ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ХРОМИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
Хромирование, одно из самых
нужных двигателистам покрытий, относится к наиболее трудоемким процессам
гальванотехники. Оно требует особой тщательности и соблюдения чистоты как при
приготовлении электролита, так и самих веществ, входящих в его состав. Вода
используется дистиллированная или (лишь в крайнем случае!) основательно прокипяченная.
Изготовление ванны
Занятия модельной
гальванотехникой начните с изготовления ванны, Прежде всего подберите кастрюлю
на 10 л и трехлитровую стеклянную банку. Емкости меньшего размера лучше
не применять - это может усложнить регулировку параметров процесса, да и при
приведенных величинах объема ванны хватает лишь для хромирования 6-8
гильз цилиндров. Склеив из 1-1,5 мм фанеры корпус, соберите ванну
согласно приведенному рисунку и закройте все фанерным кольцом. Работа над
ванной заканчивается вытачиванием крышки кастрюли и монтажом на ней ТЭНов и
контактного градусника. Теперь - электрооборудование. Для питания ванны можно
использовать любой источник постоянного тока с подключенным на выходе
электролитическим конденсатором 80000 мкф X 25 В. Провода питания должны
иметь сечение не меньше 2,5 мм2. Регулятором силы тока,
заменяющим регулятор напряжения, может служить секционный реостат. Он
включается последовательно с гальванической ванной и состоит из параллельных,
включаемых однополюсными рубильниками секций. Каждая последующая имеет
сопротивление вдвое больше предыдущей. Число таких секции 7-8. На
передней панели блока литания установите две розетки на 15 А, одну -
нормальной полярности, другую-обратной. Это позволит быстро провести анодную
обработку детали и перейти на хромирование простым переставлением вилки.
Розетки с тремя выходами, чтобы не ошибиться в полярности (подключаются,
конечно, только два гнезда). Для поддержания постоянной температуры электролита
ванна снабжается контактным градусником. Напрямую управлять работой ТЭНов он не
может из-за больших токов, поэтому потребуется собрать несложное устройство,
схема которого приведена на рисунках.
Детали терморегулятора:
транзисторы VT1 - (МП 13 - МП16, МП39-МП42); VT2213-217
(П213-П217) с любыми буквенными обозначениями; резисторы - (МЛТ-0,25);
диод - (Д226, Д202-Д205); реле - (ТКЕ 52 ПОДГ или ОКН паспорт
РФ4.530.810).
Наладка терморегулятора: если
при закорачивании точек 1-2 репе не срабатывает, соединяют эмиттер и
коллектор VT1. Включение реле указывает на неисправность или малый
коэффициент усиления VT1. В противном случае неисправен транзистор VT2
или он имеет недостаточный коэффициент усиления. Собрав и наладив устройство
ванны, можно приступать к приготовлению электролита.
Для этого необходимо:
1) - налить в банку чуть больше половины подготовленной дистиллированной воды,
подогретой до 50°;
2) - засыпать хромовый ангидрид и размешать
3) - долить воду до расчетного объема
4) - влить серную кислоту
5) - проработать электролит 3-4 ч из расчете 6-8 А г/л.
Последняя операция нужна для
накопления небольшого количества монов Сг3 (2-4 г./л),
присутствие которых благоприятно сказывается на процессе осаждения хрома.
Состав электролитов
Хромовый ангидрид-250 г/л или
150 г/л
Серная кислота-2,5 г/л или 1,5 г/л
Режимы хромирования
Процесс хромирования
Процесс хромирования в
сильной степени зависит от температуры электролита и плотности тока. Оба
фактора влияют на внешний вид и свойства покрытия, а также на выход хрома по
току. Необходимо помнить, что с повышением температуры выход по току снижается;
с повышением плотности тока выход по току возрастает; при более низких
температурах и постоянной плотности тока получаются серые покрытия, а при
повышенных - молочные. Практическим путем найден оптимальный режим
хромирования: плотность тока 50-60 А/дм2 при температуре
электролита 52° - 55° ±1°.
Чтобы быть уверенным в
работоспособности электролита, в приготовленной ванне можно покрыть несколько
деталей, подобных по форме и размерам рабочим образцам. Подобрав режим и узнав
выход по току простым замером размеров до и после хромирования, можно приступать
к покрытию гильз.
По предложенной методике
накладывают хром на стальные, бронзовые и латунные детали. Подготовка их
заключается в промывке поверхностей, подлежащих хромированию, бензином и затем
мылом (с помощью зубной щетки) в горячей воде, зарядке в оправку и размещении в
ванне. После погружения в электролит нужно подождать 3-5 с и затем
включить рабочий ток. Задержка нужна для того, чтобы деталь прогрелась.
Одновременно происходит активирование поверхности деталей из латуни и меди, так
как эти металлы хорошо травятся в электролите. Однако больше 5 с ждать
не следует - в составе этих металлов есть цинк, присутствие которого в
электролите недопустимо.
Хромирование алюминиевых сплавов
На процессах нанесения хрома
на алюминиевые сплавы нужно остановиться особо. Выполнение таких покрытий
всегда сопряжено с рядом трудностей. Прежде всего это необходимость
предварительного нанесения промежуточного слоя. Сплавы алюминия, содержащие
большое количество кремния (до 30%, сплавы марок АК12, АЛ25, АЛ26, САС-1),
можно хромировать следующим образом:
- промывка детали в бензине,
- промывка в горячей воде со стиральным порошком или мылом,
- обработка детали в растворе азотной и плавиковой кислот (отношение 5:1)
в течение 15-20 с,
- промывка в холодной воде,
- установка детали на оправке и хромирование (загрузка в ванну под током!).
Другое дело, если необходимо
покрыть хромом сплав АК4-1. Его удается отхромировать только с помощью
промежуточного слоя. К таким методам относятся: цинкатная обработка; по подслою
никеля; через соль никеля; через анодную обработку детали в растворе фосфорной
кислоты.
Во всех случаях детали
подготавливают следующим образом:
- шлифование (и притирка);
- очистка (удаление жировых отложений после шлифовки в бензине или
трихлорэтилене, затем в щелочном растворе),
- промывка в проточной холодной и теплой (50-60°) воде,
- травление (для удаления частиц, оставшихся на поверхности после шлифовки и
притирки, а также для улучшения подготовки поверхности детали к нанесению
хрома).
Для травления используется
раствор едкого натра (50 г/л), время обработки 10-30 с при
температуре раствора 70-80°.
Для травления сплавов
алюминия, содержащих кремний и марганец, лучше использовать такой раствор, в
весовых частях:
азотная кислота (плотность 1,4)-3, плавиковая кислота (50%)-1.
Время обработки деталей 30-60 с при температуре раствора 25-28°.
После травления, если это гильза цилиндра, ее надо немедленно промыть в
проточной воде и на 2-3 с опустить в раствор азотной кислоты (50%)
с последующей промывкой водой.
Промежуточные покрытия
Цинкование
Алюминиевые изделия при комнатной температуре опускают на 2 мин в
раствор (едкий натр 400 г/л, сернокислый цинк 120 г/л, соль
Рошеля 5-10 г/л. Или: едкий натр 500 г/л, окись цинка 120-140
г/л) при постоянном его перемешивании. Покрытие достаточно равномерное и
имеет серый (иногда голубой) цвет.
Если цинковое покрытие легло
неравномерно, деталь опускают в стравливающий 50-процентный раствор
азотной кислоты на 1-5 с и после промывки повторяют Цинкование. Для
магнийсодержащих сплавов алюминия двойное Цинкование обязательно. Нанеся второй
слой цинка, деталь промывают, заряжают в оправку и под током (без подачи
напряжения цинк успевает частично раствориться в электролите, загрязняя его) устанавливают
в ванне. Предварительно оправка с деталью погружается в стакан с водой,
нагретой до температуры 60°. Процесс хромирования обычный.
Никелирование (Химическое)
Если цинк не ложится на алюминий (наиболее часто это происходит на
сплаве АК4-1), можно попытаться нанести хром через никель. Порядок
работы таков:
- притирка поверхности,
- обезжиривание,
- травление 5-10 с в растворе азотной и плавиковой кислот, смешанных в
соотношении 3:1,
- никелирование.
Последняя операция - в
растворе следующего состава: сернокислый никель 30 г/л, гипофосфит
натрия 10-12 г/л, уксуснокислый натрий 10-12 г/л, гликоколь-30
г/л. Составляется он сначала без гипофосфи-та, который вводится перед
никелированием (с гипофосфитом раствор долго не хранится). Температура раствора
при никелировании 96-98°. Можно использовать раствор и без гликоколя,
тогда температура должна быть снижена до 90°. За 30 мин на деталь
осаждается слой никеля толщиной от 0,1 до 0,05 мм. Посуда для
работ - только стеклянная или фарфоровая, так как никель осаждается на все
металлы восьмой группы периодической таблицы. Хорошо поддаются никелированию
латунь, бронза и другие медные сплавы.
После осаждения никеля
проводится термообработка для улучшения сцепления с основным металлом (200-250°,
выдержка 1-1,5 ч). Затем деталь монтируется на оправке для хромирования
и опускается на 15- 40 с в раствор 15% серной кислоты, где
обрабатывается обратным током из расчета 0,5-1,5 А/дм2.
Происходит активирование никеля, удаляется окисная пленка, и покрытие приобретает
серый цвет. Кислота должна применяться только химически чистая (в самом крайнем
случае аккумуляторная). Иначе никель приобретает черный цвет, и хром на такую
поверхность никогда не ляжет.
После этого оправку с деталью
загружают в ванну хромирования. Вначале дают ток в два раза больший, затем в
течение 10-12 мин его уменьшают до рабочего.
Дефекты химического
никелирования:
- никелирование не происходит: деталь не прогрелась, следует подождать
некоторое время,
- пятна на поверхности (характерно для АК4-1): плохая термообработка
детали, нужно ее термообработать при 200-250° в течение 1,5-2 ч.
Удаление никеля с алюминиевых
сплавов можно производить в растворе азотной кислоты.
Иногда в процессе
никелирования происходит саморазряд - выпадение порошкообразного никеля. В этом
случае раствор выливают, а посуду обрабатывают раствором азотной кислоты для
удаления с ее поверхности никеля, который будет мешать осаждению на детали.
Хотелось бы отметить, что
никель-фосфор сам по себе обладает весьма интересными свойствами, не присущими
хромовым покрытиям. Это равномерность слоя на поверхности деталей (после
осаждения доводки не требуется); высокая твердость после термообработки (режим 400°
в течение часа дает твердость покрытия HV 850-950 и больше); низкий коэффициент
трения по сравнению с хромом; очень незначительное расширение; высокий предел
прочности при растяжении.
Никель-фосфор без дальнейшего
нанесения хрома может использоваться не только как промежуточное покрытие на
гильзах, но и как рабочее, снижающее трение и износ, для золотников и поршневых
пальцев. После двух лет активной эксплуатации двигателя с деталями подобной
отделки на них отсутствовала явная выработка, характерная для стальных каленых
поверхностей.
Нанесение хрома через
соль никеля
Весь процесс сводится к следующему:
- травление в растворе едкого натра (50 г/л, t=.80°, 20 с),
- промывка в проточной воде,
- нанесение 1-го промежуточного слоя (хлористый никель, 1 мин),
- стравливание промежуточного слоя в растворе азотной кислоты (раствор кислоты 50%,
1 мин),
- нанесение 2-го промежуточного слоя (хлористый никель, 1 мин),
- промывка водой,
- травление (азотная кислота 50%, 15с).
- промывка в проточной воде,
- загрузка в ванну хромирования под током.
Нанесение хрома через
анодную обработку
Вместо промежуточных слоев можно выполнять анодную обработку в растворе 300--350
г/л фосфорной кислоты при температуре 26-30°, напряжении на зажимах 5-10
В и плотности тока 1,3 а/дм2. Ванну следует охлаждать.
Для сплавов, содержащих медь и кремний, применяют раствор 150-200 г/л
фосфорной кислоты. Режим - 35°, время обработки 5-15 мин.
После анодной обработки
следует провести кратковременную катодную обработку в щелочной ванне, которая
частично снимает оксидный слой. Как показали исследования, в процессе анодной
обработки алюминиевых сплавов в фосфорной кислоте на деталях образуется
шероховатая поверхность, которая способствует прочному сцеплению наносимого
впоследствии покрытия.
Приспособления, оправки
Хромирование гильзы
Для выполнения работ с гильзой цилиндра изготавливается оправка. Ее
устройство понятно из приведенного рисунка, остановимся лишь на отдельных
деталях.
Анод - стальная шпилька; с
одного ее конца на длине 50-60 мм наплавляется свинец с сурьмой (7-8%).
Свинец протачивается по наружному диаметру до 6 мм (для гильз рабочим 0,15
мм). С другой стороны шпильки нарезается резьба для фиксации провода.
Катодом служит кольцо с
внутренним диаметром, на 0,5 мм превышающим внутренний размер гильзы. В
него вчеканивается отрезок изолированного провода. Медные и латунные проводники
лучше не использовать - электролит растворяет их, иконтакт может быть нарушен.
Перед монтажом оправки в ванне полезно проверить надежность контактов тестером.
Хромирование стальных деталей
(коленвал, палец кривошипа, палец поршня, обоймы подшипников)
Хромирование стальных деталей ведется по следующей технологии:
- удаление жировых пятен с помощью бензина,
- промывка в горячей воде с мылом,
- обработка детали обратным током в течение 2-3 мин,
- переключение в режим хромирования с током, в 2-2,5 раза большим
расчетного, и постепенное снижение тока в течение 10-15 мин.
Расчетный ток определяется
перемножением площади хромируемой поверхности на ток процесса. Для стали
последняя величина-50 А/дм2. При хромировании, например,
посадочного места под коренной подшипник на коленвале двигателя КМД-2,5
расчетный ток будет равен 0,03 дм2 x 50 А/дм2 x 1,5 А.
Для хромирования пальца
кривошипа понадобится новая оправка. Как и при обработке коленвала, все
открытые участки поверхности закрываются клеем "АГО". Анод
вытачивается из стали с последующей заливкой свинцом и расточкой отверстия под
палец. Применение стальной детали объясняется необходимостью обеспечить
надежный контакт - в свинце резьбовые соединения ненадежные. Расчеты токов
аналогичны. Работа проводится в оправке вала с помощью специальной насадки.
Практически ничем не
отличается хромирование подшипников. Единственное - для предохранения
внутренней части детали ее заполняют солидолом или другой консистентной
смазкой, которая после нанесения покрытия вымывается бензином.
|