pdf.php@id=6114
.pdfСерная кислота (уд. вес 1,84 Г!см?) |
900 |
|
Ортофосфорная кислота (уд. вес |
750 |
|
1,15 Г/см 3) .................................. |
|
|
Лимонная кислота |
....................... |
20 |
Удельный вес готового |
электролита должен быть |
|
1,65 Г/см3. |
плотность |
тока Da = 35 — |
Режим процесса: анодная |
-f-50 а/дм%\ температура электролита 20—25° С; продол жительность электролиза 20—60 сек. Расстояние между электродами 80—120 мм, в качестве катодов могут быть применены пластины из никеля или свинца, соотношение поверхностей анода и катода 1 : 5.
Приготовление электролита ведут в такой последо вательности: смешивают ортофосфорную и серную кис лоты и прибавляют к ним водный раствор лимонной кислоты. Если удельный вес полученного электролита ниже требуемого, раствор прогревают при температуре 90—95° С.
Свежесоставленный электролит прорабатывают током с никелевыми анодами в течение 8—10 а-ч/л, после чего пускают в работу.
Корректирование электролита заключается в периоди ческом добавлении ортофосфорной и серной кислот (по данным химического анализа); лимонную кислоту добав ляют после работы ванны в течение 500 а-ч}л в количестве
2 П л .
Хорошие результаты получаются при электрополиро вании никелевых покрытий в таком электролите:
Серная |
кислота в Г .......................................... |
• ■ ■ |
1750 |
Хромовый ангидрид в Г . |
30 |
||
Глицерин (реактивный) в Г |
.............................. |
15 |
|
Вода в л . * • • • ............................................. |
|
До 1 |
|
Удельный вес готового электролита должен быть |
|||
1,60—1,61 |
Г/см3. |
плотность тока Da — 25 ч-ЗО; |
|
Режим |
работы: анодная |
||
температура электролита 20—35° С; |
продолжительность |
полирования 35—40 сек, напряжение тока 12—15 с.
Катоды — свинцовые, |
соотношение |
поверхностей |
анода |
и катода должно быть в пределах |
1 : 3. Снятие |
никеля |
|
составляет 3—3,5 мк |
в минуту. |
|
|
151
Приготовление электролита ведут в такой последова тельности. Заполняют ванну серной кислотой на 1/8 объема и осторожно при непрерывном помешивании вли вают концентрированный раствор хромового ангидрида, приготовленный с минимальным количеством воды. После этого начинают прибавлять в ванну глицерин, доливая его небольшими порциями при помешивании. Происходя щая при этом реакция восстановления шестивалентного хрома до трехвалеитного сопровождается бурным газовыделением и разогревом электролита. Глицерин добав ляется до тех пор, пока электролит не окрасится в изум рудно-зеленый цвет и не прекратится газовыделение, что свидетельствует о полном восстановлении шестивалент ного хрома.
Таблица 26
Н аиболее часто встречаю щ иеся дефекты поверхности при электрополировании никеля в электролите, содерж ащ ем хромовый ангидрид и глицерин
Признаки дефектов
О тсутствие блеска поверхности
Слабый блеск поверхности
Способы устранения дефектов
О хладить |
элек- |
тролит до |
темпера |
туры 20° С |
|
Повысить анодную |
|
плотность |
тока до |
|
|
Высокий удельны й |
30 а/дм2 |
|
|||
|
|
Разбавить электро |
|||||
|
|
вес электролита |
лит |
водой до |
удел ь |
||
|
|
Н едостаточная |
ного |
веса 1,6 Г/см3 |
|||
|
|
П роработать эл ек |
|||||
|
|
предварительная |
тролит |
|
|
||
|
|
проработка |
элек тро |
|
|
|
|
|
|
лита |
|
|
|
|
|
Н енорм ально |
боль- |
Больш ая |
темпера- |
О хладить электро- |
|||
шой съем никеля при |
тура электролита |
лит |
до |
20° С |
|
||
интенсивном |
блеске |
Н изкий |
удельны й |
П рогреть электро- |
|||
поверхности |
|
вес электролита |
лит |
до |
достиж ения |
||
|
|
|
|
удельного веса 1,62— |
|||
1 |
|
|
|
1,65 Г/см3 |
|
||
|
Н изкая |
концен |
Д обавить |
хром о |
|||
|
|
||||||
|
|
трация хром а в эл ек |
вый ангидрид и вос |
||||
|
|
тролите |
|
становить его |
глице |
||
1 |
|
|
|
рином |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S1
162
Готовый электролит прорабатывается током до накоп ления в нем 5 Г/л никеля, после чего ванну пускают в работу. Наиболее распространенные дефекты при элек трополировании никеля приведены в табл. 26.
Электрополирование никелевых покрытий перед хро мированием весьма целесообразно при нанесении деко ративно-защитных многослойных покрытий, так как поз воляет устранить механическую полировку и последую щий за ней процесс обезжиривания. Не требуется также транспортировка деталей из гальванического в полиро вальное отделение и обратно.
Электрополирование алюминия. Алюминий и его сплавы можно электрополировать в щелочных, фосфатных и борфтористоводородных электролитах, однако наиболь шее применение для этой цели нашли сернофосфорнохро мовокислые электролиты. При полировании в этих электро литах поверхность приобретает блеск высокой степени и увеличивается ее стойкость против коррозии. Эти электролиты не сложны по составу и легко корректи руются.
Большое значение при электрополировании алюминия имеет чистота металла.
Наибольший блеск поверхности достигается при элек трополировании чистого алюминия и сплавов типа дураль; алюминий, содержащий значительное количество примесей, а также сплавы его с кремнием полируются значительно хуже.
Электролит для электрохимического полирования алю миния имеет следующий состав (в %):
Ортофосфорная кислота (уд. вес |
34 |
|
1,6 Г/см3) ......................................... |
||
Серная кислота (уд. |
вес 1,84 Г/см3) |
34 |
Хромовый ангидрид |
....................... ■ |
4 |
Вода ................................................. . |
28 |
Режим работы: плотность |
тока |
Da = 25 -т-35 |
а/дм2; |
|
температура 70—90° С; напряжение |
на |
шинах |
ванны |
|
10—15 в; продолжительность |
процесса |
5—10 мин; ка |
||
тоды — свинцовые. |
|
|
|
|
Удельный вес готового электролита 1,59—1,60 Г/см3. Наличие в электролите серной кислоты позволяет поддерживать плотность тока на необходимом уровне, а присутствие хромового ангидрида способствует полу
чению блеска.
153
В процессе электрополирования в электролите накап ливается трехвалентный хром, образующий химические соединения, значительно повышающие вязкость раствора, что является причиной ухудшения качества и увеличения продолжительности полирования. Поэтому необходимо периодически производить анодное окисление трехвалент ного хрома с применением диафрагмы (методика указана
вразделе «Электрополирование стали»).
Вэлектролите с течением времени накапливается алю миний, также ухудшающий качество полирования, при накоплении в растворе 30—35 Г/л алюминия нормальная работа электролита полностью нарушается.
Корректирование электролита производится периоди
ческим добавлением воды в таких количествах, чтобы удельный вес электролита составлял 1,67—1,70 Г/см3, а также добавлением кислот и окислением трехвалентного хрома. Вместо воды следует использовать промывочный раствор.
Электролит приготовляют следующим образом. В со ответствии с' емкостью ванны для электрополирования рассчитывают необходимое количество компонентов со гласно рецептурному составу. Хромовый ангидрид предва рительно растворяют в минимальном количестве водопро водной воды и раствор осторожно, чтобы не слить отстоя, переливают в рабочую ванну. Затем в ванну вливают ортофосфорную кислоту.
После охлаждения раствора к нему добавляют (тон кой струей) серную кислоту при непрерывном помеши вании.
Затем для удаления избыточного количества воды элек тролит после перемешивания нагревают при температуре 100—110° С до тех пор, пока его удельный вес не будет составлять 1,68—1,72 Г/см3 (при температуре 20° С). После выпаривания электролит охлаждают до рабочей температуры (65—75° С) и прорабатывают I—2 ч со свин цовыми катодами и алюминиевыми анодами, после чего ванна может работать при нормальном режиме.
Наиболее часто встречающиеся неполадки процесса и дефекты поверхности при электрополировании алюминия приведены в табл. 27.
Матовость на отдельных участках детали может быть по причине следующих ненормальностей: местный пере грев электролита, излишне высокая плотность тока,
154
Таблица 27
Н аиболее часто встречаю щ иеся дефекты поверхности при электрополировании алюминия
Признаки дефектов |
Возможные причины |
Способы устранения |
||||||||||||
|
дефектов |
|
|
дефектов |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Общее |
растравли |
Н аруш ение |
р еж и |
Установить |
нор |
|||||||||
вание |
поверхности |
ма в части плотно |
мальную |
|
плотность |
|||||||||
алюминия |
|
сти тока или откло |
тока, |
откорректиро |
||||||||||
|
|
|
нения |
от |
норм аль |
вать |
состав |
элек тро |
||||||
|
|
|
ного |
состава |
эл ек |
лита |
|
|
|
|
|
|
||
Точечное травление |
тролита |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Н аличие в |
эл ек |
П рогреть |
эл ек тр о |
|||||||||||
поверхности |
|
тролите |
мельчайш ей |
лит до 100° С д о пол |
||||||||||
|
|
|
взвеси хром ового ан |
ного |
|
|
растворения |
|||||||
|
|
|
гидрида |
|
|
|
хром ового ангидрида |
|||||||
|
|
|
Н изкий |
удельны й |
П рогреть |
электро |
||||||||
|
|
|
в ес |
электролита |
лит |
до |
|
достиж ения |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
удельного веса 1,65— |
||||||
П олосчатое |
травле |
Повышенный |
1,67 |
Г/см3 |
|
|
|
|||||||
Разбавить |
|
эл ек |
||||||||||||
ние поверхности |
удельны й |
вес |
эл ек |
тролит |
до |
нормаль |
||||||||
|
|
|
тролита |
|
|
|
ного |
удельного |
веса |
|||||
|
|
|
Затруднение |
отде |
В стряхивать |
дета |
||||||||
|
|
|
ления |
|
пузы рьков |
ли в процессе поли |
||||||||
|
|
|
кислорода |
от |
метал |
рования |
|
|
|
|
||||
|
|
|
ла и скольж ение его |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
по поверхности |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Н акопление в эл ек |
О кислить |
трехва |
|||||||||
|
|
|
тролите |
трехвалент |
лентный |
хром |
анод |
|||||||
|
|
|
ного хрома |
свыше |
ной |
проработкой |
||||||||
|
|
|
35 — 40 Г/л и алю ми |
|
|
|
|
|
|
|
||||
П еретравление от |
ния |
45— 50 Г/л |
У лучш ить |
контак |
||||||||||
П лохой |
контакт |
|||||||||||||
дельны х |
деталей |
детали |
с |
подвеской |
тирование |
|
|
|
||||||
|
|
|
или токоподводящ ей |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
штанги |
с |
подвеской |
П рогреть эл ек тр о |
||||||||
О тсутствие |
блеска |
Н изкий |
удельный |
|||||||||||
алюминия |
|
вес |
электролита |
лит |
до |
|
достиж ения |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
удел ьного |
|
|
веса |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1,65 — 1,67 |
Г!см3 |
|||||
Белы е матовые пят |
Высокий удельны й |
Разбавить |
|
эл ек |
||||||||||
на или полосы на по |
вес |
электролита |
тролит до удел ь н ого |
|||||||||||
верхности |
|
|
|
|
|
|
веса 1,65 Г/см3, про |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
греть |
2 — 3 |
ч |
при |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
тем пературе |
|
8 0 — |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
90° С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н изкая |
концен |
Д обави ть |
серную |
||||||||
|
|
|
трация |
серной кис |
кислоту до необходи |
|||||||||
|
|
|
лоты |
|
|
|
мого содерж ания |
155
|
|
|
|
|
П родолжение |
табл. 27 |
||
П р и з н а к и д е ф е к то в |
В о зм о ж н ы е |
п р и ч и н ы |
С п особы у с т р а н е н и я |
|||||
д еф ек то в |
|
д е ф е к то в |
|
|||||
Матовые |
участки |
Плохой |
контакт |
Улучшить контак- |
||||
на поверхности |
детали с подвеской |
тирование |
|
темпе |
||||
|
|
Местный |
прогрев |
Понизить |
|
|||
|
|
электролита |
|
|
ратуру |
электролита |
||
|
|
Высокая |
|
плот |
до 70-80° С |
|
|
|
|
|
|
Снизить плотность |
|||||
|
|
ность тока |
|
в |
тока до 20—30 а■ч |
|||
|
|
Накопление |
Окислить |
трехва |
||||
|
|
электролите |
трехва |
лентный хром |
анод |
|||
Образование тон- |
лентного хрома |
ной проработкой |
||||||
Перегрев электро- |
Повторить |
|
про- |
|||||
чайших |
непрозрач- |
лита |
|
|
цесс электрополиро- |
|||
ных пленок, выявля |
|
|
|
вания при более низ |
||||
ющихся после аноди |
|
|
|
кой температуре |
||||
рования |
|
Накопление |
зна |
Подвергать детали |
||||
|
|
|||||||
|
|
чительного |
количе |
после |
электрополи |
|||
|
|
ства алюминия в рования обработке |
||||||
|
|
электролите |
|
|
в растворе, |
состоя |
||
|
|
|
|
|
щем из 5 Г!л едкого |
|||
|
|
|
|
|
натра и 10 Г/л каль |
|||
|
|
|
|
|
цинированной |
соды |
||
|
|
|
|
|
при температуре 40— |
|||
|
|
|
|
|
50° С в течение 20— |
|||
|
|
|
|
|
30 сек |
|
|
|
большая концентрация трехвалентного хрома. Этот дефект часто бывает также при плохом контакте полируемой детали с подвесным приспособлением.
д е к а п и ро в а н и е и п ро м ы вки
К операциям, завершающим подготовку поверхности деталей перед нанесением гальванических покрытий, относятся декапирование и промывки в воде.
Декапирование. Для повышения прочности сцепления покрытия с основным металлом применяется операция, называемая декапированием, которая заключается в лег ком протравлении деталей в слабом растворе кислоты с целью снятия небольших окислов с очищенной и обез жиренной поверхности и легкого выявления структуры металла. Тонкие окисные пленки всегда образуются на
156
металле при обезжиривании и промывках и, являясь как бы изолирующим слоем, ухудшают прочность сцепле ния покрытия с основным металлом.
Декапирование производится в 5—/ %-ной соляной или серной кислоте или в смеси этих кислот путем погру жения на 15—20 сек и последующей промывки в проточной холодной воде. Эта операция является заключительной в процессе подготовки поверхности деталей к покрытию. После декапирования поверхность металла очень активна и легко окисляется, поэтому детали следует немедленно завешивать в ванну покрытия.
Анодное декапирование. Для достижения более проч ного сцепления осажденного металла с поверхностью и достижения хорошего протравливания ее применяется так называемое анодное декапирование. Раствор для дека пирования состоит из концентрированной серной кислоты (уд. вес 1,84 Г/см3) и 20 Г/л калиевого хромпика. Анодная обработка ведется током при напряжении от 6 до 12 а при комнатной температуре. В качестве катода завешивается свинцовая пластина. Изделия в травильный раствор должны поступать сухими; время обработки 0,5—2 мин, окончание процесса определяется по падению силы тока.
Анодное декапирование особенно часто применяется при хромировании с нанесением толстых слоев хрома.
Промывка в воде. Промывка в воде производится для удаления с деталей растворов, оставшихся на их поверх ности после процесса химической или электрохимической обработки.
Унос растворов поверхностью деталей составляет от 50 до 250 мл раствора на 1 мг поверхности и зависит от конфигурации и конструктивных особенностей деталей, способа завески, а также от концентрации раствора и его температуры.
Для снижения потерь реактивов, связанных с уносом растворов, следует первую промывку после покрытия производить в ванне для улавливания раствора с чистой непроточной водой, которая затем используется для попол нения электролитов рабочих ванн. Это позволяет умень шать расход реактивов на 30—60%. Ванны для улавли вания растворов устанавливаются рядом с производствен ными ваннами.
Для промывки деталей, в зависимости от характера предыдущей и последующей операций, применяется
157
водопроводная вода холодная, теплая (50—60° С) или го рячая (80—90° С).
При повышенном содержании в воде так называемых солей жесткости (свыше 15 мг/л) промывку перед нанесе
нием покрытия и |
перед сушкой следует производить |
в^ конденсате или |
деминерализованной воде. |
' Для промывки в холодной проточной воде погружением служат ванны обычные или с воздушным перемешива нием, для струйной промывки — ванны с душевым устрой ством, через которое подается вода под давлением 2—4 am. Конструкции ванн для водоструйной промывки могут быть разными, периодичность их действия значительно снижает расход воды.
Смена воды в ваннах горячей и теплой промывки перио дическая — 1 объем ванны за 2 ч, в ваннах для промывки в холодной воде — непрерывный проток.
МЕТОДЫ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
ЦИНКОВАНИЕ
Ц инк — металл серебристо-белого цвета, в сухом воз.
духе почти не изменяется, во влажном воздухе с содержа нием углекислоты и в воде он окисляется и покрывается пленкой из основной углекислой соли, которая защищает цинк от дальнейшего разрушения. Удельный вес цинка
7,1 Г/см3, атомный вес |
65,4, температура плавления |
419° С, электрохимический |
эквивалент 1,22 Г/а-ч. Цинк |
очень легко растворяется во всех кислотах и едких ще лочах.
Цинковые покрытия относятся к защитным покрытиям, они хорошо защищают железоуглеродистые сплавы (сталь и чугун) от коррозии, потому что цинк — металл более электроотрицательный, чем железо.? Нормальный потен циал цинка — 0,76 в. Поэтому в гальванической паре железо—цинк в присутствии влаги цинк, будучи анодом, растворяется, защищая этим самым основной металл.
Однако цинковые покрытия, защищая сталь, сами подвергаются коррозии, переходя в различные химические соединения цинка, не дающие хорошей защиты от корро зии. Поэтому, чем большую толщину будет иметь цинковое покрытие, тем оно даст более надежную и длительную защиту от коррозии.
Наилучшим видом подготовки поверхности при покры тии цинком является пескоструйная очистка, хотя может быть применено и травление или какая-либо механическая обработка, дающая чистую матовую поверхность (крацевание).
Цинковые покрытия широко применяются для защиты изделий из черных металлов от коррозии в различных кли матических зонах и в атмосфере, загрязненной промышленными газами, для защиты от непосредственного влияния
159
пресной воды и от коррозионного воздействия керосина, бензина и других нефтяных продуктов и масел.
В среде, насыщенной морскими испарениями, покрытия цинком не стойки.
Для повышения защитных свойств цинковых покры тий применяется пассивирование в растворах хромово кислых солей или хромового ангидрида — так называемое хроматирование, а также фосфатирование и дополнитель ная окраска лаками и эмалями. После хроматирования
покрытия |
приобретают |
желтоватый, радужный |
оттенок |
|
с цветами |
побежалости. |
хорошо выдерживают |
изгибы, |
|
Цинковые |
покрытия |
|||
развальцовку |
и плохо — запрессовку; при температуре |
выше 250° С и ниже минус 70° С они становятся хрупкими. Толщина цинковых покрытий назначается в зависи
мости от условий эксплуатации изделий.
Так, при службе изделий в условиях сухих, отапли ваемых помещений толщина покрытия должна быть 6—9 мк, для эксплуатации под навесом и в помещениях с переменной температурой и влажностью 15—18 мк, для защиты от коррозии в атмосферных условиях 24— 30 мк, для особо жестких условий толщину покрытий увеличивают до 36—42 мк.
Для резьбовых и крепежных деталей толщину слоя цинка назначают в пределах 3—12 мк в зависимости от их диаметра, шага резьбы и класса точности.
Для защиты стальных деталей, эксплуатируемых в ат мосферных условиях с повышенной влажностью и в мор ском климате, применяют цинкование с последующим фосфатированием и лакокрасочным покрытием, толщина слоя цинка в этом случае 6—9 мк.
Цинкование производится в электролитах разных типов: кислых, цианистых, щелочных, так называемых цинкатных, аммиакатных и др. Для цинкования приме няются прокатанные цинковые аноды марок Ц0, Ц1 и Ц2 (ГОСТ 3640—65).
При цинковании в кислых электролитах можно при менять токи высокой плотности и получать высокий (до 100%) выход металла по току, однако рассеивающая способность их несколько мала.
Цинковые покрытия, полученные в кислых электро литах, имеют светлый цвет, характеризуются пластич ностью и прочным сцеплением с основным металлом и
160