Восстановление изношенных деталей электролитическими покрытиями имеет ряд преимуществ перед наплавкой металлов: простота и доступность оборудования; так как деталь практически не нагревается, в металле не происходит структурных изменений. Процесс позволяет восстанавливать детали с малыми износами и получать износостойкие покрытия, легко поддается механизации и автоматизации. Недостаток процесса — большая трудоемкость, что ограничивает его использование для восстановления деталей с большими износами. Наиболее широко применяют хромирование и железнение, реже — меднение, цинкование и никелирование.

Хромирование. Электролитические покрытия хромом обладают высокой твердостью и износостойкостью. Кроме того, они стойки к коррозии. Поэтому хромированием восстанавливают износостойкие поверхности с небольшими износами (плунжерные пары, поршневые пальцы, золотниковые пары и др.). Применяют его для декоративных целей и защиты от коррозии.

Аноды изготавливают из чистого свинца или сплава свинца и сурьмы (они не растворяются). Хромируемую деталь подвешивают к катоду. В качестве электролита используют хромовую кислоту, получаемую из хромового ангидрида и серной кислоты. Наибольший выход по току при соотношении хромового ангидрида и серной кислоты 100 : 1.

Концентрация хромового ангидрида в электролите изменяется в пределах от 150 до 350 г/л. Плотность тока от 15 до 100 А/дм2, напряжение 6…9 В и температура процесса 40…65 °С.

Хромирование выполняют в ваннах, облицованных с внутренней стороны рольным свинцом, винипластом, кислотостойкими плитами, полихлорвиниловым лаком, кислотостойкой эмалью и т. д. Стенки ванны делают двойные, а пространство между ними заполняют водой или маслом. Конструкция ванн должна предусматривать фильтрацию электролита и вытяжку продуктов его испарения.

Электролитический хром — металл серебристо-белого цвета с голубым оттенком твердостью до 1200 НВ. Качество хромового покрытия во многом зависит от подготовки поверхности к хромированию и режима процесса. Подготовку поверхности деталей к хромированию выполняют в следующем порядке.

Очистка от грязи, масла и других загрязнений происходит в моечных растворах.

Механическая обработка проводится для получения правильной геометрической формы детали, что обеспечивает равномерный слой осаждаемого хрома. Овальность, конусность и огранку изношенной детали устраняют шлифованием, полированием, притиркой, растачиванием и т. п.

Рис. 1. Схема процесса электролитического наращивания металлов:
1 — источник тока; 2 — ванна; 3 — катод; 4 — анод.

Обезжиривание поверхностей возможно химическое, электролитическое и при помощи ультразвука. Обычно применяют электролитическое обезжиривание в ванне с щелочным раствором при плотности тока 5… 15 А/дм2, температуре электролита 60…70°С в течение 2…3 мин на катоде и 1…2 мин на аноде. После обезжиривания поверхности детали, не подлежащие хромированию, изолируют перхлорвиниловым лаком, винипластом, целлулоидом, клеями типа БФ и т. п.

Декапирование (травление) восстанавливаемой поверхности необходимо для улучшения прочности сцепления осаждаемого хрома.

Деталь завешивают на анод в хромовом электролите, процесс ведут в течение 30…90 с при плотности тока 25…40 А/дм2. Хромирование деталей проводят в электролите состава: 150…350 г/л хромового ангидрида и 1,5…3,5 г/л серной кислоты. Режим: плотность тока 40… 100 А/дм2, температура электролита 50…65 °С. Среднее значение выхода по току при хромировании составляет 13…15%, а скорость отложения хрома — 0,03…0,06 мм/ч.

Пористое хромирование. Из-за плохой смачиваемости гладкой поверхности осаждаемого хрома износостойкость ее снижается. Поэтому при восстановлении деталей, работающих в условиях повышенного удельного давления, высокой температуры и недостаточного смазывания (поршневые кольца, гильзы цилиндров двигателей и др.), применяют пористое хромирование. Пористость поверхности получают механическим, химическим или электролитическим способом.

При механическом способе на поверхность восстанавливаемой детали до хромирования наносят углубления в виде пор или каналов обработкой резцом, шлифованием, накаткой специальным роликом, пескоструйной или дробеструйной обработкой. При последующем хромировании нанесенные неровности воспроизводятся и подготовленный рельеф поверхности сохраняется.

При химическом способе пористость на хромовом покрытии получают при травлении в соляной или серной кислоте.

При электролитическом, наиболее распространенном способе получения пористого хрома детали подвергают анодной обработке в электролите такого же состава, как при хромировании. Пористость создается сеткой микроскопических трещин, появляющихся вследствие различной скорости растворения хрома. Время получения пористой хромированной поверхности 8…12 мин.

Хромирование в проточном электролите. Восстановление хромированием крупногабаритных деталей сложной формы вызывает большие трудности, связанные с изоляцией мест, не подлежащих покрытию, сложностью конструкции подвесных устройств, необходимостью иметь ванны больших размеров и быстрым загрязнением ванны. Размеры таких деталей восстанавливают нанесением покрытия безванным способом. Безванное хромирование заключается в том, что в зоне нанесения покрытия создают местную ванну, в которую непрерывно подают электролит. Этим способом восстанавливают коленчатые валы, посадочные места под подшипники в корпусах коробок передач и другие детали.

Недостатки хромовых покрытий — низкий выход по току, малая скорость осаждения хрома, большая трудоемкость процесса и высокая стоимость.

Делезнение в ремонтной практике находит более широкое применение, чем хромирование. Железнением восстанавливают стальные и чугунные детали (посадочные места под подшипники, шатуны и др.) с износами, достигающими 1 мм и более.

В отличие от хромирования при железнении применяют растворимые аноды из малоуглеродной стали. Их площадь должна быть в 2 раза больше покрываемой поверхности. В качестве электролитов наибольшее применение получили горячие и холодные растворы хлористого железа.

Горячие электролиты с температурой более 50 °С неудобны в эксплуатации из-за дополнительных расходов на подогрев и контроль температуры, но они производительнее и дают лучшие покрытия.

Ванны для железнения аналогичны ваннам, применяемым для хромирования. При железнении в горячем электролите (до 90 °С) внутреннюю поверхность ванны облицовывают кислотоупорными материалами: эмалью, эбонитом, винипластом и т. п.

Подготовка поверхности детали для железнения в основном такая же, как и для хромирования. Качество покрытия во многом зависит от состава электролита и режима процесса.

Из горячих электролитов наибольшее применение получил электролит состава: хлористое железо 200…500 г/л, хлористый натрий (поваренная соль) 100 г/л, кислотность (рН) 0,8…1,2.

Режим железнения: плотность тока 10…50 А/дм2, температура 70. 80 °С.

Холодные электролиты (до 50 °С) удобнее, более устойчивы к окислению, но менее производительны.

Из холодных электролитов перспективны электролиты и режимы, предложенные Кишиневским СХИ. Характеристики одного из них: хлористое железо 400…600 г/л, аскорбиновая кислота 0,5…2,0 г/л, кислотность (рН) 0,5…1,3. Режим железнения: плотность 10… 40 А/дм2, температура 20…50 °С.

Местное железнение применяют для восстановления посадочных поверхностей корпусных деталей. Поверхность детали, подготовленную к железнению, травят 20…30%-ным раствором соляной кислоты и промывают. Затем монтируют местную «ванну», состоящую из резиновой прокладки толщиной 3…5 мм и диаметром на 20…30 мм больше восстанавливаемого отверстия. На резиновую прокладку устанавливают алюминиевую или стальную крышку 3 и прижимают их распорной гайкой 4 к отверстию. Устанавливают электрод из малоуглеродистой стали и заливают электролит: серная кислота 450 г/л и сернокислое железо 20 г/л. Подключают деталь к аноду и при плотности тока 20…

А/дм2 и температуре электролита 20…25°С в течение 1…2 мин проводят анодное травление. Затем этот электролит удаляют резиновой грушей, промывают поверхность отверстия холодной водой, заливают состав горячего (подогретого до 70…80°С) или холодного электролита, меняют клеммы и ведут процесс железнения до необходимой толщины.

После железнения детали промывают горячей водой и нейтрализуют в течение 3…4 мин в горячем растворе (60…70 °С) такого состава: едкого натра 20…30 г/л, жидкого стекла 10…20 г/л и кальцинированной соды 25…30 г/л. При местном железнении деталь нейтрализуют 10%-ным раствором едкого натра.

Для интенсификации процесса электролиза при холодном железнении вместо постоянного тока используют различные формы переменного тока. Наиболее эффективное воздействие оказывает асимметричный переменный ток, у которого амплитуда прохождения прямого импульса тока, когда происходит осаждение металла, в несколько раз (8… 12) больше амплитуды прохождения обратного импульса тока, когда возможно растворение осажденного металла. Использование асимметричного переменного тока повышает производительность процесса в несколько раз и улучшает свойства наращиваемого металла.

Преимущества железнения по сравнению с хромированием: более высокая скорость отложения электролитического слоя (до 0,4 мм/ч), высокий выход по току (80…95%), возможность регулирования твердости покрытия в широких пределах (от НВ 150 до НВ 600), дешевизна и доступность применяемых исходных материалов.

Недостатки процесса: нестабильность по кислотности электролита, необходимость подогрева при горячем осталивании, большая трудоемкость.

Электролитическое натирание — один из способов нанесения покрытий вневанным способом.

Рис. 2. Приспособление для мес-тного железнения:
1 — анод; 2 — резиновая прокладка; 3 — крышка; 4 — распорная гайка.

Рис. 3. Схема процесса электролитического натирания:
1 — резервуар для электролита; 2 — кран; 3 — анод; 4 — тампон; 5 — рукоятка; 6 — штекер; 7 — деталь; 8 — ванна.

Анодом служит угольный стержень, обернутый специальным адсорбирующим материалом и образующий тампон. Электролит поступает из резервуара и в течение всего процесса подпитывает тампон. Расход электролита регулируют краном. Непрерывное поступление электролита на анодный тампон и перемещение анода по покрываемой поверхности детали дают возможность применять высокую плотность тока и обеспечивают повышенную производительность.

Подготовка поверхности для натирания такая же, как при ванном способе. Электролитическое натирание успешно используют для восстановления деталей типа валов, а также отверстий в корпусных деталях. Поверхности, восстанавливаемые этим способом, могут быть покрыты хромом, железом, никелем, цинком и другими металлами.