П.К. Логинов, О.Ю. Ретюнский - Способы и технологические процессы восстановления изношенных деталей (1038480), страница 21
Текст из файла (страница 21)
является катодным покрытием. Поэтому стальные детали защищают никелем от коррозии только тогда, когда нет пористости инепокрытых мест.Никелевые покрытия хорошо полируются и приобретают красивыйдекоративный вид. Никелирование чаще всего применяют для защитыдеталей от коррозии и последующей декоративной отделки их поверхности.Процесс никелирования применяют так же, как способ компенсации износа поверхностей деталей. В этом случае никелированием можно заменить хромирование, особенно при восстановлении деталей с малыми износами и работающими в коррозионной среде.В ремонтной практике применяют электролитический и химический способы никелирования.
Электролитическое износостойкое никелирование применяют для защитно-декоративных покрытий и в качестве подслоев перед меднением в сернокислых электролитах или передхромированием (при декоративном хромировании). Наиболее широкоеприменение получили сернокислые электролиты, основной составляющей которых является сернокислый никель. Также находят промышленное применение хлористые, сульфатно-хлористые электролиты.Наиболее распространенные электролиты приведены в табл. 2.17.111Таблица 2.17Состав электролитовКомпонентэлектролитаСодержание компонентов, г/л,в электролитах123Никель сернокислый 240...340 140...250 –30...60–300Никель хлористый45200–175 10...1567––250...300–Натрий сернокислый–40...60–––––Магнийсернокислый–20...30–––––Натрий хлористый–5...7––––10...1530...
4025...303840303025...30––––––0,8...2,0Кислота борнаяКумаринСернокислый электролит 1 применяют для декоративного и недекоративного никелирования и получают пластичные и относительномягкие покрытия, обладающие хорошими защитными свойствами. Хлористый никель в этом электролите можно заменить хлористым натрием.Сернокислый натрий (электролит 2) вводят для повышения электропроводности электролита, а сернокислый магний – для улучшениякроющей способности и внешнего вида покрытий.Хлористые электролиты получили ограниченное применение (никелирование нержавеющих и жаростойких сталей).Сульфатно-хлористые электролиты (электролит 4) занимают промежуточное положение и не имеют недостатков, присущих чисто хлористым электролитам.Большими преимуществами по сравнению с сернокислым электролитом обладает фторборатный электролит (электролит 5), имеющийвозможность интенсификации процесса, благодаря применению большой плотности тока (до 20 А/дм2), большую стабильность и лучшуюрассеивающую способность. При этом покрытия осаждаются с лучшими свойствами и хорошим сцеплением с основным металлом.
Кислотность фторборатного электролита поддерживают добавлением борфтористоводородной кислоты.Применяют также сульфатный электролит (электролит 6), достоинства которого следующие: покрытия осаждаются пластичными, с незначительными внутренними напряжениями; электролиты допускают применение высокой плотности тока при низких температурах и отличают112ся простотой состава, контроля и корректирования, малой чувствительностью к загрязнениям, широким диапазоном рабочих условий; хорошобуферируются (табл. 2.18).Таблица 2.18.Параметры режимов никелированияЭлектролит1234567Кислотность, рН 1,5...4,5 5,2...5,82,0 1,5...2,0 3...3,5 3...5 4,5...5,5Температура45...65 18...35 50...7045 45...55 38...6050электролита, °СПлотность тока,2,5...10 0,5...2,0 2...10 2,5...10 до 20 5...324...6А/дм2В нем наблюдается повышенная склонность к питтингообразованию, для преодоления которого в электролит вводят антипиттинговыедобавки (алкилсульфат натрия, моющее средство «Прогресс» и др.)Из обычных электролитов никелевые покрытия осаждаются матовыми, и для придания блеска их полируют, что трудновыполнимо и дорого.
Поэтому широкое применение получили электролиты для производства блестящих покрытий непосредственно в ваннах, которые (электролит 7), кроме основных компонентов (сульфата никеля, борной кислоты и хлоридов), содержат специальные добавки (блескообразователи) – сернокислые соли кобальта и кадмия, органические коллоидныевещества, соли органических кислот.В электролиты для блестящего никелирования часто вводят выравнивающие добавки (кумарин, пиридин), которые позволяют менее тщательно полировать поверхность металла перед никелированием и получать гладкие покрытия без микронеровностей и рисок, остающихся иногда при предварительной полировке.Блестящее никелирование в электролите 7 ведется при непрерывной его фильтрации и воздушном перемешивании.
Выход никеля по току при осаждении в этом электролите на оптимальных режимах составляет 90...98 %.В состав электролитов для никелирования вводят буферную добавку – борную кислоту, стабилизирующую кислотность.Для повышения растворимости никелевых анодов в состав электролита вводят хлористый никель, натрий или калий.При никелировании применяют растворимые никелиевые анодымарок НПА1 и НПА2, непассивирующиеся аноды марки НПАН, легированные серой.Никелевые электролиты весьма чувствительны к химическим примесям, которые могут попадать при растворении анодов и материала113подвесных приспособлений. Поэтому никелевые электролиты следуетпериодически подвергать электрохимической очистке, а также периодической фильтрации.
Для предотвращения загрязнения электролитаанодным шлаком их помещают в чехлы из специальных тканей.При выборе режима электролиза следует иметь в виду связь междукислотностью электролита, его температурой и плотностью тока: чембольше кислотность и температура электролита, тем при большей плотности тока и с большей скоростью можно вести электролиз.Необходимо поддерживать кислотность электролита постоянной,так как при изменении ее значения не только ухудшаются свойства покрытий, но и снижается их сцепление с основным металлом.2.8.4.
ХИМИЧЕСКОЕ НИКЕЛИРОВАНИЕПри химическом никелировании детали погружают в нагретый дотемпературы 85...95 °С раствор и выдерживают в нем без электрического тока. Осаждение металла происходит в результате реакции восстановления никеля из водных растворов его солей гипофосфитом натрия(восстановитель). Покрытия осаждаются гладкими и блестящими, обладают высокой коррозионной стойкостью и твердостью, поскольку покрытия являются сплавом никеля с фосфором, содержание которого зависит от состава раствора (от 4...6 % для щелочных и до 8...10 % длякислых растворов). После термообработки при температуре 400 °Ствердость никель-фосфорного покрытия возрастает вдвое, достигая9000...10000 МПа.
При этом повышается сцепляемость и износостойкость покрытий.Чаще применяют кислые растворы, состоящие из 30 г/л никелевойсоли (NiCl2 · 6H2O или NiSО4 · 7H2О), 10 г/л гипофосфата натрия и 10 г/луксуснокислого натрия или другой буферной соли – рН 4,5...5,0. Температура раствора 90...92 °С, плотность загрузки канны 1...1,5 дм2/л.При этих условиях скорость осаждения составляет 10...15 мкм/ч.Перед покрытием детали обезжиривают, промывают и подвергаютхимическому травлению в 5%-ном растворе соляной кислоты в течение2...3 мин, затем снова промывают и помещают в раствор для никелирования.Достоинства этого способа – равномерность покрытий (одинаковаядля наружных и внутренних поверхностей), высокая их коррозионнаястойкость и износостойкость, а также простота применяемого оборудования (эмалированная, стеклянная или другая футерованная емкость,оборудованная нагревателем).114Недостатки химического никелирования – сравнительно низкаяпроизводительность процесса, изменение состава раствора во времени(уменьшение солей никеля и гипофосфата).
Раствор корректируют лишьдо накопления в нем фосфита натрия до 55 г/л, после чего раствор заменяют новым.Химическоеникелированиеприменяетсяпризащитнодекоративном покрытии мелких деталей. В ремонтном производствеэтот способ используют при восстановлении деталей с небольшим износом (прецизионных деталей топливной аппаратуры).2.8.5. ЖЕЛЕЗНЕНИЕПроцесс железнения представляет собой осаждение металла на ремонтируемую поверхность детали в водных растворах солей железа.
Оннашел широкое применение при восстановлении деталей с износом отнескольких микрометров до 1,5 мм на сторону. Производительностьпроцесса железнения примерно в 10 раз выше, чем при хромировании.Средняя скорость осаждения металла составляет 0,72...1 мкм/с, а выходметалла по току равен 80...95 %.Железнение возможно из водных растворов сернокислых или хлористых закисных солей.
Сернокислые электролиты по сравнению с хлористыми менее агрессивны, ниже по производительности и при одних итех же условиях электролиза осадки откладываются хрупкие, с большими внутренними напряжениями. Исходный материал сернокислых электролитов дороже хлористых. В ремонтной практике наибольшее распространение получили хлористые электролиты. Выбор того или иногоэлектролита зависит от условий работы деталей и производственныхвозможностей предприятий.Электролит готовят растворением в воде солей хлористого железаи других компонентов. Если для приготовления электролита используется стружка из малоуглеродистой стали, то ее перед употреблениемподвергают обезжириванию в 10...15 %-ном растворе каустической соды при температуре 80...90 °С, а затем промывают в горячей(t = 70...80 °С) воде.
После этого обезжиренную стружку травят до насыщения соляной кислоты.Электролиты бывают горячие и холодные. Горячие электролиты(60...95 °С) производительнее холодных, но при работе с ними необходимы дополнительный расход энергии на поддержание высокой температуры электролита, частая его корректировка, дополнительная вентиляция и большая предосторожность со стороны рабочих.115Холодные электролиты (t < 50 °С) устойчивее против окисления.Позволяют получать качественные покрытия с лучшими механическими свойствами. Во все холодные электролиты вводится хлористый марганец, который замедляет образование дендритов и способствует получению гладких покрытий большой толщины. Марганец на электроде неосаждается и сохраняется в электролите длительное время.При железнении применяют растворимые аноды, изготовленные измалоуглеродистой стали с содержанием углерода до 0,2 %. При электролизе аноды растворяются, образуя на поверхности нерастворимыйшлам, состоящий из углерода, серы, фосфора и других примесей.
Попадая в ванну, они загрязняют ее и ухудшают качество покрытий. Во избежание этого аноды необходимо помещать в диафрагмы из пористойкерамики или чехлы, сшитые из кислотостойкого материала (стеклоткань, шерсть и др.).Железнение проводят в стальных ваннах, внутренние стенки которых облицовывают кислотостойкими материалами (антегмитовая плитка АТМ-1, эмаль типа 105А, железокремниймолибденовый сплав МФ15, кислотостойкая резина, фторопласт-3, керамика, фарфор).Один из существенных недостатков процесса железнения – большое количество водорода в осадке (до 2,5 м3 на 1 мкг осадка).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
