Для проверки сцепления хромового покрытия с основным металлом

разцы-свидетели подвергают механическим воздействиям (испытание запилн ванием и шлифованием). Испытание запиливанием проводят на участке об* разца-свидетеля, который легко запилить (край или угол). Деталь зажимаюв в тиски и запиливают с торца напильником в одном направлении, чтобы снять • покрытие до обнажения основного металла. Сцепление считают удовлетворительным, если покрытие ие отслаивается от основного металла в месте запи-ливания. Испытание шлифованием производят наждачным кругом до обнажения основного металла. Сцепление считают удовлетворительным при отсутствии ржавой кромки с отслаиванием покрытия.

Никелирование. Типовой технологический процесс никелирования состоит из таких операций: обезжиривание в органическом растворителе; сушка или обезжиривание химическое; промывка в теплой воде; обезжиривание электрохимическое; промывка в теплой воде; промывка в холодной воде; де- капирование; промывка в холодной воде; никелирование электрохимическое; улавливание; промывка в холодной воде; промывка в горячей воде; сушка;-контроль. Никелируемую поверхнЪсть предварительно шлифуют или noi лируют.

Для снятия различных полировочных и шлифовальных паст, масел, сма?! зочных материалов, находящихся на поверхности деталей, производят обе жиривание в органических растворителях (бензине, уайт-спирите, керосине), путем последовательного погружения в одну-три емкости, под душем илб протиркой волосяными щетками либо ватным тампоном. После обезжиривЗ: ния в бензине рекомендуется сушка на воздухе, а после обработки уайт-спи- ритом - промывка в горячей воде. Для износостойкого никелировании при-* меняют сульфатные электролиты. Составы электролитов и режимы обработ-j ки приведены в табл. )44.

Составы электролитов для матового и блестящего никелирования смЩ табл. 145, 146. При приготовлении электролита каждый из его компонентовЗ предварительно растворяют в воде, переливают растворы в рабочую BaHHyf и доливают ее водой, затем определяют рН и доводят его до заданного значе-l ния, добавляя серную кислоту и углекислый никель.

Микротвердость осаждаемого никеля составляет 250-300 кг/мм.

Для повышения износостойкости рабочей поверхности штампов и обеспечения ее постоянной смазки применяют покрытие электролитическим осаж-3 дением твердого пористого слоя сплава никеля с кобальтом, с последующимй-Й операциями расширения пор и пропитки политетрафторэтиленом. Покрытие имеет твердость HV75, коэффициент трения 0,05. Оно увеличивает срок служ- бы штампов и пресс-форм, защищает поверхность от повреждений и заеданий.Ч устойчиво к кислотам и щелочам, эффективно для штампов горячей и xoflOflf ной штамповки. Пресс-формы и литейные формы (например, из стала! 4Х4М2ВФС) для литья деталей из алюминиевых сплавов (например, АЛ-2 под давлением рационально упрочнять осаждением 9-12 мкм сплава никель - вольфрам. Для повышения износостойкости на поверхности галь ванически наносят слой композиционного покрытия, состоящего из никеле вой матрицы, содержащей мелкодисперсные частицы карбида кремния. По крытие имеет твердость около 550 HV и толщину 30-70 мкм. В электроли вводится в виде суспензии от 2,5 до 5 % (по массе) мелкодисперсных (4 мкм частиц карбида кремния (твердость около 2500 HV). Процесс ведут при ка тодной плотности тока 5 А/дм, температуре электролита 60 "С, материя анодов - никель марки НПА1. Составы электролитов для комплексного ни келирования приведены в табл. 147. Многократное повышение термическое стойкости формообразующих элементов пресс-форм при нанесении вольфра» никелевого покрытия обусловлено аморфной структурой покрытия. Благ даря этому в поверхностном слое не происходит выделение по границам зе рен хрупких интерметаллических соединений железа с алюминием, кс рые являются источниками образования разгариых трещин. Не возникав взаимодействие покрытия с содержащимся в смазках углеродом, с образовй нием крупких углеродсодержащих соединений, так как никель (металл-1 растворитель) не является карбидообразующим элеыентсм. Высокая тве дость и пластичность вольфрамоникелевого покрытия пресс-форм при лит

с « о о

«

О) м

с о.,,

S но

ЧЕГЭНИН ЦН1ГЭИИ

-оаониквфч1УЛэ

Я1ГЭИНН

BnH»odo»oa -01энс1о1фс1од

(i4i.oiroHH yoaandx -вн 1вфч1гЛои1Г) Ч1Г0Э KEaaHdxBH

-ibh (JHXэиdoJ.ф

Ч1ГЭМНН

ijnOHdoirx

yudiBH BiqioHdoicx

(ijwHfoa yraifOHHOHdaQ

(DodouXM н1ча

-ЭЦ-ЭНИН) Ч1ГЭМИН

tfrairoHMOHdQ

Й ~ "Л

CO о lO - Ю

I I I

10,10,00, LO lOroiD со"

lO о (

I I I

о lo "7

N I

- о о

« о

a u о о a

s a: S M f- £ о о 5 a: g <u a. o- Ч

I I

со"

о in

I I I I I

I I

I I I

s n.

7-517

о a. s

£

о m о I-

1°

5°

s о <5

CO О

S я x о

с» tq io to

lO" io" io

lo lo vf

Й g g 2 g

M о 1

Й 2 Й

I I 1

о о. о - ю с

-H Cl CO lO

«с

S X о

CO Ь D- та с

5 5-

CO n о a к

d c: e;

00 ю,

I I I

о. о

о а:

ClO « « - о.

СЧ о с

I со I ю ю

со Г

ООО ЮОО

СЧ со со

I I I

о LO LO

jJ СЧ СЧ

л оа с а.

ч о

о с; с:

л о и

§

? д S S «

м о о к:

R о -т; 0J X £

5«

о О.

ПОД давлением деталей из алюминиевых сплавов обеспечивают надежную защиту формообразующих элементов от механического износа, образования сетки разгара и термических трещин.

После никелирования следует производить улавливание никеля из электролита и обезвреживание последнего, затем - сушку. Режимы и способы выполнения этих операций, а также составы ванн для их выполнения аналогичны применяемым при хромировании.

Контроль качества никелевых покрытий производят по следующим основным показателям: внешний вид, толщина покрытия, отсутствие пор и прочность сцепления с основным металлом. Методы контроля аналогичны используемым при хромировании.

Бесцианистые электролиты. Позволяют осуществитЬ электрохимические процессы без применения токсичных веществ. Ниже приводятся составы некоторых бесцианистых электролитов и режимы процессов электролитической упрочняющей обработки.

Аммиакатно-уротропиновый электролит цианирования. Состав электролита, г/л: окись цинка - 40-60, хлористый аммоний - 240-260, vporpoHHH - 40-60, мездровый клей - 2-4, водный аммиак - 100- 120.

Режим работы: температура (20 ± 5) °С, катодная плотность тока I - 2 A/дм рН 8,0-8,4.

Скорость осаждения при плотности тока 1 А/дм 1 мкм за 3,5 мин.

Электролит обеспечивает большую рассеивающую способность, чем распространенные в промышленности хлораммиакатные электролиты, достаточно высокую плотность тока (1-2 А/дм) и выход по току (95-98 %), прост в приготовлении, стабилен в работе.

Сульфатно-аммониевый электролит кадмирования. Состав электролита, г/л: сернокислый кадмий - 40-60, сернокислый аммоний - 240-260, дис-пергатор НФ-Б - 50-100 мл/л, уротропин - 15-20, вещество ОП-10 - 0,7-1,2.

Режим работы: катодная плотность тока 0,8-1,2 А/дм, температура (20 ± 5) °С, рН 4-6.

Скорость осаждения при плотности тока 0,8 А/дм 1 мкм за 3 мин.

Катодный и анодный выходы металла по току составляют примерно 100%.

Покрытия, полученные из данного электролита,- мелкозернистые, плотные, с высокой коррозионной стойкостью. Диспергатор НФ-Б представляет с обой конденсат бетасульфокислоты нафталина с формальдегидом, нейтрализованный аммиачной водой.

Сульфатно-трилоновый (нитрилотриуксуснокислый) электролит кад-.чирования. Состав электролита, г/л: сульфат кадмия - 40-50, трилон А- 100-ПО, едкнй калий 100-110.

Режим работы: катодная плотность тока 1-4 А/дм, температура 50- 55 °С, рН 11 - 11,5.

Скорость осаждения при плотности тока j А/дм--21 мкм/ч

Загрузка деталей производится под током.

В растворах оптимальных составов и режимов электролиза в этих электролитах осаждаются высококачественные кадмиевуе покрытия в широком интервале плотностей тока от 1 до 8 А/дм с выходом по току, приближающимся к 100 % . По рассеивающей способности электролит не уступает цианистому.

Электролит пирофосфатного цинкования, г/л: сернокислый цинк, кристаллогидрат - 60-70, пирофосфорнокислый калий, кристаллогидрат - 350-380, фосфорнокислый аммоний двузамещенный - 45-55, сульфани-ловая кислота - 0,2-0,8; рН 8,5-9,5.

Катодная плотность тока при температуре электролита 1825 °С - 1-2 А/дм", при температуре 35-40°С - 2 - 4 А/дм. Скорость осаждения цинка составляет 2,2 мкм/мин при плотности тока 2 А/дм, либо 1,1 мин при плотности тока 4 А/дм, рН - 8,5-9,5.

Этилендиаминовый электролит меднения. Состав электролита, г/л: сернокислая медь - 100-125, этилеидиамин (100 %) - 50-60, сернокислый натрий - 50-60, сернокислый аммоний - 50-60.

Режим работы: температура (20±5)°С, рН 8,2-8,5; катодная плотность тока 0,5-1,0 А/дм, отношение анодной поверхности к катодной 2:1.

Выдержка до получения осадка толщиной 3-4 мкм. Доращивание необходимой толщины медного покрытия производится из сернокислого электролита, Для улучшения качества сцепления осадка с основой выполняется операция предварительного меднения в тартратиом электролите состава, г/л: сернокислая медь 3-5, едкий натр 80-100, сегнетовая соль 30-50.

Режим работы: температура (20 - 5) °С, катодная плотность тока 4- 6 А/дм2.

Детали выдерживают в указанном составе без тока в течение 20-30 с, затем под током в течение I -1,5 мин.

Рекомендуется также железистосинеродистый электролит меднения состава, г/л: сернокислая медь (в пересчете на металл) - 15-30, железисто-синеродистый калий - 180-250, едкий калий - 7-25, сегнетовая соль - 90-100.

Режим работы: температура (55:2: 5) °С, катодная плотность тока 1,5- 2,0 А/дм, отношение анодной поверхности к катодной 6:1.

Скорость осаждения при плотности тока 2 А/дм 1 мкм за 1,5 мин.

В последнее время при покрытии стальных деталей применяется покрытие «биникель», которое позволяет исключить подслой меди. Осуществление процесса никелирования по схеме «биникель» заключается в последовательном нанесении полублестящего и блестящего никелевого покрытий из растворов состава, г/л, I и II:

I. Сернокислый никель - 250-350, борная кислота - 30-40, хлористый натрий - 10-20, 1,4-бутиндиол - 0,08-0,12 мл/л, формалин - 0,1 мл/л.

Режим работы: температура (40 5) "С, рН 5,1-5,4, катодная плотность тока 2-3 А/дм.

Скорость осаждения при плотности тока 2 А/дм 1 мкм за 2,5 мин.

II. Сернокислый никель - 250-300, хлористый натрий - 10-15, фтористый натрий - 1-2, борная кислота - 30-40, 1,4-бутиндиол - 0,5- 1,0 мл/л, формалин - 0,03-0,35 мл/л, хлорамин Б - 1-2 мл/л.

Режим работы: температура (55 =£: 5) °С, рН 4-4,5, катодная плотность тока 3-5 А/дм2.

Скорость осаждения при плотности тока 5 А/дм I мкм за 1 мин.

Двойное никелевое покрытие почти в 2 раза коррозионноустойчивее однослойного такой же толщины.

Электрохимическое полирование. Один из наиболее эффективных методов повышения стойкости инструментов путем уменьшения шероховатости поверхности на один-два класса, снижения коэффициента трения инструмента об обрабатываемые детали и стружку, исключения прижогов поверхности. Сущность процесса - анодное растворение металла в электролите.

При шлифовании поверхностей деталей часто наблюдается появление прижогов и микротрещин, что вызывает местные напряжения и преждевременный выход детали из строя.

Дефекты могут быть устранены электрохимическим полированием, снижающим поверхностный дефектный слой и формирующим поверхность повышенной чистоты (пониженной шероховатости). Преимущество метода - высокая производительность, не зависящая от физико-механических свойств обрабатываемого материала и формы изделия. Статические характеристики металла - предел текучести, относительное удлинение, относительное сужение - практически не изменяются. Основное отличие поверхности, полированной электрохимическим путем, от механически обработанной -отсутствие следов деформации, прижогов и структурных изменений. Растворение гребешков металла улучшает шероховатость поверхности и изменяет характер микрорельефа. При сопряжении электрополированных поверхностей величина фактической опорной поверхности возрастает, что оказывает положительное влияние на работу деталей в условиях трения. Электрохимическое полирование способствует стабилизации коэффициента трения, уменьшает время приработки трущихся поверхностей в 5-6 раз, повышаете; стойкость металла к коррозии, увеличивает срок службы деталей.

Электрохимическое полирование повышает стойкость сверл на 30-35 %, зенкеров - на 10-20, разверток - на 20-25, метчиков - до 70, фрез концевых - до 100 % .

Упрочняемые инструменты укладывают на медную сетку, соединенную с положительным полюсом источника постоянного тока и погружают в электролитическую ванну, через которую пропускается электрический ток при напряжении 8 В в течение 20-45 с. Продолжительность выдержки зависит от размера упрочняемого инструмента и марки материала. Выделяющиеся в процессе работы газы отсасывают при помощи системы вентиляции. Электролит периодически очищают от шлама.

Перед полированием детали и инструмент термически обрабатывают. После обезжиривания их промывают в горячей и холодной воде, декапируют, вновь промывают и погружают в ванну травления. Для травления стали типа 65Г и стали 40Х применяют сернокислый раствор состава: серная кислота 18-20%, присадка ЧМ 0,8 г/л (основание хинолинового ряда). Температура раствора 50-60 °С, время травления 15-20 мин. После травления детали промывают. Процесс выполняют в растворе состава, % по массе: 45 - ортофосфорной кислоты; 39 - серной; 4 - хромового ангидрида; остальное- вода. Удельный вес раствора 1,7-1,74 г/д.м; температура 70- 80 °С; выдержка - 6 мин (катоды свинцовые). Затем инструмент промывают в горячей и холодной проточной воде. Для полного удаления следов кислот проводят нейтрализацию в растворе углекислого натрия - 20-30 г/л в течение 0,15-3 мин, после чего инструмент снова промывают в холодной и горячей проточной воде и сушат.

Для полирования инструментов из быстрорежущих и углеродистых сталей можно применить двухкомпонентный электролит состава: ортофосфорная кислота - 88 % (у = 1,6 г/см), хромовый ангидрид -10 % и остальное - вода. Электрохимическое полирование осуществляется в специальных ваннах с паровым подогревом. Электропитание - от источника постоянного тока напряжением до 36 В.

Электролиты для электрополирования не универсальны. Их полирующая способность к различным металлам ограничена. Подбор электролитов и режимов электрополирования для многокомпонентных легированных сталей выполняют с учетом содержащихся в них присадок металлов, вызывающих значительное отклонение электрохимических параметров анодной обработки по сравнению с чистым железом. Это приводит к избирательному растворению участков металлов, различных по своим свойствам.

На качество полирования влияют микроскопические неоднородности, возникающие из-за наличия в металле нескольких кристаллических фаз и особенно неметаллических включений. Оптимальные режимы электрополирования предварительно определяют потен циостатическим методом в стеклянной электрохимической ячейке на потенциостате П-5848. Для электрода сравнения используют стандартный хлорсеребряный электрод, в качестве вспомогательного - платиновую пластинку. Рабочим электродом служит деталь.

Например, в состав .твердой заэвтектоидной инструментальной стали марки ХВСГ, применяемой для изготовления мелкоразмерных плашек и метчиков, входят углерод, хром, вольфрам, кремний, марганец (по I %), ванадий (0,1 % ), никель (не более 0,35 %), сера и фосфор (не более 0,03 % ). Одна часть этих элементов образует с углеродом карбиды, другая - твердый раствор в железе. При электрополировании этой стали в результате влияния указанных включений возникают локальные гальванические элементы, которые обычно являются катодными по отношению к основной фазе. Это приводит к растворению основной фазы вокруг частичек катодной фазы, которые, выкрашиваясь, оставляют на полированной поверхности оспины («пит-тинг»).

Высокое качество полирования сталей такого типа достигается в электролите, содержащем 25 % по массе хромового ангидрида и 75 ортофосфорной кислоты при температуре 80-100 °С и плотности тока 100-200 А/дм. Работа при такой высокой плотности тока осложняет проведение процесса в производственных условиях. Для снижения плотности тока и увеличения электропроводности электролита в раствор вводят серную кислоту и воду.