Хромирование
без проблем
Сегодня
можно смело утверждать: хочешь получить
хороший результат на соревнованиях —
используй двигатель с «цветной» парой
поршень — цилиндр! Подтверждение тому
— «цветная» начинка мотоустановок
моделей — призеров чемпионатов самого
высокого ранга. Зная о бесспорных
преимуществах таких двигателей, многие
берутся за самостоятельное изготовление
новых пар. И сразу же стал¬киваются со
множеством трудностей, неизвестных
факторов и величин. Для них — рассказ
мастера спорта СССР Ю. Муссалитина о
нанесении хромового покрытия на детали
из различных металл
ХРОМИРОВАНИЕ?
БЕЗ ПРОБЛЕМ!
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.
Хромирование. НАЧНИТЕ
С 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
80 000 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 секций 7—8. На
передней панели блока питания 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.
Хромирование. Электролитическая
ванна: 1 —внутренний корпус
(кастрюля объемом 10 л), 2 — корпус (фанера
толщиной 1 — 1,5 мм), 3 — теплоизоляция
(стеклоткань), 4 — теплоизолирующий слой
(асбестовая крошка, песок, стекловата),
5 — трубчатый электронагреватель ТЭН,
6 — контактный градусник, 7 — трехлитровая
стеклянная емкость (банка), 8-крышка
(дельта-древесина).
Хромирование. Схема
управляющего устройства.
Детали
терморегулятора: транзисторы МП13 —
МП16, МП39—МП42 (VТ1); 213—217 (VТ2) 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 реле не срабатывает, соединяют
эмиттер и коллектор VII. Включение реле
указывает на неисправность или малый
коэффициент усиления VТ1. В противном
случае неисправен транзистор VТ2 или он
имеет недостаточный коэффициент
усиления. Собрав и наладив устройство
ванны, можно приступать к приготовлению
электролита. Для этого необходимо: —
налить в банку чуть больше половины
подготовленной дистиллированной воды,
подогретой до 50°, — засыпать хромовый
ангидрид и размешать, — долить воду
до расчетного объема, — влить серную
кислоту, — проработать электролит
3—4 ч из расчета 6—8 А г/л.
Последняя
операция нужна для накопления небольшого
количества ионов Сr3 (2—4 г/л),
присутствие которых благоприятно
сказывается на процессе осаждения
хрома.
Хромирование. СОСТАВЫ
ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Хромовый
ангидрид — 250 г/л или 150 г/л Серная
кислота — 2,5 г/л или 1,5 г/л
Хромирование. НЕ
ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЖИМАХ 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.
ХРОМИРУЕМ
АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
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:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЯ ХРОМОВОГО АНГИДРИДА СгОа
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УДЕЛЬНОГО ВЕСА РАСТВОРА
Удельный вес при 15о
|
Содержание CrO3
|
в молях
|
в г/л
|
1.07
|
1.00
|
100
|
1.08
|
1.14
|
114
|
1.09
|
1.29
|
129
|
1.10
|
1.43
|
143
|
1.11
|
1.57
|
157
|
1.12
|
1.71
|
171
|
1.13
|
1.85
|
185
|
1.14
|
2.00
|
200
|
1.15
|
2.15
|
215
|
1.16
|
2.29
|
229
|
1.17
|
2.43
|
243
|
1.18
|
2.57
|
257
|
1.19
|
2.72
|
272
|
1.20
|
2.88
|
288
|
1.21
|
3.01
|
301
|
1.22
|
3.16
|
316
|
1.23
|
3.30
|
330
|
1.24
|
3.45
|
345
|
1.25
|
3.60
|
360
|
1.26
|
3.75
|
375
|
1.27
|
3.90
|
390
|
1.28
|
4.06
|
406
|
1.29
|
4.22
|
422
|
1.30
|
4.38
|
438
|
1.31
|
4.53
|
453
|
1.32
|
4.68
|
468
|
— 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 по¬крыть 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
раст¬вор 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.
Хромирование. 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
гипофосфита, 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:т 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 НУ 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 никеляВесь процесс
сводится к следующему: — травление в
растворе едкого натра (50 г/л, т=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%, 15 с), — промывка в проточной воде, —
загрузка в ванну хромирования под током.
Нанесение
хрома через анодную обработкуВместо
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 сле¬дует
охлаждать. Для сплавов, содержащих медь
и кремний, применяют раствор 1 50—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.
Хромирование. 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
рабо¬чим 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, и контакт может быть
нарушен.Перед монтажом оправки в ванне
полезно проверить надежность контактов
тестером.
Оправка
для хромирования гильзы цилиндра:
1
— крышка (винипласт), 2 — верх¬няя часть
оправки (фторопласт), 3 — нижняя часть
оправки (фторо¬пласт), 4 — анод (сталь),
5 — катод, 6 — сквозное окно для прохода
электролита, 7 — покрываемая гильза, 8
— насадка-изолятор.
Оправка
для хромирования вала и поршневого
пальца:
1 — анод, 2 — катод, 3
— коленвал, 4 — конусная оправка, 5 —
поршневой палец.
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 пе¬ремножением площади
хромируемой поверхности на ток процесса.
Для стали последняя величина — 50 А/дм
2. При хромировании, например, посадочного
места под коренной подшипник на коленвале
двигателя КМД-2,5 расчетный ток будет
равен 0,03 дм2Х50 А/дм 2= 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.
Оправка
для хромирования внешней обоймы
шарикоподшипника:
1 — корпус
оправки подшипника, 2 — шарикоподшипник,
3 — фигурная гайка, 4 — анод (свинец), 5
— центральная часть оправки для
хромирования, 6 — катод (сталь), 7 — крышка,
8 — сквозное окно для прохода электролита.
Хромирование. ДЕФЕКТЫ
ХРОМИРОВАНИЯ И ИХ ПРИЧИНЫ
1. Хром не
оседает на изделие: — плохой контакт
у анода или катода, — мало сечение
проводников, — на поверхности анода
образовалась толстая пленка окислов
(удаляется в растворе соляной кислоты), —
мала плотность тока, — высока температура
электролита, — мало расстояние между
электродами, — избыток серной
кислоты. 2. Покрытие отслаивается: —
плохое обезжиривание поверхности, —
нарушалась подача тока, — колебание
температуры или плотности тока. 3. На
поверхности хрома — кратеры, отверстия: —
на поверхности детали задерживается
водород — изменить подвеску так, чтобы
газ свободно удалялся, — на поверхности
основного металла имеется графит, —
поверхность основного металла окислена,
пориста. 4. На выступающих частях
утолщенное покрытие: — повышенная
плотность тока. 5. Покрытие жесткое,
отслаивается: — мала плотность тока,
повышена температура электролита, —
в процессе хромирования изменялась
температура электролита, — в процессе
шлифования изделие перегрелось. 6.
Хром не оседает вокруг отверстий
детали: — большое выделение водорода
— закрыть отверстия пробками из эбонита, —
избыток серной кислоты. 7. На покрытии
коричневые пятна: — нехватка серной
кислоты, — избыток трехвалентного
хроме (более 10 г/л) — выдержать ванну
под током без деталей, увеличив поверхность
анодов и уменьшив — катодов. 8. Мягкое
«молочное» покрытие: — высока
температура электролита, — мала
плотность тока. 9. Покрытие матовое,
неровное, трудно притирается: —
нехватка хромового ангидрида, — велика
плотность тока, — нехватка серной
кислоты, — избыток трехвалентного
хрома. 10. Покрытие пятнистое и матовое: —
в процессе хромирования прерывалась
подача тока, — изделие перед загрузкой
было холодное. 11. В одних местах покрытие
блестящее, в других матовое: — велика
плотность тока, — низка температура
электролита, — неодинакова плотность
тока на выступающих и углубленных
частях детали.
Оправка для
хромирования пальца кривошипа:
1
— коленвал (он же катод), 2 — сквозное
окно для прохода электролита, 3 — анод,
4 — винт крепления крышки, 5 — детали
оправки (фто¬ропласт).
Концентрация
хромового ангидрида в электролите
контролируется с помощью ареометра.
Концентрацию же серной кислоты удается
определять лишь, к сожалению, косвенно,
по качеству покрытия. В процессе
хромирования идет испарение электролита.
В этих случаях доливают воду до нужного
уровня. Делается это без установки
деталей — возможно изменение температуры
электролита. После хромирования все
изделия подвергают термообработке в
течение 2—3 ч для удаления водорода, при
температуре 150—170°. Все работы ведутся
под вытяжным приспо¬соблением, в
резиновых перчатках и в очках. Бесплатный подарочный сертификат спа для Вас!
|