Технологический процесс хромирования инструментов

01.06.2018
Получение качественного покрытия хрома зависит в первую очередь от следующих факторов: а) подготовки поверхности инструмента к хромированию, б) толщины наносимого слоя хрома, в) состава и приготовления ванны для хромирования, г) режима хромирования, д) правильного расположения и формы анодов («экранирования»), обеспечивающих более равномерное распределение слоя хрома на поверхности изделия (размерное хромирование), е) правильного хранения и эксплуатации хромированного инструмента.

а) Подготовка поверхности инструмента к хромированию. Инструмент, подлежащий хромированию, должен иметь шлифованную и максимально чистую поверхность, на которой не должно быть следов жира, масляных пятен, загрязнений и окисления.

Перед хромированием инструмент обезжиривают в 5—10%-ном растворе NaOH. (кальцинированной соды), промывают в горячей воде, протирают в опилках и передают для травления в 5%-ном растворе соляной кислоты для удаления ржавчины и следов окислов.

После этого инструмент проходит декапировку для удаления следов загрязнений, не снятых при предыдущих обработках. Эта операция состоит в погружении инструмента в специальную ванну, содержащую отработанный хромовый ангидрид в количеств 120 г на каждый литр воды. Процесс декатировки ведут обратным током при температуре ванны 40—50° и плотности тока 10—12 а на 1 дц2.

б) Толщина наносимого слоя хрома. При увеличении толщины наносимого слоя хрома прочность его резко понижается ввиду отслаивания и скалывания в работе. Хорошая прочность слоя хрома достигается в тех случаях, когда толщина его не превышает значений, указанных в табл. 59.

Несколько более толстый слой хрома, но главным образом для измерительного инструмента, можно допускать при восстановлении изношенного инструмента, когда хромирование имеет также целью максимально увеличить его размеры.

в) Состав и приготовление ванны для хромирования. Качество хромирования заметно зависит от небольших изменений в составе ванны. Поэтому ванну для хромирования надо составлять очень точно, а концентрацию ее — поддерживать в процессе хромирования максимально постоянной.

В технической литературе и в заводской практике рекомендуются ванны, практически одинаковые по составу. Хорошие результаты дает хромирование в ванне, содержащей на 1 л воды: 1) хромового ангидрида (CrO3) — 250+20 г, 2) серной кислоты (уд. вес 1,84) — 2,5+0,2 г.

Технически чистый хромовый ангидрид должен содержать 99,0—99,4% CrO3H не иметь более 0,6-0,8% H2SO4. Содержание последней в CrO3 необходимо учитывать при составлении ванны, так как указанное выше количество серной кислоты в составе ванны (2,5 г на 1 л воды) включает также содержание серной кислоты в хромовом ангидриде. Излишнее или, наоборот, недостаточное содержание серной кислоты в ванне ухудшает условия выделения хрома из раствора.

Если хромовый ангидрид содержит повышенный процент серной кислоты, то его очищают путем осаждения хромовокислым или углекислым барием.

При прохождении электрического тока в ванне происходит частичное восстановление хромового ангидрида до Cr3O3, значительное увеличение содержания которого резко ухудшает течение электролиза и может привести к образованию не покрытых хромом пятен на поверхности хромируемого изделия. Поэтому содержание Cr2O3 не должно превышать 5—6% от общего содержания Cr2O3 B ванне.

Если анализ состава ванны покажет отклонение от указанной выше концентрации, то следует ввести в ванну дополнительно или серную кислоту (при снижении содержания H2SO4) или хромовый ангидрид при уменьшении содержания последнего. При падении содержания Cr3O3 ниже 3—4% следует пустить ванну на холостой ход до восстановления Cr2O3 до требуемой концентрации.

г) Режим хромирования. Удовлетворительная прочность сцепления частиц хрома с основным металлом и хорошая плотность покрытия достигаются: при температуре ванны 50—55° и плотности тока 25—30 а на 1 дц2.

Продолжительность выдержки инструмента в ванне зависит от задаваемой толщины покрытия хрома. В качестве ориентировочной нормы можно считать, что при указанном здесь режиме слой лучшего качества и большей прочности получается, если отложения хрома не превышают толщины 20—25 р в час.

После хромирования инструмент промывают сначала в теплой, а потом в холодной воде, протирают ветошью, бумажными отходами или опилками.

Ступенчатое хромирование. При повышении плотности тока сверх 30—40 а на 1 дц2 твердость отлагающегося слоя хрома дополнительно увеличивается, но одновременно возрастает его хрупкость. С целью использовать повышенную износоустойчивость такого твердого слоя, но вместе с тем устранить влияние его повышенной хрупкости, С.А. Скороходов и О.В. Ступишина предложили способ ступенчатого хромирования штампового инструмента, заключающийся в следующем. Хромирование выполняют при одной температуре, но при различной плотности тока. Инструмент загружают в ванну при температуре 60+2°; сначала плотность тока устанавливают, как и при режиме, указанном выше, 25—30 а на 1 дц2, что обеспечивает получение достаточно плотного! слоя, создающего прочное сцепление с основой. Затем плотность тока увеличивают до 100—120 а на 1 дц2 и при этом режиме производят дальнейшее хромирование. Частицы хрома, отлагающиеся при такой плотности тока, имеют повышенную твердость. Однако, поскольку в данном; случае этот твердый слой откладывается на более мягком подслое, то опасность скалывания его в работе уменьшается, а износоустойчивость инструмента я его стойкость возрастают. С.А. Скороходов и О.В. Ступишина указывают, что принудительный «скачок» потенциала, создаваемый при этом режиме в результате резкого изменения плотности тока в ходе процесса, способствует увеличению числа центров кристаллизации, скорость зарождения которых опережает рост образующихся кристаллов хрома. Произведенный авторами микроанализ слоя осажденного хрома показал, что при обычном режиме хромирования с сохранением постоянной плотности тока в течение всего процесса создается крупнокристаллическая структура с сеткой трещин по границам зерен, в то время как при ступенчатом режиме хромирования образуется мелкое однородное зерно. Изделия, хромированные по обычному режиму, после погружения их на 24 часа в 3%-ный водный раствор поваренной соли, показали очаги ржавчины, а изделия, прошедшие ступенчатое хромирование, не имели следов коррозии. Вытяжные штампы, хромированные ступенчатым способом, получают, по данным С.А. Скороходова и О.В. Ступишиной, более высокую стойкость в работе, чем штампы, прошедшие обычный режим хромирования.

Общая толщина покрытия при ступенчатом хромировании вытяжных штампов может быть несколько больше, чем при обычном хромирований, и должна составлять, по данным этих авторов, в зависимости от размера штампа примерно 10—40 u. Расчет продолжительности ступенчатого хромирования штампов холодной вытяжки приведен в табл 60.

Покрытие, полученное по способу ступенчатого хромирования, должно иметь блестящую зеркальную поверхность.

д) Получение размерного хромирования. Для улучшения рассеивающей способности хромовых электролитов и более равномерного распределения хрома на поверхности изделий сложной формы обычно при хромировании применяют свинцовые аноды с медным сердечником, имеющие примерный контур изделия, или же устанавливают специальные проволочные экраны. При размещении анодов и экранов и подборе их формы можно рекомендовать выполнение следующих правил.

Расстояние анода от хромируемой поверхности крупных изделий должно быть в пределах 8—15 мм. Расположение анода на более близком расстоянии, если это не вызывается формой или размером изделия (например, в изделиях с отверстиями небольшого диаметра), понижает рассеивающую способность хрома.

При хромировании отверстий диаметром до 10 мм П.М. Стихно рекомендует применять аноды диаметром, равным одной трети диаметра отверстия. Применение более тонких анодов приводит, по его наблюдениям, к образованию слоя, выпуклого по высоте, а применение более толстого анода — к созданию вогнутого слоя.

При хромировании отверстий прямоугольного сечения П.М. Стихно рекомендует применять последовательное хромирование, при котором сначала хромируют две противоположные стенки, а другие две закрывают листовым целлулоидом. После этого хромируют другие две стенки, в то время как стенки, прошедшие хромирование, в свою очередь закрывают целлулоидом. Одновременное хромирование всей поверхности отверстия с помощью анода прямоугольного сечения образует неравномерный слой хрома, так как хром плохо осаждается в углах.

При хромировании плоскостей, расположенных под углом, П.М. Стихно также рекомендует производить хромирование в два приема, последовательно закрывая одну из сторон цапонным лаком или целлулоидом.

Хромирование отверстий фигурного сечения анодами, имеющими такую же форму, как и отверстие, может создать, как указывает П.М. Стихно, неравномерное осаждение слоя хрома, так как против выступающих участков отверстия располагается относительно большая поверхность анода. Для получения равномерного слоя рекомендуется эту «излишнюю» поверхность анода изолировать цапонным лаком.

При хромировании более сложного инструмента, например, метчиков, надо применять специальные экраны. Д.М. Васильев рекомендует, кроме того, при изготовлении и шлифовке метчиков коррегировать их профиль на величину искажения угла при хромировании. Для метчиков, обрабатывающих алюминиевые сплавы при половине угла профиля 30°, величину искажения, по данным Д.М. Васильева, можно принимать 10'.

На одном из заводов инж. Рожков осуществил успешно хромирование метчиков диаметром 10—30 мм, применив следующий режим хромирования в ванне емкостью 100 л при силе тока 45—60 а, температуре 50—55° и напряжении 9—11 в. Аноды (из сплава 94% свинца и 6% сурьмы) устанавливают под углом 90° и перпендикулярно режущей грани метчика и располагают их на расстоянии 10 мм от режущей грани. Во избежание отложения более толстого слоя хрома на выступающих режущих гранях применяют экраны из медной проволоки диаметром 0,8—0,1 мм, которые протягивают строго параллельно вдоль длины метчика на расстояний 2—3 мм от его режущих граней. Толщина слоя хрома должна составлять 2—3 u на сторону. Опыт завода показал, что применение этого способа хромирования позволяет получить однородный, достаточно плотный и равномерный по толщине слой хрома, что дает повышение стойкости метчиков, изготовленных из стали У12, и У10, в два-три раза.

Для получения более равномерного слоя хрома на поверхности изделий сложной формы В.И. Лайнер и Н.Т. Кудрявцев рекомендуют также применять ванну с несколько пониженным содержанием серной кислоты, а именно с отношением CrO3/SO4 = 200.

Далее, при конструировании инструмента, подлежащего хромированию, надо, если это допускается условиями работы, заменять острые и прямые углы закруглениями и фасками.

Д.М. Васильев указывает также, что установка в мастерской нескольких ванн при плохой изоляции между ними создает условия для взаимного воздействия ванн, что ухудшает получение размерного хромирования.

е) Хранение и эксплуатация хромированного инструмента. Чтобы избежать откалывания покрытия, надо бережно обращаться с хромированным инструментом: его нельзя складывать в кучи, бросать и т. д. Нельзя также допускать износ хромированного инструмента в работе сверх установленных норм, так как чрезмерный износ не позволит восстановить его до прежних размеров.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: