ПРИМЕНЕНИЕ ХОЛОДНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА ХРОМИРОВАНИЯ В РЕМОНТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Одним из наиболее эффективных способов повышения долговечности машин и механизмов является упрочнение деталей методом износостойкого хромирования. Хромовые покрытия увеличивают сопротивление поверхности металла механическому износу, улучшают ее антифрикционные свойства, а также увеличивают коррозионную стойкость деталей. Однако, несмотря на преимущества, которые дает нанесение хромовых покрытий, процесс электроосаждения хрома еще остается весьма несовершенным. Главный недостаток процесса хромирования — низкий выход хрома по току (в универсальной ванне — 8—13%; в саморегулирующейся ванне— 17—22%).

В последние годы все более широкое распространение получают тетрохроматные электролиты различных рецептов, которые отличаются от горячих стандартных электролитов более высокой производительностью при низких температурах (18—22°С). Существенным недостатком данного электролита является то, что при повышении температуры электролита выше 30° С он теряет свои свойства: резко падает выход хрома по току.

Наибольший интерес для ремонтного производства представляет саморегулирующийся холодный электролит, разработанный Сысоевым А. Н. и Дробанцевой Н. Т. .

Особенностью данного электролита является_ то, что в нем необходимая концентрация активных анионов SO4 обеспечивается степенью растворимости сульфата кальция, находящегося в избыточном количестве. Однако процесс хромирования и физико-механические свойства осадков, полученных в саморегулирующемся холодном электролите, изучены недостаточно.

Работы , посвященные изучению покрытий, полученных в саморегулирующемся холодном электролите, сводятся к изучению возможностей увеличения твердости осадков путем применения высоких плотностей тока, что позволяет получать покрытия с хорошей твердостью. Однако ведение процесса при высоких плотностях тока создает ряд неудобств: быстро повышается температура электролита, ухудшается равномерность осаждения хрома, образуются дендриты на поверхности покрытия. К тому

же получаемые покрытия имеют высокую пористость, следовательно, обладают низкой антикоррозийной стойкостью.

В связи с этим нами были изучены условия получения качественных осадков при более низких плотностях тока с целью применения их для восстановления изношенных шпинделей хлопкоуборочных машин. Тяжелые условия эксплуатации шпинделей требуют, чтобы полученная поверхность при восстановлении обладала не только высокой износостойкостью, но и имела повышенные антикоррозийные свойства. Для этого изучали саморегулирующийся холодный электролит следующего химического состава (в г/л): хромовый ангидрид — 380—400; мрамор (СаС03)—60;: сульфат кальция (гипс) — 12—14; окись магния — 0,1—0,2; вольфрамат калия — 0,01—0,02.

Во всех случаях применяли химикаты марки ХЧ. Плотность тока изменяли от 10 а/дм2 до 80 а/дм2 с интервалом 10 а/дм2. Влияние температуры электролита на качество осадков изучалось в пределах от 20° С до 50° С через каждые 10° С.

В качестве образцов для измерения микротвердости осадков использовали пластинки размером 120X100X1,0 мм из Ст. 3. Микротвердость измеряли на приборе ПМТ-3. Повторность была 5-кратной при 10 измерениях на каждом образце. Пористость покрытия определялась стандартным методом , который основан на том, что покрытие подвергается воздействию определенного реагента, который не реагирует с металлом покрытия, а с основным металлом дает окрашенное соединение, появляющееся на месте сквозной поры. В качестве реагента использовали реактив Уокера.

Коррозийная стойкость покрытий определялась в камере искусственного климата и в естественных условиях. Период времени, в течение которого появлялись очаги коррозии на покрытии, служил для качественной оценки коррозийной стойкости.

Хромовые покрытия испытывали на износостойкость при сухом трении на машине МИ-1М. Образцы для испытаний изготовляли из ст. 3 диаметром 39,8 мм, затем покрывали электролитическим хромом до 40,01 мм, после чего шлифовали на кругло-шлифовальном станке ЗД16 со скоростью резания 24 м/сек до диаметра 40±0,01 мм при обильной подаче жидкости.

Сопрягаемая с образцом (роликом) колодка изготовлялась из перлитного чугуна СЧ 22-44. Площадь трения составляла 2 ом2. Нагрузка равнялась 2,5 кг/см2, скорость трения — 0,84 м/сек, путь трения— 1500 м. Износ образца (ролика) и колодки оценивался весовым способом на аналитических весах АДВ-200 с точностью до 0,01 мг.

Результаты изучения влияния плотности тока на микротвердость осадков показали, что повышение плотности тока приводит к увеличению микротвердости осадков для всего исследуемого интервала температур. Так, повышение плотности тока с 10 а/дм2 до 80 а/дм2 (рис. 1) увеличивает микротвердость осад-

.ков с 80 кг/мм2 до 705 кг/мм2 при температуре электролита Т = 20° С (кривая 1); с 540 кг/мм2 до 800 кг/мм2 при Т = 30° С -(кривая 2); с 570 кг/мм2 до 890 кг/мм2 при Т = 40°С (кривая 3); с 585 кг/мм2 до 905 кг/мм2 при Т = 50°С (кривая 4).

В интервале плотностей тока с 20 а/дм2 до 45—50 а/дм2 наблюдается резкое повышение твердости осадков. Это, по-видимому, объясняется уменьшением о—Мп фазы в гексогональном хроме с ростом плотности тока и исчезновением ее при Д< =50 а/дм2, В интервале плотностей тока 50—60 а/дм2 твердость осадков возрастает умеренно, а дальнейшее повышение плотности также приводит к резкому увеличению твердости осадков. Умеренное повышение твердости осадков в интервале плотностей тока 50—60 а/дм2 объясняется, по-видимому, осаждением в основном гексогоналыюго хрома. Резкое повышение твердости осадков при увеличении плотности тока выше 60 а/дм2 связано, очевидно, с ростомвнутренних напряжений и с ухудшением качества осадков (образование дендритов). Изменение температуры электро-.лиза с 20° до 50° С сопровождается ростом твердости осадков для всего интервала исследуемой плотности тока. Такое влияние температуры на твердость осадков можно объяснить тем, что с возрастанием температуры увеличиваются внутренние напряжения осадков, а также происходят структурные изменения.

Результаты исследования влияния плотности тока и температуры электролиза на пористость (рис. 2) и коррозионную стойкость (рис. 3) показали, что повышение плотности тока от 10 а/дм2 до 50 а/дм2 не оказывает существенного влияния на пористость и коррозионную стойкость покрытий.

Пористость покрытий и их коррозионная стойкость в большей степени зависят от толщины покрытия, увеличение которой при всех условиях электролиза увеличивает пористость и уменьшает его коррозионную стойкость.

Наиболее коррозионно стойкими являются покрытия, полученные при температуре электролиза 20° С и плотности тока 20 а/дм2 толщиной 10—20 мк. Увеличение толщины покрытия с 10 мк до 50 мк при Дк =40а/дм2 (рис. 3) почти в 3 раза уменьшает коррозионную стойкость.

Испытания хромовых покрытий на износостойкость показали, что повышение плотности при температуре электролиза от 20° до 30° С приводит к увеличению износостойкости покрытий. Повышение плотности тока от 10 а/дм2 до 60 а/дм2 при Т = 40°С практически не влияет на износостойкость, а при Т = 50°С с повышением плотности тока износостойкость покрытия уменьшается.

Из сравнения результатов испытания па износостойкость

Рис. 3. Зависимость коррозионной стойкости покрытий от ИХ ТОЛЩИНЫ И ПЛОТНОСТИ тока (Т = 20°С)

(табл. 1) следует, что наибольшей износостойкостью обладают хромовые покрытия, полученные при температуре электролиза 30° и плотностях от 30 до 60 а/дм2.