Подготовка под гальванопокрытия стальных деталей

ДЕТАЛИ ИЗ СТАЛЕЙ

Стальные детали, имеющие жировые загрязнения, окалину или ржавчину, сначала обезжиривают в трихлорэтилене при 65 ± 5° С в течение 3 — 5 мин или во фреоне 20±5°С в течение 1—2 мин. Для стабилизации трихлорэтилена вводят 0,01 г/л уротропина. Детали без жировых загрязнений обрабатывают в растворе, содержащем препарат МЛ-251 30-50 г/л. При 75±5°С время выдержки 5 — 15 мин. Раствор необходимо перемешивать очищенным сжатым воздухом. Затем детали промывают в горячей воде (температура 80 ± 10°С, время 1 мин) и обезжиривают химическим или электрохимическим способом. В первом случае используют следующий состав (в г/л):

Натр едкий 5 — 15

Тринатрийфосфат 15 — 35

Сода кальцинированная 15 — 35

Синтанол ДС-10 3-5

Температура 60 —80°С, время выдержки 3 — 20 мин.

Во втором случае применяют состав (в г/л):

Натр едкий 20 — 40

Сода кальцинированная 20 — 40

Тринатрийфосфат 20 — 40

Температура раствора 60 —80°С, напряжение 6—12 В; i_a = 2÷10 А/дм². После химического или электрохимического обезжиривания детали промывают последовательно в горячей и холодной проточных водах и травят в растворе (в г/л):

Кислота серная 80—100

Натрий хлористый 150 — 200

Катапин К-И-1 3-5

Температура раствора 60 —70°С, время выдержки устанавливают в зависимости от толщины слоя окалины.

После травления детали промывают в проточной холодной воде и погружают в раствор для снятия травильного шлама (в г/л):

Кислота азотная 70 — 80

Кислота серная 80-100

Температура 15 —35°C, время выдержки 1 — 5 с.

Далее детали последовательно промывают в проточной горячей и холодной воде, активируют в растворе H₂SO₄ (50—100 г/л) при комнатной температуре в течение 15 — 60 с, снова промывают в холодной проточной воде. Детали-полуфабрикаты, требующие через определенный срок хранения дальнейшей механической доработки, следует обрабатывать в течение 2 мин при 15 — 30°С в пассивирующем растворе, содержащем 50—150 г/л натрия азотистокислого, с последующей сушкой сжатым воздухом.

Подготовка под гальванопокрытия стальных деталей, обработанных резанием или имеющих точные размеры, проходит несколько иначе. После обезжиривания их не травят, а активируют и промывают в воде.

За рубежом ржавчину со стальных деталей удаляют в растворах (в г/л):

NaOH 40-60

Na₂CO₃ 15-25

Na₃PO₄ 15-25

Глюконат 15 — 20

Температура 90-95 °С, время выдержки 3—8 мин.

NaOH 50-250

Глюконат 30 — 80

Температура 80 - 90°С, i_к = 20 ÷ 30 А/дм², время выдержки 5 — 10 с.

Поверхность деталей из коррозионно-стойких сталей готовят под гальванопокрытия следующим образом. Масло и другие жировые загрязнения удаляют мягкой салфеткой, смоченной в ацетоне или трихлорэтилене, а также в ультразвуковой ванне с применением этих растворителей. Цвета побежалости удаляют щетками из коррозионно-стойкой стали или абразивом, не содержащим железа. Если такая обработка неприемлема, то используют электрохимическое травление в 55 — 85%-ном растворе Н₃РO₄ на аноде (катод—медь, i_а = 1 ÷ 2 А/дм², температура раствора 15 — 25°С). Частицы железа, случайно внедрившиеся в поверхность деталей, удаляют травлением в 10-40%-ном растворе HNO₃ при 50-60 °С в течение 15 — 30 мин. Для хорошо полируемых деталей лучше применять 15 —20%-ный раствор HNO₃, содержащий 4 — 6% бихромата натрия. Температура 40 — 50°С, время выдержки 10 — 30 мин.

Электрополирование углеродистых и коррозионно-стойких сталей ведут в растворе следующего состава (массовые доли в %):

Кислота ортофосфорная (1,6) 0,5 — 0,8

Кислота серная (1,84) 0,1-0,2

Ангидрид хромовый 0,04 — 0,06

Вода 0,05-0,25

Температура 75 ± 5°С, i_а = 35 ÷ 80 А/дм², время выдержки 3 — 10 мин.

Для коррозионно-стойких сталей типа 12Х18Н9Т и 15Х25Т используют раствор (объемные доли в %):

Ледяная уксусная кислота 0,55

Серная кислота 0,30

Вода 0,15

Температура 75 — 85°С, i_a = 8 ÷ 60 А/дм².

Для электрополирования сталей типа 12X17 применяют раствор (объемные доли в %):

Фосфорная кислота 0,56

Хромовая кислота 0,12

Вода 0,32

Температура 50 - 80°С, i_а = 10 ÷ 25 А/дм².

В процессе электрополирования происходит съем металла до 10 — 20 мкм. С целью увеличения скорости электрополирования и уменьшения съема металла в растворы добавляют сульфонон (до 10 г/л), пеногаситель ПМС-200 и другие поверхностно-активные вещества (ПАВ) до 0,5 г/л.

Нелегированные стали не требуют особой подготовки. При подготовке под покрытия низколегированных сталей следует иметь в виду, что при наличии хрома и никеля повышается склонность к пассивированию. Поэтому необходимо дополнительно активировать поверхность.

Прочностные характеристики закаленных и высокопрочных сталей ухудшаются ввиду наводораживания при нанесении гальванопокрытий, поэтому все процессы следует вести так, чтобы образовалось возможно меньше водорода, а после покрытия детали необходимо подвергать обезводораживанию. Загрязнения (окалина, масло и т. д.) с таких сталей удаляют механическим путем. Если травление их неизбежно, то оно должно быть кратковременным и вестись в 10%-ном растворе НСl.

Пружинные стали не следует подвергать травлению.

Азотированные стали плохо покрываются цинком, так как у них плохой контакт с катодом из-за азотированного слоя, поэтому их перед цинкованием необходимо предварительно кадмировать.

На коррозионно-стойкие стали гальванопокрытия наносят не только с целью повышения их коррозионной стойкости, но и для получения свойств, которыми они не обладают (высокие электропроводность и теплопроводность достигаются за счет серебрения, магнитно-стрикционные свойства за счет кобальтирования и т. д.). Пассивная пленка на поверхности таких сталей препятствует качественному сцеплению покрытия. Эти стали необходимо активировать путем погружения в разбавленные кислоты, после чего летали быстро промывают в воде. Для активирования применяют 20 — 25%-ный раствор H₂SO₄ при 65-80 °С в течение 1 мин после начала газовыделения (i_к = 0,34÷0,6 А/дм², анод - свинец). Известно активирование с одновременным осаждением никеля в электролите:

NiС1₂•6Н₂O (г/л): 200-250

НСl (1,19) мл/л 70-85

Температура электролита 15 — 25 °С, i_к = 2÷3 А/дм², время 3 — 5 мин, аноды — никель. Далее — обычное никелирование без промывки.

При непосредственном хромировании легированных сталей, их сначала подвергают активированию в растворе НСl (50% по объему) в течение 20 — 60 с при комнатной температуре. После промывки в холодной воде и электрохимического травления на аноде в хромовом электролите (i_а = 10 ÷ 15 А/дм² в течение 10 — 30 с) их сразу же хромируют в обычном электролите.

Чугунные отливки перед гальванопокрытием необходимо очистить стальной дробью или песком. В некоторых случаях детали подвергают сначала щелочной очистке на аноде (1—2 мин при i_а = 5 ÷ 15 А/дм²), а затем погружают в 5 — 10%-ную плавиковую кислоту. После этого детали можно никелировать или хромировать.

Петр Степанович Мельников. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении, 1979.