книги / Пособие мастеру цеха гальванических покрытий
..pdfтока Da = 35-ьбО а/дм2, температура электролита 70— 80° С.
Необходимое время полирования зависит от состояния исходной поверхности и обычно определяется опытным путем. Продолжительность полирования сталей находится в пределах 6—10 мин, увеличение времени выдержки сверх 10 мин не приводит к улучшению качества поверх ности, но часто ухудшает ее.
Катодами служат пластины из рольного свинца.
По мере работы ванны и накопления в растворе серно кислого железа рабочий диапазон плотностей тока и температура электролита изменяются. Хорошее качество
полирования достигается |
при |
плотности |
20—30 а/дм2 |
|
и температуре |
электролита |
60—70° С. |
Удельный вес |
|
готового электролита 1,65 |
Г/см3. |
приготовляется |
||
Электролит |
для электрополирования |
в таком порядке. Хромовый ангидрид растворяется в воде, после чего к раствору постепенно при помешивании при бавляют фосфорную и серную кислоты. После смешения составных частей электролита раствор кипятят при тем пературе 115— 120° С в течение 1—2 ч до достижения удельного веса 1,65 или 1,74 Г1см3 (в зависимости от того, какой электролит приготовляют: для углеродистых или легированных сталей).
Если по условиям производства не представляется возможным нагреть электролит до указанной темпера туры, то упаривание ведут при 80—90° С до достижения раствором необходимого удельного веса, после чего про рабатывают электролит, пропуская 5 а-ч тока на каж дый литр раствора при плотности подведенного к аноду тока 25—40 а/дм2.
Обычная анодная проработка |
производится в |
тече |
ние суток с алюминиевыми или |
нержавеющими |
като |
дами. |
|
|
В процессе работы увеличивается вязкость и умень шается электропроводность электролита, а в результате отклонения от первоначального состава электролита ка
чество электрополирования |
постепенно ухудшается. |
||
Корректирование электролита сводится |
к выполнению |
||
таких |
операций: |
(производится |
не реже одного |
а) |
добавлению воды |
раза в смену по мере испарения и уменьшения рабочего уровня ванны);
141
б) добавлению ортофосфорной и серной кислот (про
изводится |
по данным химического анализа один раз |
|
в 5—10 дней); |
||
в) окислению трехвалентного хрома (производится по |
||
мере |
надобности). |
|
Воду рекомендуется добавлять в соответствии с удель |
||
ным |
весом |
электролита в следующем порядке: после |
75 а ■ !л работы электролита воду добавляют до удельного веса раствора 1,74—1,76 Г/см3, свыше 75 а-ч/л — до удельного веса раствора 1,76—1,80 Г/см3. Добавлять воду следует в конце смены, учитывая, что электролит в те
чение 8 ч (при двухсменной |
работе) не |
будет |
рабо |
|
тать. При добавлении воды |
в |
процессе работы |
необ |
|
ходимо электролит нагреть |
до |
90—100° С |
в течение |
|
1—2 ч. |
|
|
|
|
Наиболее сложным является корректирование со держания трехвалентного хрома. Трехвалентный хром образуется в электролите за счет восстановления хромо вого ангидрида и обусловливает сравнительно быстрое истощение электролита. Накопление в электролите трех валентного хрома свыше 1,5—2% вызывает травление (матовость) полируемых деталей. Признаком накопления трехвалентного хрома является изменение цвета электро-- лита, который становится изумрудно-зеленым.
Для увеличения срока службы электролита трехва лентный хром рекомендуется периодически окислять пу тем анодной проработки. Для этого в ванну для изоляции катодного пространства погружают пористые керамиче ские диафрагмы (можно применять гончарные неглазурованные сосуды). Толщина стенок керамических сосудов 3—4 мм, диаметр пор 3 мк. Сосуды подвешивают на ка тодные штанги и заполняют электролитом. Внутрь со суда вставляют свинцовые катоды, поверхность которых должна быть примерно в 2 раза меньше поверхности анодов. Материалом для анодов служит свинец.
Режим анодного окисления трехвалентного хрома: плотность тока на аноде 4—5 а!дм2, на катоде 8—10 а/дм2 температура электролита 20—40° С, напряжение на ванне 10—12 в. Ванну для проработки следует включать на 1—2 смены с таким расчетом, чтобы 8—10% начального количества трехвалентного хрома осталось неокисленным и в дальнейшем при электрополировании не снизился выход по току.
142
После окончания процесса окисления электролит про гревают в течение 1 ч при температуре 90—100° С или выдерживают при комнатной температуре в течение 8—10 ч.
При выполнении технологического процесса электро полирования детали предварительно подвергают обезжи риванию органическим растворителем, затем — химиче скому обезжириванию в щелочном растворе с последую щей промывкой в горячей и холодной проточной воде. После электрополирования детали промывают сначала в непроточной воде, а затем в холодной проточной воде, после чего их завешивают в ванну для гальванического покрытия. В случае, если после электрополирования покрытие не производится, детали рекомендуется под вергнуть обработке в щелочном растворе, состоящем из 10%-ного едкого натра, при температуре 70—80° С в те чение 10—15 мин. Обработка электрополированных дета лей в растворе едкого натра значительно повышает их
противокоррозионную |
стойкость, предотвращает |
по |
тускнение поверхности |
и появление на ней |
белых |
пятен. |
|
|
Для подвешивания деталей в ванне они закрепляются на специальных приспособлениях. Между приспособле нием, деталью и анодной штангой должен быть обеспечен надежный электрический контакт.
Завешивая детали в ванну, следует располагать их так, чтобы они не экранировали друг друга и при этом обеспечивалось беспрепятственное удаление газовых пу зырьков со всех участков деталей. Рекомендуется для электрополирования применять ванны с качающимися анодными штангами, благодаря чему облегчается удаление газовых пузырьков.
При электрополировании отношение площади анода (деталей) к площади свинцового катода должно быть в пределах 3 : 10 или 3 : 5. Характерные дефекты при электрополировании стали приведены в табл. 24.
При электрополировании выделяются водород и кисло род, которые могут образовать гремучую смесь, взрываю щуюся при наличии искр. Во избежание появления искр (короткое замыкание) подвески с изделиями следует сни мать со штанг только при выключенном токе. Нужно также периодически удалять пену с поверхности раствора, не допуская скопления газов под пеной. Ванны для
143
Таблица 24
Наиболее часто встречающиеся дефекты поверхности при электрополировании стальных деталей
П р и зн а к и дефектов |
Возмож ны е причины |
Способы у ст р ан е н и я |
дефектов |
дефектов |
В свежем электролите
О тсутствие |
блеска |
Н изкий |
удельный |
П рогреть |
|
эл ек |
|||||||||
поверхности, |
ж ел то |
вес электролита (ни |
тролит |
|
до |
дости ж е |
|||||||||
ватые |
пятна |
|
|
ж е 1,80 Г!см3) |
|
ния |
удельного |
веса |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.74 |
Г/см3 |
|
|
||
Н а |
поверхности |
Высокий удельный |
Разбавить |
|
эл ек |
||||||||||
коричневая |
пленка с |
вес |
|
электролита |
тролит |
|
до |
достиж е |
|||||||
радуж ны м |
оттенком |
(свыше |
1,77 Г/см3) |
ния |
удельного |
веса |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.74 |
Г/см3и прогреть |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при 40° С в течение |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ч |
|
|
|
|
|
О тсутствие |
блеска |
Б ольш ое |
содерж а |
О кислить |
трехва |
||||||||||
поверхности, |
белова |
ние |
трехвалетного |
лентный |
хром |
|
|||||||||
тые пятна |
на |
желтом |
хрома |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
фоне |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П рогреть электро |
|||||
Точечное травление |
Н аличие |
в |
эл ек |
||||||||||||
поверхности |
|
|
тролите взвеси м ель |
лит при температуре |
|||||||||||
|
|
|
|
|
чайш их |
частиц |
х р о |
90 — 100° С. |
|
Если, |
|||||
|
|
|
|
|
мового |
ангидрида |
перед |
нагреванием |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
удельный вес |
эл ек |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тролита |
|
|
выше |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,73 |
Г/см3, |
следует |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
его |
предварительно |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
разбавить |
горячей |
||||
|
|
|
|
|
Н изкая |
темпера |
водой |
|
|
|
|
||||
П оверхность |
мато |
Н агреть |
электро |
||||||||||||
вая, с |
синеватым |
от |
тура |
электролита |
лит |
до |
70 — 80° С . |
||||||||
тенком, заметным |
по |
Электролит |
после |
П роработать эл ек |
|||||||||||
сл е протпрни деталей |
приготовления н едо |
тролит |
|
током |
при |
||||||||||
|
|
|
|
|
статочно проработан |
анодной |
плотности |
||||||||
|
|
|
|
|
и прогрет |
|
|
тока 40 а/дм из рас |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чета 5— Юа-ч/л при |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
температуре |
|
100— |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
120° С |
в |
Течение 1 ч |
В электролите, проработавшем длительное время
О тсутствие |
блеска |
Н изкий удельны й |
П рогреть |
электро |
|
поверхности, |
ж елто- |
вес электролита |
лит |
до достиж ения |
|
ватые пятна |
|
|
удельного |
веса |
|
|
|
|
1,74 |
Г/см3 |
|
144
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 24 |
||
Признаки дефектов |
Возможные причины |
Способы устранения |
|||||||||
дефектов |
|
дефектов |
|||||||||
На |
поверхности |
Высокий удельный |
Разбавить |
|
электро- |
||||||
белые полосы |
|
вес |
электролита |
лит водой до дости |
|||||||
|
|
|
|
(свыше |
1,82 Г 1см3) |
жения |
удельного |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
веса 1,74 Г/ш3 и про |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
греть |
при |
темпера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
туре 90—110° С в те |
|||
Коричневые |
пятна |
Недостаточное |
чение |
1 ч |
|
время |
|||||
Увеличить |
|||||||||||
на поверхности, об- |
время электрополи- |
электрополирования |
|||||||||
наруживаемые |
непо |
рования |
|
|
|
до 8—10 м ин |
|
||||
средственно |
|
после |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
извлечения детали из |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ванны |
|
|
блеска |
Большая |
|
концен- |
Окислить |
трехва- |
|||
Отсутствие |
|
||||||||||
поверхности, темнотрация трехвалент |
лентный хром |
||||||||||
коричневые пятна |
ного хрома |
|
|
Понизить темпера |
|||||||
|
|
|
|
Перегрев электро |
|||||||
|
|
|
|
лита |
|
|
|
туру электролита до |
|||
|
|
|
|
Излишне |
|
высокая |
70° С |
|
|
плот |
|
|
|
|
|
|
Понизить |
|
|||||
|
|
|
|
анодная |
плотность |
ность |
тока |
до 25— |
|||
|
|
|
|
тока (свыше 50 а/дм?) |
35 а!дм % |
|
|
||||
|
|
|
|
Плохой |
|
контакт |
Улучшить контак |
||||
|
|
|
|
деталей с подвесками |
тирование, зачистить |
||||||
Растравливание, |
Излишняя |
дли- |
места |
контактов |
|||||||
Уменьшить |
время |
||||||||||
придающее |
волнис |
тельность |
электро |
электрополирования |
|||||||
тость |
поверхности у |
полирования |
Снизить |
темпера- |
|||||||
краев |
и |
отверстий |
Высокая |
темпера- |
|||||||
деталей |
|
|
тура электролита |
туру |
электролита |
||||||
|
|
|
|
Высокая |
|
анодная |
до 60—70° С |
плот |
|||
|
|
|
|
|
Понизить |
|
|||||
|
|
|
|
плотность тока |
ность |
тока |
|
до |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
25 а! д м 1 |
|
|
электрополирования должны быть снабжены бортовой вентиляцией.
Сернофосфорнохромовые электролиты в процессе дли тельной эксплуатации изменяют состав, что является их существенным недостатком, и подлежат замене после того, как через 1 л будет пропущено 75—125 а-ч.
Более устойчивыми являются сернофосфорные элек тролиты с уротропином.
145
Высокое качество электрополированной поверхности на деталях из сталей 1X13, 2X13, IX18H9T достигается в электролите следующего состава:
О ртофосфорная |
кислота 65 — 70% (вес.) |
В ода ■ • |
• |
5— 10% (вес.) |
|
Серная кислота |
■ ■ • 20—25% |
(вес.) |
У ротропин |
• |
3—5 Г1л |
Оптимальный режим: |
анодная плотность |
тока 35— |
|||
50 а!дм2, температура 35—50° С, |
продолжительность об |
работки 3—5 мин. При работе пена почти не образуется и отсутствует накопление водорода и кислорода. В про цессе работы электролит корректируется путем периоди ческого добавления серной и фосфорной кислот, при появлении даже самых незначительных признаков расдрдвливания добавляют 1—3 ГЛзХуротропица. Электролит заменяется после тогб^ как через ванну будет пропущено 200—250 а-ч на 1 л раствора.
Для электрополирования нержавеющих сталей может быть рекомендован электролит такого состава: серная кислота 1000 Г/л (уд. вес 1,84 Г/см3) и глицерин 100 Г!л.
При отсутствии глицерина его можно заменить дек стрином или крахмалом, взятым в том же количестве и разведенным в минимальном количестве воды.
Режим работы: температура 20—30° С; анодная плот ность тока для стали 1Х1879Т 10 а/дм2; для стали 1X13 12—15 а/дм2-, напряжение 6—12 в; время обработки 5— 10 мин. Этот электролит в 4 раза дешевле используемых,
не требует подогрева, легко корректируется, |
качество по |
||||||
лирования |
не ухудшается. |
высокоуглеродистой |
стали |
||||
Для |
электрополирования |
||||||
находит |
применение |
также |
электролит |
такого состава: |
|||
|
О ртофосфорная |
к и с л о т а .................... |
50—70% вес. |
|
|||
|
Серная кислота |
................................... |
40— 20% |
» |
|
||
|
В ода |
............................................................ |
|
10% |
» |
|
|
|
И нгибитор ПБ-5 ................................... |
2,5— 5,0% (от |
|
||||
|
|
|
|
веса |
кислот |
|
|
|
|
|
|
ной |
смеси) |
|
|
Режим работы: плотность тока анодная 25—100 а/дм2; |
|||||||
напряжение |
10—12 |
в; температура 18—20° С; |
время |
обработки 3—30 мин (в зависимости от состояния исход ной поверхности).
Этот электролит применяется без подогрева, поэтому соли, образующиеся при анодном растворении металла, не накапливаются в растворе, а осаждаются на дне ванны,
146
что облегчает регенерацию электролита, которая производится декантацией раствора и добавлением компонентов по данным анализа.
Следует отметить, что при этом методе упрощается конструкция ванны для электрополирования, так как не требуется устройство для подогрева и оказывается доста точной футеровка из винипласта.
На рис. 52 дана автоматическая линия с программным управлением для электрохимического полирования сталь ных колец, представляющая собой ряд последовательно установленных ванн с автоматическими крышками, обслу живаемых двумя автооператорами, движущимися по рель совому пути, проложенному над ваннами.
Последовательность обработки деталей в автомате следующая: обезжиривание в органическом растворителе, обезжиривание электрохимическое в щелочном растворе, промывка в горячей и холодной воде, электрохимическое полирование, струйная промывка в холодной и горячей воде, пассивирование в содовом растворе, промывка в холодной и горячей воде, сушка.
Ванны электрохимического обезжиривания, полиро вания и пассивирования оборудованы бортовыми отсо
сами, |
терморегуляторами, регуляторами плотности |
тока |
||
и автореверсом. Все |
работы, |
за исключением |
мон |
|
тажа |
и демонтажа |
деталей, |
выполняются автомати |
чески.
Применение автоматической линии позволило увели чить программу участка в 3 раза, улучшить условия труда,
снизить расход материалов |
и достичь общей |
экономии |
в сумме 28 тыс. руб. в год. |
и ее сплавов. Для |
электро |
Электрополирование меди |
полирования меди и ее сплавов наибольшее применение получили электролиты на основе ортофосфорной кислоты. Простейшим электролитом может служить ортофосфорная кислота удельного веса 1,5—1,6 Г/см9 без каких-либо добавок. Предварительно электролит необходимо прора ботать с медными анодами при плотности тока 0,5— 1 а/дм9. пропустив через него около 5 а-ч/л до накопления в нем 3—4 Г/л меди (электролит при этом принимает голубовато-синий цвет). Наиболее пригодным является электролит, содержащий 716 П л ортофосфорной кислоты и имеющий удельный вес 1,55 Г/см9. Режим процесса: анодная плотность тока 5—20 а/дмг\ температура электро-
147
Рис. 52. Автоматическая линия электрохимиче ского шэли-рования стальных колец
лита 15—25° С, время |
обработки 2—8 мин; напряжение |
на ванне 1,6—1,8 в. |
Катоды — медные. |
Хорошие результаты при электрополировании медных и латунных деталей, а также медных гальванических покрытий (толщиной 15—20 мк) получают в электролите следующего состава (в % вес):
Ортофосфорная кислота . . . |
74 |
Хромовый ангидрид ............... |
6 |
Вода ......................................... |
20 |
Удельный вес готового электролита 1,60—1,62 Г/см3, Режим полирования: анодная плотность тока Da —
— 30 ч-50 а/дм2; температура электролита 20—40° С, про должительность полирования 1—3 мин; соотношение
поверхности анода я катода 1 : 2 |
до 1: 3; расстояние |
между электродами * 100—120 мм. |
Катоды — свинцовые. |
При приготовлении электролита хромовый ангидрид растворяют в ортофосфорной кислоте и полученный раствор, если его удельный вес ниже 1,6 Г/см3, прогре вают при температуре 100° С до достижения требуемого удельного веса.
Свежесоставленный электролит прорабатывают током с медными анодами, пропуская примерно Юа-ч/л электро лита. В свежем электролите (до 50 а-ч/л) рекомендуется вести полирование при Da ~ 40 ч-50 а!дмг и температуре раствора 35—40° С. С течением времени плотность тока может быть снижена до 30—40 а/дм2, а температура до 30—40° С.
Всреднем в указанном электролите при температуре 20° С и Da — 40 а/дм2 растворяется за 1 мин слой меди толщиной 2—3 мк,
Впроцессе работы ванны для электрополирования происходит катодное восстановление током шестивалент ного хрома до трехвалентного, что обусловливает необ ходимость при накоплении трехвалентного хрома свыше 1,5% производить анодное окисление (методика анодного окисления трехвалентного хрома изложена в разделе «Электрополирование стали»).
Электролит корректируется периодическим добавле нием воды до получения требуемого удельного веса элек тролита.
Электрополирование медного гальванического покры тия при нанесении многослойных защитно-декоративных
145
покрытий (по системе никель—медь—никель—хром) весьма целесообразно, так как упрощает технологический про цесс, упраздняя механическое полирование и последую щее обезжиривание, и сокращает производственный цикл. При этом не потребуется транспортировка деталей из гальванического отделения в полировальное и обратно. Характерные дефекты при электрополировании меди при ведены в табл. 25.
Таблица 25
Наиболее часто встречающиеся дефекты поверхности при электрополнровании медных деталей
|
Признаки дефектов |
Возможные причины |
Способы устранения |
|||||
|
дефектов |
|
дефектов |
|||||
Точечное травление |
Низкий |
удельный |
Прогреть электро |
|||||
на |
различных |
участ |
вес |
электролита |
лит при 100—12Сг С |
|||
ках поверхности де |
(меньше |
1,6) |
до достижения удель |
|||||
талей |
|
|
|
|
ного |
веса |
раствора |
|
|
|
|
Низкая |
анодная |
1,60-1,62 Г/см3 |
|||
|
|
|
Повысить анодную |
|||||
|
1 очечное травление |
плотность тока |
плотность тока |
|||||
на |
Низкая |
темпера |
Нагреть |
электро |
||||
плоских участках |
тура электролита |
лит до 35—40° С |
||||||
Деталей при |
работе |
Низкая |
анодная |
Повысить |
анод |
|||
в |
свежеприготовлен |
плотность тока |
ную |
плотность тока |
||||
ном электролите |
Большая |
концен |
Окислить |
трехва |
||||
Отсутствие |
блеска |
|||||||
поверхности |
|
трация |
трехвалент |
лентный хром анод |
||||
|
|
|
ного хрома в элек |
ной |
проработкой |
|||
Неравномерный |
тролите |
|
контакт |
электролита |
|
|||
Плохой |
Улучшить контак |
|||||||
блеск поверхности |
деталей |
с |
подвеска |
тирование |
|
|||
|
|
|
ми |
|
|
Изменить положе |
||
|
|
|
Экранирование од |
|||||
|
|
|
них деталей другими |
ние деталей в ванне |
Электрополирование никеля. Для электрополирования никеля и покрытий никелем нашли применение электро литы, главной составной частью которых является сер ная кислота.
Для уменьшения съема никеля при электрополирова нии в электролит вводят ортофосфорную кислоту, а также некоторые добавки (лимонная кислота, глицерин и др.)* Хорошие результаты при электрополировании никеля получаются при применении электролита состава (в /7л):
150