорвиниловым пластикатом.
Для покрытия небольших участков крупных деталей (например, шеек длиной до 200 мм трансмиссионных и других валов длиной 5 - 10 м) целесообразно применять местное хромирование, без погружения в ванну всей детали.
Большой интерес представляет хромирование деталей, работающих в условиях кавитационного разрушения. Стойкость молочного хромового осадка к кавитационному разрушению не зависит от основного материала детали. Кавитационное разрушение молочного хрома в 13 раз меньше износа стали 45; в этом отношении он не уступает высокохромистым сталям 9X13, Х9С2, а также сталям У8, ШХ15, ХВГ, обработанным на высокую твердость.
