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.
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 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 :
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:
Последняя операция нужна для накопления небольшого количества монов Сг3 (2-4 г./л), присутствие которых благоприятно сказывается на процессе осаждения хрома.
Составы электролитов
НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЖИМАХ ХРОМИРОВАНИЯ !
Определение содержания хромового ангидрида СrО в зависимости от удельного веса раствора
| Удельный вес при 15оС | 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 | 225 |
| 1,17 | 2,43 | 243 |
| 1,18 | 2,57 | 250 |
| 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 | 420 |
| 1,30 | 4,38 | 438 |
| 1,31 | 4,53 | 453 |
| 1,32 | 4,68 | 468 |
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/дм^ 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 алюминевые 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 :
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 :
Для травления используется раствор едкого натра (50 г/л), время обработки 10-30 с при температуре раствора 70-80 С. 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%) c водой с последующей промывкой.
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 Рошепя 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 :
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 С. 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 :
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 :
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 1 50-200 г/л фосфорной киспоты, 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 для 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, и контакт может быть нарушен.
Перед монтажом оправки в ванне полезно проверить надежность контактов тестером. Для хромирования пальца кривошипа понадобится новая оправка. Как и при обработке копенвапа, все открытые участки поверхности закрываются клеем КАГО. 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 гильзы цилиндра :
1 - крышка (винипласт),
2 - верхняя часть оправки (фторопласт),
3 - нижняя часть оправки (фторопласт),
4 - анод (сталь),
5 - катод,
6 - сквозное окно для прохода электролита.
7 - покрываемая гильза,
8 - насадка-изолятор.
Хромирование стальных деталей (коленвал, палец кривошипа, палец поршня, обоймы подшипников)
Хромирование стальных деталей ведется по следующей технологии :