Основные виды гальванических покрытий и области их применения

Гальванические способы нанесения покрытий

Фреттинг-износ, мкм, после лазерной обработки заготовки из стали

Материал заготовки, сталь	А = 34 мкм, = 35 МПа	А = 34 мкм, =113 МПа	Л = 112 мкм, = 35 МПа	Л = 112 мкм, = 113 МПа
до ЛО	после Л О	доЛО	после Л О	до ЛО	после ЛО	до ЛО	после ЛО
		8,25	7,5	3,75		14,5		20,5
		9,5		__ 5,5	21,5	8,5	38,0	13,5
				2,5		6,5
	7,5	10,5	5,25			4,5		б
У10		3,25		6,25		2,5	23,5

Содержание углерода, %

Рис. 9.23. Зависимость минимальной глубины фреттинг-повреждений

от содержания углерода в стали:

А - 1 12 мкм; Р = 1,0 Я; а = 35 М1а; 7 - до J10; 2 - после J10

Содержание углерода, %

Рис. 9.24. Зависимость максимальной глубины фреттинг-повреждений от содержания углерода в стали:

А = 112 мкм; Р = 3,3 Я; о = 113 МПа; 1 - до ЛО; 2 - после ЛО

Увеличение амплитуды микроперемещений приводит к параболической зависимо­сти износа от содержания углерода в стали. Для исходной поверхности оптимум соот­ветствует стали с содержанием углерода 0,7 %. Лазерная обработка несколько смещает точку, соответствующую минимальному износу, в сторону уменьшения содержания уг­лерода в стали (до 0,5 - 0,6 %) (рис. 9.23). Лазерная обработка наиболее эффективна для сталей с содержанием углерода от 0,3 до 0,5 %. Износостойкость в этом случае возраста­ет в 4 - 5 раз. С ростом нагрузки в месте контакта повышение износостойкости проявля­ется еще существеннее для всех рассматриваемых сталей (рис. 9.24).

В условиях жесткой конкуренции одним из направлений в повышении долговечно­сти изделий машиностроения без их удорожания является использование различных покрытий.

Для улучшения эксплуатационных свойств рабочих поверхностей деталей машин, в основном, износостойкости, коррозионной и эрозионной стойкости, применяют различ­ные способы нанесения металлических и неметаллических покрытий. Основные спосо­бы нанесения гальванических покрытий приведены в табл. 9.17.

Способ нанесения покрытия	Толщина покрытия, мкм	Область применения
Хромиро­вание	Многослойное: 15 в лег­ких условиях, 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 сериал 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; защита от кор­розии пружин, резьбовых и 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, 100 - 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 для 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 детапах из стаяи, железа, чугуна на­дежны только при отсутствии пор, беспорис- тость достигается увеличением толщины покры­тия
Латуниро­вание	3-5	Латунные покрытия хорошо сцепляются с раз­личными покрытиям и, обладают хорошей сцеп- ляемостью 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 остальные 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. ГГри тщательной подготовке поверхности прочность сцепления хрома со сталью, чугуном, никелем, медью и латунью, при испытании на сдвиг достигает 300 МГТа. 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, испытываюших значительные внутренние напряжения (например, в результате неправильной закалки).

В качестве электролита для хромирования обычно применяют хромовый ангидрид с добавками серной кислоты (табл. 9.18). 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, мол очно-блестящие осадки хрома, имеющие высокую твердость. Их получают при плотностях тока30... 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, машво-блестящего ияи молочно-блестящего хрома, даю­щего сетку тончайших трещин. Травление ведут в шй же ванне, чш и хромирование, причем анодом служат обрабатываемые детали, а катодом - свинец. Глубина пор может быть 0,5... 1,0 мм, а их площадь - 20 - 50 %.