Восстановление деталей машин электролитическими покрытиями. Технологические процессы и оборудование

Основные принципы электролиза.

Электролитическое наращивание металлов основано на явлении электролиза – химического процесса, происходящего при прохождении постоянного тока через электролит, которым служит раствор солей металла, наращиваемого на изношенную деталь. Электроды один и два опущены в электролит и подключены к источнику питания. Под действием постоянного тока молекулы раствора расщепляются на положительно заряженные частицы (катионы), которые перемещаются к отрицательному электроду один (катоду), и отрицательно заряженные частицы (анионы), перемещающиеся к положительному электроду два (аноду).

Положительно заряженные ионы металла получают от катода недостающие электроны, разряжаются и осаждаются на нем в виде нейтральных атомов металла. На катоде происходит также выделение водорода. Анионы, взаимодействуя с анодом, теряют свой электрический заряд и превращаются в нейтральные атомы. В результате на нем выделяются кислород и кислотные остатки. Процесс электролиза происходит непрерывно, так как электролит постоянно пополняется новыми ионами за счет растворения анода.

Катодом является деталь, а анодом в большинстве случаев — пластины из металла, подлежащего осаждению. Для получения качественных покрытий площадь анода должна в 2—3 раза превышать площадь покрываемых поверхностей деталей. Металл анода растворяется, и его атомы образуют новые ионы металла, переходящие в раствор взамен выделенных на катоде. Вместо растворимых анодов (медь, железо, никель и др.) применяют и нерастворимые (свинец, уголь), например при хромировании. В этом случае раствор соли по мере протекания процесса непрерывно обедняется и поэтому должен периодически обогащаться.

Из электролитических способов нанесения покрытий в промышленности применяются хромирование, осталивание (железнение), омеднение, никелирование, кадмирование, оцинкование, лужение, алитирование, свинцевание и др. Они служат для повышения износостойкости, восстановления изношенных поверхностей деталей (хромирование, железнение и др.), защиты деталей от коррозии (цинкование, оксидирование, фосфатирование и др.), защитно-декоративных целей (никелирование, хромирование, цинкование, оксидирование и др.), улучшения прирабатываемости трущихся поверхностей деталей (меднение, лужение, свинцевание и пр.), защиты от науглероживания при цементации (меднение). Часто покрытия имеют многоцелевое назначение.

Технологический процесс гальванического нанесения покрытий три этапа:

—подготовка поверхностей детали к нанесению покрытия;

—нанесение покрытия;—обработка нанесенного покрытия.

Подготовка деталей к покрытию. Она заключается в проведении: механической обработки покрываемых поверхностей, обезжиривании обработанных поверхностей и их активации (химическая или анодная). Качество выполнения операций подготовительного этапа в значительной степени определяет прочность сцепления электролитического покрытия с поверхностью детали и его сплошность.

Механическая обработка в зависимости от назначения покрытия может осуществляться шлифованием, пескоструйной обработкой и полированием. Шлифование необходимо для придания восстанавливаемой поверхности правильной геометрической формы, а полирование — для получения необходимой шероховатости поверхности.При подготовке к нанесению противокоррозионных покрытий детали обычно обрабатывают металлическим песком в металлопескоструйных установках. Мелкие детали иногда подвергают обработке в галтовочныхбарабанах.Детали, подлежащие покрытию с декоративной целью, шлифуют и полируют на шлифовально-полировочных станках. Полирование обычно проводят мягкими бязевыми кругами с полировальной пастой, нанесенной на их поверхность. Обезжиривание деталей проводят в два этапа — предварительно и окончательно. Предварительное обезжиривание обеспечивается промывкой деталей органическими растворителями: уайт-спиритом, четыреххлористым углеродом, чистым бензином и др. Окончательное обезжиривание проводят в щелочных растворах (химическим или электрохимическим способами).

После обезжиривания детали промывают в горячей, а затем холодной воде. Обезжиренные, промытые горячей водой детали быстро окисляются, что может привести к некачественному сцеплению покрытия с деталью. Поэтому непосредственно перед нанесением покрытия проводится активация — удаление тонких окисных пленок, образовавшихся в процессе подготовки деталей к гальваническому нанесению покрытий, с легким протравливанием поверхностного слоя металла. Эта операция обеспечивает наиболее прочное сцепление гальванического покрытия с поверхностью детали.

Активация возможна химическим или электрохимическим способами. Химическую активацию деталей из малоуглеродистых и углеродистых сталей проводят в 3—5%-ном растворе серной кислоты. Для активации сталей с высоким содержанием хрома используют 5—10%-ный раствор соляной кислоты, чугунов — 3—5%-ный раствор плавиковой кислоты, а для активации меди и ее сплавов 5—10%-ный раствор серной кислоты.

Электрохимическая активация (анодная обработка или декапирование) состоит в протравливании поверхностей деталей на аноде в растворах серной, фосфорной или хромовых кислот. Например, при подготовке к хромированию активацию проводят в том же электролите, в котором выполняется хромирование. Активация длится 30—45 с при анодной плотности тока 20— 40 А/дм². После этого, не вынимая деталь из электролита, ее подключают к катоду и производят хромирование. Поверхности деталей, не подлежащие восстановлению, изолируют с помощью синтетических материалов. Обработка после нанесения покрытия включает в себя ряд операций: нейтрализацию остатков электролита, промывку деталей в воде, удаление изоляции, сушку деталей, при необходимости термическую обработку, механическую обработку для получения требуемого размера и шероховатости поверхности. Порядок выполнения заключительных операций сохраняется при гальваническом нанесении любых покрытий, однако каждый гальванический процесс имеет некоторые особенности.