Использование натирания как основного фактора активации поверхности при хромировании деталей из титановых сплавов

Использование натирания как основного фактора активации поверхности при хромировании деталей из титановых сплавов

Электролитическое хромирование является одним их важнейших гальванических процессов и широко применяется в различных отраслях промышленности и в самых разнообразных целях (защита трущихся деталей машин и механизмов износа, придание поверхности деталей высоких антифрикционных свойств, защита от коррозии как в атмосферных условиях, так и в условиях воздействия высоких температур и агрессивных газов, восстановление изношенных деталей машин, изготовление нетускнеющих на воздухе металлических зеркал отражателей, защитно-декоративная отделка металлических и неметаллических изделий и т. д.).

В настоящее время большой интерес уделяется хромированию титана и его сплавов. Легкий, высокопрочный титан и его сплавы отличаются высокой коррозионной устойчивостью, нанесение на их поверхность других металлов осуществляют главным образом в функциональных целях. Электроосаждение хрома (также, как и других металлов) на титан и его сплавы сопряжено со значительными трудностями, что объясняется наличием на поверхности титана прочно сцепленной с основой оксидной пленкой. При нанесении электролитических покрытий на титановые сплавы имеет место малый выход по току, высокая пористость, недостаточная коррозионная стойкость, увеличение шероховатости с ростом толщины покрытия, что приводит к необходимости их шлифования. Существует несколько путей решения этих проблем: совершенствование состава электролита; использование нестационарных токовых режимов осаждения, обеспечивающих повышение герметичности и снижению наводораживания покрытия; введение в электролит органических добавок (ПАВ), позволяющих улучшить экологию процесса.

Наиболее перспективным направлением для решения выше указанных задач является разработка технологии нанесения электролитических покрытий на поверхности деталей из титановых сплавов, использующей эффект активации.

В ходе исследования были выяснены основные факторы активации поверхности при хромировании деталей из титановых сплавов, такие применение струйной подачи электролита в рабочую зону, использование натирания и применение переменного тока вместо постоянного тока.

Современные требования электрохимической технологии и экологические приоритеты заставляют пересматривать традиционные подходы к конструированию гальванических ванн, решать по-новому обычные задачи, такие как, например, перемешивания электролитов и подача его в рабочую зону, отказываясь от общепринятого перемешивания растворов сжатым воздухом или качанием катодных штанг [2, 3].

Использование струйной подачи электролита обеспечивается наличием форсунок. Конфигурация форсунки должно специально разрабатываться исходя из типов электролитов, покрываемых изделий, конструкции гальванической ванны.

Форсунки можно также использовать для перемешивания электролита, так как общепринятые методы перемешивания такие как: воздушное перемешивание и перемешивание при помощи движущейся катодной штанги имеют ряд недостатков (неравномерность перемешивания, происходит интенсивный вынос химикатов пузырьками воздуха, увеличивается расход электроэнергии за счет потери тепла и т. д.).

Также эффективным способом повышения качества сцепления с подложкой является использование периодического тока вместо постоянного.

При использовании постоянного тока наблюдается колебание температуры, а при использовании периодического тока колебания температуры практически не происходит.

Источник питания, представляет собой однофазный трансформатор переменного тока, имеющий электронный блок для создания ассиметричной нагрузки на рабочую зону.

Так же одним из важных направлением для решения проблемы нанесения электролитического хрома на поверхность деталей изготовленных из титановых сплавов, является разработка технологии нанесения электролитических покрытий с использование процесса натирания.

Исследованиями, проведенными в НТЦ «Надёжность» СамГТУ установлено, что при активации защищаемых поверхностей в процессе нанесения покрытий с помощью натирания и использования струйной подачи электролита в рабочую зону повышается активность центров кристаллизации, равномерность и прочность осаждения покрытий на защищаемых поверхностях.

В данной разработке повышение качества сцепления покрытия с подложкой обеспечивается за счет того, что ванна снабжена дополнительным анодом, несущим натирающий тампон, помещенный в ванну с электролитом и погруженный вместе с катодом в электролит. Натирающий тампон прижимают к покрываемой поверхности с помощью рычажного механизма и осуществляют его перемещение. Тампон изготавливается из термореактивного стеклопластика. Натирание поверхности происходит в течение всего цикла нахождения детали в ванне хромирования. Продолжительность процесса хромирования зависит от заданной толщины хромового покрытия, но не превышает 50 минут. Схема устройства для повышения качества сцепления покрытия с подложкой представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема устройства для активации поверхности материала Устройство работает следующим образом. Деталь-катод 4 устанавливается и закрепляется в катододержателе 5 в рабочую позицию над основным полным анодом 1, тампоном 3 и нагружающим механизмом 10,11. Включается механизм вращения детали — катода 4 и насосно-фильтровальная установка (на чертеже не показана), которая по магистрали 9 подает электролит из ванны 7 в основной полый катод 1. Включается блок электропитания гальванической установки и начинается осаждение металла на детали-катоде как с помощью основного полого анода 1, так и дополнительного анода 6, что увеличивает равномерность структуры гальванического покрытия и производительность процесса [1].

• 1. Пат 2 292 410 Российской Федерации, RU2292410. С1. Устройство для нанесения электролитических покрытий. /Ганин А.Н., Гонченко Б. В., Громаковский Д. Г. и др. Бюлл. № 3 от 27.01.2007 г.
• 2. Солодкова Л. Н. Электролитическое хромирование. М.: Глобус, 2007 — 191 с.
• 3. Шлугер М. А. Ускорение и усовершенствование хромирования деталей машин. М.: Машгиз, 1961. — 140 с.