admin / 04.06.2019

Хромированное покрытие

masterok

1 – стеклянная емкость (банка). 2 – анод (или аноды). 3 – хромируемая деталь (катод). 4 – раствор электролита.

Вот такая практическая тема в июльском столе заказов, а озвучит нам ее dr_axon : Хромирование. Вот нравится, когда на машинах-мотоциклах много всяких таких блестючих штук. А можно все это делать в домашних условиях, или обязательно нужны мощности промышленных предприятий?

Электрохимический процесс покрытия деталей в гальванической ванне, заполненной, например, разбавленным сульфатным электролитом. В качестве емкости подойдет стеклянная банка, электролит следующего состава: СrO3 – 150 г/л, H2SO4 – 1,5 г/л. Готовить на дистиллированной воде. Воду нагревать до 70 °С и в 2/3 объема растворяют СrO3. Затем доливают воду и перемешивают. Проводят анализ раствора на содержание в нем ионов SO4, в двуокиси хрома они присутствуют в виде примесей. После добавления необходимого количества H2SO4 электролит нужно проработать при t = 45-50 °С. Катодная плотность тока от 4 до 6 а/дм2. Время 4-6 часов – вполне достаточно для накопления в растворе ионов Сr. Электролит меняет цвет от темно-красного до темно-коричневого. Катод – стальная пластинка. Анод – из свинца. Затем идет процесс отстаивания. К пробному хромированию приступают через сутки. Электролит нагревают до 50 °С и выдерживают при этой температуре 3 часа. Затем завешивают пробную латунную деталь под током. Через час проверяют качество покрытия.

Кристаллики должны быть блестящими, а механические свойства таковы, что инструмент из режущей стали не оставляет следов. Если покрытие мягкое, то нужно провести дополнительную проработку в течение 2-х часов, с пробным хромированием. После хромирования детали подлежат обязательному кипячению в течение 1-1,5 часов в большом объеме воды. Затем 3 часа в сушильном шкафу при t = 130°С. Затем следует шлифование.

Аноды из сплава: Pb = 81-86%, Sn = 10-15%, Sb = 4% или чисто свинцовые. Во избежание окисления, аноды лучше опустить в подогретую воду и хранить до сборки приспособления. Если этого не было сделано, то с поверхности анодов нужно удалить корку, опустив их на 40 минут в электролит следующего состава: 100 г/л сегнетовой соли и 80 г/л NaON. Затем протереть тряпочкой.

Занятия модельной гальванотехникой начните с изготовления ванны. Прежде всего подберите кастрюлю на 10 л и трехлитровую стеклянную банку. Емкости меньшего размера лучше не применять — это может усложнить регулировку параметров процесса, да и при приведенных величинах объема ванны хватает лишь для хромирования 6—8 гильз цилиндров.

Склеив из 1—1,5 мм фанеры корпус, соберите ванну согласно приведенному рисунку и закройте все фанерным кольцом. Работа над ванной заканчивается вытачиванием крышки кастрюли и монтажом на ней ТЭНов и контактного градусника.
Теперь — электрооборудование. Для питания ванны можно использовать любой источник постоянного тока с подключенным на выходе электролитическим конденсатором 80 000 мкф X 25 В. Провода питания должны иметь сечение не меньше 2,5 мм2. Регулятором силы тока, заменяющим регулятор напряжения, может служить секционный реостат. Он включается последовательно с гальванической ванной и состоит из параллельных, включаемых однополюсными рубильниками секций. Каждая последующая имеет сопротивление вдвое больше предыдущей. Число таких секций 7—8.
На передней панели блока питания установите две розетки на 15 А, одну — нормальной полярности, другую — обратной. Это позволит быстро провести анодную обработку детали и перейти на хромирование простым переставлением вилки. Розетки с тремя выходами, чтобы не ошибиться в полярности (подключаются, конечно, только два гнезда).

Для поддержания постоянной температуры электролита ванна снабжается контактным градусником. Напрямую управлять работой ТЭНов он не может из-за больших токов, поэтому потребуется собрать несложное устройство, схема которого приведена на рисунках.

Электролитическая ванна:

1 —внутренний корпус (кастрюля объемом 10 л), 2 — корпус (фанера толщиной 1 — 1,5 мм), 3 — теплоизоляция (стеклоткань), 4 — теплоизолирующий слой (асбестовая крошка, песок, стекловата), 5 — трубчатый электронагреватель ТЭН, 6 — контактный градусник, 7 — трехлитровая стеклянная емкость (банка), 8-крышка (дельта-древесина).

Схема управляющего устройства.

Детали терморегулятора: транзисторы МП13 — МП16, МП39—МП42 (VТ1); 213—217 (VТ2) с любыми буквенными обозначениями; резисторы МЛТ-0,25, диод— Д226, Д202—Д205; реле —ТКЕ 52 ПОДГ или ОКН паспорт РФ4.530.810.
Наладка терморегулятора: если при закорачивании точек 1—2 реле не срабатывает, соединяют эмиттер и коллектор VII. Включение реле указывает на неисправность или малый коэффициент усиления VТ1. В противном случае неисправен транзистор VТ2 или он имеет недостаточный коэффициент усиления.
Собрав и наладив устройство ванны, можно приступать к приготовлению электролита. Для этого необходимо:
— налить в банку чуть больше половины подготовленной дистиллированной воды, подогретой до 50°,
— засыпать хромовый ангидрид и размешать,
— долить воду до расчетного объема,
— влить серную кислоту,
— проработать электролит 3—4 ч из расчета 6—8 А г/л.

Последняя операция нужна для накопления небольшого количества ионов Сr3 (2—4 г/л), присутствие которых благоприятно сказывается на процессе осаждения хрома.

СОСТАВЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Хромовый ангидрид — 250 г/л или 150 г/л
Серная кислота — 2,5 г/л или 1,5 г/л

НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЖИМАХ ХРОМИРОВАНИЯ!

Процесс хромирования в сильной степени зависит от температуры электролита и плотности тока. Оба фактора влияют на внешний вид и свойства покрытия, а также на выход хрома по току. Необходимо помнить, что с повышением температуры выход по току снижается; с повышением плотности тока выход по току возрастает; при более низких температурах и постоянной плотности тока получаются серые покрытия, а при повышенных — молочные. Практическим путем найден оптимальный режим хромирования: плотность тока 50—60 А/дм2 при температуре электролита 52° — 55° ±1°.
Чтобы быть уверенным в работоспособности электролита, в приготовленной ванне можно покрыть несколько деталей, подобных по форме и размерам рабочим образцам. Подобрав режим и узнав выход по току простым замером размеров до и после хромирования, можно приступать к покрытию гильз.
По предложенной методике накладывают хром на стальные, бронзовые и латунные детали. Подготовка их заключается в промывке поверхностей, подлежащих хромированию, бензином и затем мылом (с помощью зубной щетки) в горячей воде, зарядке в оправку и размещении в ванне. После погружения в электролит нужно подождать 3—5 с и затем включить рабочий ток. Задержка нужна для того, чтобы деталь прогрелась. Одновременно происходит активирование поверхности деталей из латуни и меди, так как эти металлы хорошо травятся в электролите. Однако больше 5 с ждать не следует — в составе этих металлов есть цинк, присутствие которого в электролите недопустимо.

ХРОМИРУЕМ АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

На процессах нанесения хрома на алюминиевые сплавы нужно остановиться особо. Выполнение таких покрытий всегда сопряжено с рядом трудностей. Прежде всего это необходимость предварительного нанесения промежуточного слоя.
Сплавы алюминия, содержащие большое количество кремния (до 30%, сплавы марок АК12, АЛ25, АЛ26, САС-1), можно хромировать следующим образом:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ХРОМОВОГО АНГИДРИДА
СгОа В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УДЕЛЬНОГО ВЕСА РАСТВОРА

— промывка детали в бензине,
— промывка в горячей воде со стиральным порошком или мылом,
— обработка детали в растворе азотной и плавиковой кислот (отношение 5:1) в течение 15—20 с,
— промывка в холодной воде,
— установка детали на оправке и хромирование (загрузка в ванну под
током!).
Другое дело, если необходимо по¬крыть хромом сплав АК4-1. Его удается отхромировать только с помощью промежуточного слоя. К таким методам относятся: цинкатная обработка; по подслою никеля; через соль никеля; через анодную обработку детали в растворе фосфорной кислоты.
Во всех случаях детали подготавливают следующим образом:
— шлифование (и притирка);
— очистка (удаление жировых отложений после шлифовки в бензине
или трихлорэтилене, затем в щелочном растворе),
— промывка в проточной холодной и теплой (50—60°) воде,
— травление (для удаления частиц, оставшихся на поверхности после
шлифовки и притирки, а также для улучшения подготовки поверхности
детали к нанесению хрома).
Для травления используется раст¬вор едкого натра (50 г/л), время обработки 10—30 с при температуре раствора 70—80°.
Для травления сплавов алюминия, содержащих кремний и марганец, лучше использовать такой раствор, в весовых частях:
азотная кислота (плотность 1,4)—3,
плавиковая кислота (50%) — 1.
Время обработки деталей 30—60 с при температуре раствора 25—28°. После травления, если это гильза цилиндра, ее надо немедленно промыть в проточной воде и на 2—3 с опустить в раствор азотной кислоты (50%) с последующей промывкой водой.

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ

Цинкование

Алюминиевые изделия при комнатной температуре опускают на 2 мин в раствор (едкий натр 400 г/л, сернокислый цинк 120 г/л, соль Рошеля 5—10 г/л. Или: едкий натр 500 г/л, окись цинка 120—140 г/л) при постоянном его перемешивании. Покрытие, достаточно равномерное и имеет серый (иногда голубой) цвет.
Если цинковое покрытие легло неравномерно, деталь опускают в стравливающий 50-процентный раствор азотной кислоты на 1—5 с и после промывки повторяют цинкование. Для магнийсодержащих сплавов алюминия двойное цинкование обязательно. Нанеся второй слой цинка, деталь промывают, заряжают в оправку и под током (без подачи напряжения цинк успевает частично раствориться в электролите, загрязняя его) устанавливают в ванне. Предварительно оправка с деталью погружается в стакан с водой, нагретой до температуры 60°. Процесс хромирования обычный.

Никелирование (химическое)
Если цинк не ложится на алюминий (наиболее часто это происходит на сплаве АК4-1), можно попытаться нанести хром через никель. Порядок работы таков:
— притирка поверхности,
— обезжиривание,
— травление 5—10 с в растворе
азотной и плавиковой кислот, смешанных в соотношении 3:1,
— никелирование.
Последняя операция—в растворе следующего состава: сернокислый никель 30 г/л, гипофосфит натрия 10—12 г/л, уксуснокислый натрий 10—12 г/л, гликоколь — 30 г/л. Составляется он сначала без гипофосфита, который вводится перед никелированием (с гипофосфитом раствор долго не хранится). Температура раствора при никелировании 96—98°. Можно использовать раствор и без гликоколя, тогда температура должна быть снижена до 90°. За 30 мин на деталь осаждается слой никеля толщиной от 0,1 до 0,05 мм. Посуда для работ — только стеклянная или фарфоровая, так как никель осаждается на все металлы восьмой группы периодической таблицы. Хорошо поддаются никелированию латунь, бронза и другие медные сплавы.
После осаждения никеля проводится термообработка для улучшения сцепления с основным металлом (200—250°, выдержка 1—1,5 ч). Затем деталь монтируется на оправке для хромирования и опускается на 15— 40 с в раствор 15% серной кислоты, где обрабатывается обратным током из расчета 0,5—1,5 А/дм2. Происходит активирование никеля, удаляется окисная пленка, и покрытие приобретает серый цвет. Кислота должна применяться только химически чистая (в самом крайнем случае аккумуляторная). Иначе никель приобретает черный цвет, и хром на такую поверхность никогда не ляжет.
После этого оправку с деталью загружают в ванну хромирования. Вначале дают ток в два раза больший, затем в течение 10—12 мин его уменьшают до рабочего.
Дефекты химического никелирования:
— никелирование не происходит:т деталь не прогрелась, следует подождать некоторое время,
— пятна на поверхности (характерно для АК4-1): плохая термообработка детали, нужно ее термообработать при 200—250° в течение 1,5—2 ч.
Удаление никеля с алюминиевых сплавов можно производить в растворе азотной кислоты.
Иногда в процессе никелирования происходит саморазряд — выпадение порошкообразного никеля. В этом случае раствор выливают, а посуду обрабатывают раствором азотной кислоты для удаления с ее поверхности никеля, который будет мешать осаждению на детали.
Хотелось бы отметить, что никель-фосфор сам по себе обладает весьма интересными свойствами, не присущими хромовым покрытиям. Это равномерность слоя на поверхности деталей (после осаждения доводки не требуется); высокая твердость после термообработки (режим 400° в течение часа дает твердость покрытия НУ 850—950 и больше); низкий коэффициент трения по сравнению с хромом; очень незначительное расширение; высокий предел прочности при растяжении.
Никель-фосфор без дальнейшего нанесения хрома может использоваться не только как промежуточное покрытие на гильзах, но и как рабочее, снижающее трение и износ, для золотников и поршневых пальцев. После двух лет активной эксплуатации двигателя с деталями подобной отделки на них отсутствовала явная выработка, характерная для стальных каленых поверхностей.

Нанесение хрома через соль никеля
Весь процесс сводится к следующему:
— травление в растворе едкого натра (50 г/л, т=80°, 20 с),
— промывка в проточной воде,
— нанесение 1-го промежуточного слоя (хлористый никель, 1 мин),
— стравливание промежуточного слоя в растворе азотной кислоты (раствор кислоты 50%, 1 мин),
— нанесение 2-го промежуточного слоя (хлористый никель, 1 мин),
— промывка водой,
— травление (азотная кислота 50%, 15 с),
— промывка в проточной воде,
— загрузка в ванну хромирования под током.

Нанесение хрома через анодную обработку
Вместо промежуточных слоев можно выполнять анодную обработку в растворе 300—350 г/л фосфорной кислоты при температуре 26—30°, напряжении на зажимах 5—10 В и плотности тока 1,3 а/дм2. Ванну сле¬дует охлаждать. Для сплавов, содержащих медь и кремний, применяют раствор 1 50—200 г/л фосфорной кислоты. Режим — 35°, время обработки 5—15 мин.
После анодной обработки следует провести кратковременную катодную обработку в щелочной ванне, которая частично снимает оксидный слой. Как показали исследования, в процессе анодной обработки алюминиевых сплавов в фосфорной кислоте на деталях образуется шероховатая поверхность, которая способствует прочному сцеплению наносимого впоследствии покрытия.

ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, ОПРАВКИ

Хромирование гильзы

Для выполнения работ с гильзой цилиндра изготавливается оправка. Ее устройство понятно из приведенного рисунка, остановимся лишь на отдельных деталях.
Анод — стальная шпилька; с одного ее конца на длине 50—60 мм наплавляется свинец с сурьмой (7—8%). Свинец протачивается по наружному диаметру до 6 мм (для гильз рабо¬чим 0 15 мм). С другой стороны шпильки нарезается резьба для фиксации провода.
Катодом служит кольцо с внутренним диаметром, на 0,5 мм превышающим внутренний размер гильзы. В него вчеканивается отрезок изолированного провода. Медные и латунные проводники лучше не использовать — электролит растворяет их, и контакт может быть нарушен.Перед монтажом оправки в ванне полезно проверить надежность контактов тестером.

Оправка для хромирования гильзы цилиндра:
1 — крышка (винипласт), 2 — верх¬няя часть оправки (фторопласт), 3 — нижняя часть оправки (фторо¬пласт), 4 — анод (сталь), 5 — катод, 6 — сквозное окно для прохода электролита, 7 — покрываемая гильза, 8 — насадка-изолятор.

Оправка для хромирования вала и поршневого пальца:
1 — анод, 2 — катод, 3 — коленвал, 4 — конусная оправка, 5 — поршневой палец.

Хромирование стальных деталей
(коленвал, палец кривошипа, палец поршня, обоймы подшипников)
Хромирование стальных деталей ведется по следующей технологии:
— удаление жировых пятен с помощью бензина,
— промывка в горячей воде с мылом,
— обработка детали обратным током в течение 2—3 мин,
— переключение в режим хромирования с током, в 2—2,5 раза большим расчетного, и постепенное снижение тока в течение 10—15 мин.
Расчетный ток определяется пе¬ремножением площади хромируемой поверхности на ток процесса. Для стали последняя величина — 50 А/дм 2. При хромировании, например, посадочного места под коренной подшипник на коленвале двигателя КМД-2,5 расчетный ток будет равен 0,03 дм2Х50 А/дм 2= 1,5 А.
Для хромирования пальца кривошипа понадобится новая оправка. Как и при обработке коленвала, все открытые участки поверхности закрываются клеем «АГО». Анод вытачивается из стали с последующей заливкой свинцом и расточкой отверстия под палец. Применение стальной детали объясняется необходимостью обеспечить надежный контакт — в свинце резьбовые соединения ненадежные. Расчеты токов аналогичны. Работа проводится в оправке вала с помощью специальной насадки.
Практически ничем не отличается хромирование подшипников. Единственное — для предохранения внутренней части детали ее заполняют солидолом или другой консистентной смазкой, которая после нанесения покрытия вымывается бензином.

Оправка для хромирования внешней обоймы шарикоподшипника:
1 — корпус оправки подшипника,
2 — шарикоподшипник, 3 — фигурная гайка, 4 — анод (свинец), 5 —
центральная часть оправки для хромирования, 6 — катод (сталь), 7 —
крышка, 8 — сквозное окно для прохода электролита.

ДЕФЕКТЫ ХРОМИРОВАНИЯ И ИХ ПРИЧИНЫ

1. Хром не оседает на изделие:
— плохой контакт у анода или катода,
— мало сечение проводников,
— на поверхности анода образовалась толстая пленка окислов (удаляется в растворе соляной кислоты),
— мала плотность тока,
— высока температура электролита,
— мало расстояние между электродами,
— избыток серной кислоты.
2. Покрытие отслаивается:
— плохое обезжиривание поверхности,
— нарушалась подача тока,
— колебание температуры или плотности тока.
3. На поверхности хрома — кратеры, отверстия:
— на поверхности детали задерживается водород — изменить подвеску так, чтобы газ свободно удалялся,
— на поверхности основного металла имеется графит,
— поверхность основного металла окислена, пориста.
4. На выступающих частях утолщенное покрытие:
— повышенная плотность тока.
5. Покрытие жесткое, отслаивается:
— мала плотность тока, повышена температура электролита,
— в процессе хромирования изменялась температура электролита,
— в процессе шлифования изделие перегрелось.
6. Хром не оседает вокруг отверстий детали:
— большое выделение водорода — закрыть отверстия пробками из
эбонита,
— избыток серной кислоты.
7. На покрытии коричневые пятна:
— нехватка серной кислоты,
— избыток трехвалентного хроме
(более 10 г/л) — выдержать ванну под током без деталей, увеличив
поверхность анодов и уменьшив — катодов.
8. Мягкое «молочное» покрытие:
— высока температура электролита,
— мала плотность тока.
9. Покрытие матовое, неровное, трудно притирается:
— нехватка хромового ангидрида,
— велика плотность тока,
— нехватка серной кислоты,
— избыток трехвалентного хрома.
10. Покрытие пятнистое и матовое:
— в процессе хромирования прерывалась подача тока,
— изделие перед загрузкой было холодное.
11. В одних местах покрытие блестящее, в других матовое:
— велика плотность тока,
— низка температура электролита,
— неодинакова плотность тока на выступающих и углубленных частях
детали.

Оправка для хромирования пальца кривошипа:
1 — коленвал (он же катод), 2 — сквозное окно для прохода электролита, 3 — анод, 4 — винт крепления крышки, 5 — детали оправки (фто¬ропласт).

Концентрация хромового ангидрида в электролите контролируется с помощью ареометра. Концентрацию же серной кислоты удается определять лишь, к сожалению, косвенно, по качеству покрытия.
В процессе хромирования идет испарение электролита. В этих случаях доливают воду до нужного уровня. Делается это без установки деталей — возможно изменение температуры электролита.
После хромирования все изделия подвергают термообработке в течение 2—3 ч для удаления водорода, при температуре 150—170°. Все работы ведутся под вытяжным приспо¬соблением, в резиновых перчатках и в очках.

Есть один способ хромирования в домашних условиях, который не требует специальной ванны, очень компактен и позволяет контролировать качество поверхности уже в процессе хромирования. Речь идет о так называемой «гальванической кисти». Для ее изготовления понадобится щетина от обычной художественной или малярной кисти, пучок которой в диаметре будет составлять 2-2,5 см. Щетину плотно обматываем свинцовым проводом (сгодится и луженый медный) оставляя немного места для вставки в корпус. Корпус кисти изготовляется из оргстекла или аналогичного материала. Это пустотелый цилиндр или усеченный конус, с одного торца которого вставляется щетина, а на другом крепится диод Д303-Д305. Кроме того в корпусе есть отверстие, в которое заливается электролит.

Кроме этого нам нужен трансформатор на 12 вольт с током 0,8-1 А – пойдет китайский блок питания для мелких приемников. Плюс с трансформатора идет на анод диода, катод диода соединяется с обмоткой щетины. Минус – на зажим-крокодильчик, который будет крепиться на хромируемую деталь. (Кстати, в случае, если трансформатор заменить аккумулятором, то диод не нужен).

Перед хромированием детали обязательно нужно очистить и обезжирить. От качественности проведенной очистки полностью зависит качество покрытия. Итак, краску снимаем шкуркой, удаляем грязь, жир и ржавчину сначала механически, потом обезжириваем в растворе едкого натра (100-150 г), кальцинированной соды (40-50 г), канцелярского клея («жидкое стекло», силикатный клей – 3-5 г) на 1 литр воды. Обезжиривающий раствор нагревают до 80-100 градусов и, в зависимости от степени загрязненности, держим деталь от четверти часа до одного часа. Чем ровнее и чище поверхность, тем прочнее сцепка с покрытием.

Закрепив крокодильчик на детали, залив в кисть электролит, начинаем равномерно перемещать кисть по поверхности детали. Имейте в виду, что покрытие достаточной толщины получится, если пройтись по одному и тому же месту раз 20-25. Следите при этом за степенью расхода электролита и доливайте по мере расходования.

По окончании работ промойте деталь под проточной водой, отполируйте влажной тряпкой и снова промойте под водой. Просушите.

Вот рецепты электролитов в зависимости от задач (все в граммах!):

Электролит для меднения:
Медный купорос (сернокислая медь) 200
Серная кислота 50
Этиловый спирт или фенол 1-2

Электролит для никелирования:

Сернокислый никель 70
Сернокислый натрий 40
Борная кислота 20
Хлористый натрий 5

Электролит для хромирования:
Хромовый ангидрид 250
Серная кислота (уд. в. 1,84) 2,5

Электролит для цинкования:
Сернокислый цинк 300
Сернокислый натрий 70
Алюминиевые квасцы 30
Борная кислота 20

Электролит для серебрения:
Хлористое серебро свежеосажденное 3—15
Железосинеродистый калий 6—30
Сода кальцинированная 20—25

Электролит для золочения:
Хлорное золото 2,65
Железосинеродистый калий 45—50
Сода кальцинированная 20—25

Приготовляется электролит так: в 200-300 мл дистиллированной воды растворяем первое по рецепту вещество, потом второе, третье… и доливаем раствор до 1 литра (все той же дист. водой). Храните электролиты в хорошо укупоренных бутылках с притертыми пробками. Да, и учтите, что иногда нужен промежуточный слой – например, чтобы никелировать сталь, нужно сначала покрыть ее тонким слоем меди. То же относится к бронзе.

Промышленное применение

Хромированный колёсный диск

В промышленности хромирование используется для снижения трения, повышения износостойкости, повышения коррозионной стойкости. Этот процесс обеспечивает повышенную устойчивость стали к газовой коррозии (окалиностойкость) при температуре до 800 °C, высокую коррозионную стойкость в таких средах, как вода, морская вода и азотная кислота. Хромирование сталей содержащих свыше 0,3—0,4 %С, повышает также твёрдость и износостойкость. Твердость хрома составляет от 66 до 70 HRC. Толщина хромового покрытия обычно составляет от 0,075 до 0,25 мм, но встречаются и более толстые, и более тонкие слои. Поверхностные дефекты при хромировании усиливаются и поверхность подлежит последующей обработке, так как хромирование не дает эффекта выравнивания.

Хромирование деталей пар трения, работающих в жёстких условиях (поршневые кольца, зеркало цилиндра ДВС), как показала практика, требует создания покрытия с порами сравнительно крупного размера, способными удерживать масло. Без этого противоизносные и противозадирные свойства покрытия даже хуже, чем у нехромированной детали. Для расширения естественных канальцев на поверхности покрытия используется кратковременное электрохимическое травление обратным током (деталь-анод).

Хромирование используют для деталей паросилового оборудования, пароводяной арматуры, клапанов, вентилей патрубков, а также деталей, работающих на износ в агрессивных средах.

Чёрное хромовое покрытие, полученное в ванне специального состава (не путать с декоративной виниловой плёнкой), отличается большим светопоглощением в сочетании с гладкостью и используется там, где необходимо отсутствие бликов (оптические приборы, автомобильные детали в поле зрения водителя и т.п.)

В отдельных случаях хромирование применяется для ремонта деталей путём наращивания сопрягаемой поверхности в случае прослабленной посадки. В настоящее время может использоваться как «гаражная» или «холодная» альтернатива плазменному напылению металла, аналогичного материалу детали.

Технология

Типичными являются следующие растворы для хромирования:

  1. Шестивалентный хром, чей основной ингредиент — хромовый ангидрид.
  2. Трехвалентный хром, чей основной ингредиент — Сульфат хрома или хлорид хрома. Ванны с трехвалентным хромом используются довольно редко из-за ограничений, накладываемых на цвет, яркость и толщину покрытия.

Типичное содержание ванны с шестивалентным хромом:

  • Хромовая кислота: 225—300 g/l
  • Серная кислота: 2.25—3.0 g/l,
  • Температура: 45 — 60 °C
  • Плотность тока: 1.55—3.10 кА/кв.м. DC
  • Аноды: свинец, содержащий до 7 % олова или сурьмы

Нарушение состава и температуры ванны легко приводит к разнообразным дефектам покрытия (пятна, матовость, отслаивание), разрушению свинцовой футеровки ванны. При превышении плотности тока на краях и углах деталей могут образовываться наросты-дендриты разнообразной формы — «сувениры из гальванического цеха».

Нанесение хрома на самопассивирующиеся металлы (алюминий, титан) затруднено и требует тщательной предварительной очистки травлением или производится по подслою другого металла (медь, никель). Может потребоваться подключение источника тока до помещения детали в ванну.

Хромирование стали по подслою улучшает антикоррозионные свойства покрытия, перекрывая естественные микропоры хрома; в то же время подслой никеля образует с хромом гальваническую пару и может корродировать сам по себе вплоть до отслаивания хрома. Для закрытия пор хрома может применяться насыщение поверхности плёнки лаками или маслами, в том числе при повышенной температуре или под вакуумом.

Полученный на деталях слой хрома, как правило, сравнительно хрупок, и для улучшения его свойств может применяться термообработка в виде длительной выдержки при температуре порядка 200°C.

Электролитическое хромирование пластмасс производится по предварительно напылённому или осаждённому слою другого металла, например, меди.

ХРОМОПЛАСТЫ

Смотреть что такое «ХРОМОПЛАСТЫ» в других словарях:

  • ХРОМОПЛАСТЫ — (от хромо… и греч. plastos вылепленный) органоиды растительных клеток; содержат пигменты, преимущественно каротиноиды, придающие красную, желтую или оранжевую окраску осенним листьям, многим сочным плодам, корням моркови … Большой Энциклопедический словарь

  • хромопласты — пластиды желтого или оранжево красного цвета, образующиеся из лейкопластов и хлоропластов в результате накопления в их матриксе каротиноидов. Содержатся в клетках лепестков, плодов, осенних листьев и корнеплодов. В зависимости от формы накопления … Анатомия и морфология растений

  • хромопласты — (хромо… гр. plastes образующий) пластиды растительной клетки, содержащие различные пигменты; иногда хромопластами называют пластиды, окрашенные только в красный, оранжевый и желтый цвета ср. хлоропласты). Новый словарь иностранных слов. by… … Словарь иностранных слов русского языка

  • Хромопласты — Хромопласт (окрашенные пласты) окрашенные незелёные тела, заключающиеся в телах высших растений, в отличие от зелёных тел (хлоропластов). Xромопласты содержат лишь жёлтые, оранжевые и красноватые пигменты из ряда каротинов (см. хлорофилл).… … Википедия

  • Хромопласты — (окрашенные пласты) специально этим именем называются окрашенные не зеленые тела, заключающиеся в телах высших растений, в отличие от зеленых тел (хлоропластов). X. содержат лишь желтые, оранжевые и красноватые пигменты из ряда каротинов (см.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • хромопласты — ов; мн. (ед. хромопласт, а; м.). Биол. Тельца в протоплазме растительных клеток, содержащие различные пигменты, которые придают красную, жёлтую или оранжевую окраску осенним листьям, многим… … Энциклопедический словарь

  • хромопласты — chromoplastai statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Įvairių pigmentų nudažytos raudonos, geltonos ir oranžinės plastidės. atitikmenys: angl. chromoplasts rus. хромопласты … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

  • Хромопласты — (от Хромо… и греч. plastós вылепленный, оформленный) окрашенные внутриклеточные органеллы растительных клеток, тип пластид. Х. бывают шарообразными, веретеновидными, серповидными и неправильно многоугольными. Окраска (оранжевая, жёлтая… … Большая советская энциклопедия

  • ХРОМОПЛАСТЫ — (от хромо… и греч. plastos вылепленный), органоиды растит. клеток; содержат пигменты, преим. каротиноиды, придающие красную, жёлтую или оранжевую окраску осенним листьям, мн. сочным плодам, корням моркови … Естествознание. Энциклопедический словарь

  • хромопласты — хромопл асты, ов, ед. ч. аст, а … Русский орфографический словарь

Описание

Окраска хромопластов обусловлена наличием комбинации липофильных (жирорастворимых) пигментов — каротиноидов. Синие и фиолетовые (антоцианы) и жёлтые (антохлор) пигменты высших растений водорастворимы и накапливаются в клеточном соке вакуолей.

Хромопласты могут развиваться из хлоропластов, которые теряют хлорофилл и крахмал, что заметно при созревании плодов. Развитие хромопластов связано с активацией ферментов биосинтеза каротиноидов. Неактивные формы этих ферментов как правило присутствуют в строме, а активные формы локализуются в мембранах пластид, где также накапливаются липофильные предшественники каротиноидов.

Пожелтение листьев перед листопадом связано с разрушением хлорофилла и демаскированием уже накопленных в хлоропластах каротиноидов. При этом синтез каротиноидов de novo незначителен. Таким образом, изменение пластид при старении листьев отличается от активного перехода хлоропластов в хромопласты при созревании плодов или формировании окрашенных лепестков. В связи с этим хромопласты, образующиеся при стрессе или старении листьев в результате разрушения хлорофилла, называют геронтопласты.

Хромопласты могут дифференцировать непосредственно из пропластид.

Хромопласты могут редифференцироваться в хлоропласты, что часто наблюдается при освещении базальной части корнеплода моркови.

Хромопласты придают яркий цвет созревшим цветкам и плодам, что необходимо для привлечения насекомых-опылителей и животных, которые разносят их семена.

  1. 1 2 Veinard. Строение и функции пластид: хлоропласт, хромопласт, лейкопласт (рус.) (неопр.) ?. Дата обращения 30 января 2019.
  2. Хромопласты | Строение, функции и виды органелл. appteka.ru. Дата обращения 30 января 2019.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО СТАНДАРТАМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ. УПРОЧНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ
ИЗДЕЛИИ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ.
ДИФФУЗИОННОЕ ХРОМИРОВАНИЕ

РД 50-187-80

Москва
ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
1981

РАЗРАБОТАНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам, Министерством Гражданской авиации

ИСПОЛНИТЕЛИ

Г.Н. Дубинин, В.Н. Гурашев

ВНЕСЕНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам

Член Госстандарта В.Н. Шахурин

УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам 19 марта 1980 г. № 1227

РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Надежность в технике. Упрочнение стальных изделий
химико-термической обработкой.
Диффузионное хромирование

РД
50-187-80

РДМУ
Введены впервые

Утверждены Постановлением Госстандарта СССР от 19 марта 1980 г. № 1227, срок введения в действие установлен с 1 июля 1981 г.

Методические указания распространяются на изделия, изготовленные из сталей различного назначения, и устанавливают методы упрочнения поверхности стальных изделий с помощью диффузионного хромирования в порошках.

Методические указания предназначены для инженерно-технических работников промышленных предприятий и объединений, научно-исследовательских организаций, использующих процесс диффузионного хромирования в порошках.

1.1. Диффузионное хромирование — один из видов химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхности изделий хромом (общие принципы диффузионного хромирования приводятся в приложении 1).

1.2. При диффузионном хромировании в порошках достигаются:

высокая концентрация хрома на поверхности стальных изделий, изменяющаяся от 20 до 80 % в зависимости от химического состава хромируемой стали. При этом на поверхности изделия образуется диффузионный слой следующего состава: для низко-углеродистых сталей и железа — твердый раствор хрома в железе, для углеродистых и легированных сталей-карбиды хрома;

прочная связь диффузионного слоя с металлом основы;

равномерное покрытие всех частей поверхности изделий;

увеличение размеров изделий от 5 до 160 мкм;

толщина диффузионного слоя от 0,01 до 0,20 мм с поверхностной твердостью до H50 = 1800 кгс/мм2.

1.3. Диффузионное хромирование придает поверхностному слою изделий особые физико-химические свойства, позволяющие повысить ресурс изделий, работающих в условиях:

коррозии под напряжением в средах азотной и уксусной кислот, перекиси водорода, растворе поваренной соли, морской воды, топлив, содержащих серу и окислы ванадия;

износа при различных видах трения;

эрозии;

знакопеременных нагрузок;

ползучести при повышенных температурах;

термических ударов.

Кроме того, диффузионное хромирование позволяет улучшать магнитные характеристики электротехнических сталей.

1.4. Диффузионному хромированию подвергаются стальные изделия любой формы, позволяющей осуществить контакт с хромирующим порошком.

1.5. Шероховатость поверхности изделий после хромирования остается неизменной или несколько уменьшается.

1.6. Процесс диффузионного хромирования в порошках распространяется на все виды изделий мелкосерийного и единичного производства, подвергающихся поверхностному упрочнению.

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДИФФУЗИОННОГО ХРОМИРОВАНИЯ В ПОРОШКАХ

3.1. Диффузионное хромирование с применением порошковой смеси проводят по одному из вариантов технологии:

с применением контейнера с плавким затвором, который обеспечивает герметизацию реакционного пространства и позволяет производить нагрев при хромировании в обычных термических печах;

с применением контейнера без плавкого затвора при использовании специальных печей, где для защиты от окисления хромирующей смеси и изделий применяются инертные атмосферы (например, продукты диссоциации природного газа, аргон и др.).

3.2. Технологический процесс диффузионного хромирования состоит из:

приготовления порошков для хромирования;

подготовки изделий для хромирования;

загрузки изделий в контейнер;

проведения процесса хромирования;

выгрузки и очистки деталей после хромирования; использования отработанных порошков.

3.3. Для хромирования используют порошки, состав которых приводится в табл. 1.

Примечание. Допускается использование и других составов смесей, прошедших промышленное опробирование.

Таблица 1

Составы порошковых смесей для диффузионного хромирования

Номер смеси

Компоненты

Химическое обозначение

Стандарты на компоненты

Хром

ГОСТ 5905-79, от Х97 до Х99

Окись алюминия

43(45)

ГОСТ 8136-76, А1 и А2

Хлористый аммоний

7(5)

ГОСТ 2210-73, I и II сорт

Хром

ГОСТ 5905-79, от Х97 до Х99

Окись алюминия

ГОСТ 8136-76, А1 и А2

Йодистый аммоний

ГОСТ 3764-75, ч.д.а., ч.

Хром

ГОСТ 5905-79, от Х97 до Х99

Окись алюминия

ГОСТ 8136-76, А1 и А2

Йодистый аммоний

ГОСТ 3764-75, ч.д.а., ч.

Феррохром

ГОСТ 4757-79, от ФХ001 до ФХ100

Окись алюминия

45(47)

ГОСТ 8136-76, А1 и А2

Хлористый аммоний

5(3)

ГОСТ 2210-73, I и II сорт

Феррохром

ГОСТ 4757-79, от ФХ001 до ФХ100

Окись алюминия

ГОСТ 8136-76, А1 и А2

Йодистый аммоний

ГОСТ 3764-75, ч.д.а., ч.

Примечание. В скобках приведены возможные вариации компонентов смеси.

3.4. Компоненты, входящие в смеси для хромирования, измельчают (например, в шаровых мельницах) до размеров частиц 150 — 600 мкм. Посторонние примеси (бумага, дерево, металлические частицы и др.) в смесях, подготовленных для проведения процесса, не допускаются.

3.5. Перед употреблением хлористый и йодистый аммоний просушивают при температуре 130 — 150 °С в течение 1,5 — 2 ч с последующим охлаждением на воздухе. При хранении хлористого аммония более 5 суток операцию просушки повторяют. Окись алюминия следует прокаливать при температуре 600 — 700 °С в течение 2 — 3 ч.

3.6. Подготовленные компоненты смеси взвешивают на технических весах (с точностью 0,5 %) в соотношениях, приведенных в табл. 1, затем тщательно перемешивают до получения однородной массы, которую помещают в контейнер и прокаливают в течение 3 — 4 ч при температуре выбранного режима (разд. 4). После этого смесь пригодна для хромирования. При спекании частиц смеси ее дополнительно измельчают.

3.7. Смеси для хромирования используют многократно (до 30 раз). Расход хрома на 1 м2 поверхности составляет около 400 г (для режимов хромирования, приведенных в табл. 3). После трехкратного употребления производят активирование смеси путем добавления 3 % (весовых) хлористого аммония или 0,5 % (весовых) йодистого аммония. Куски смеси в случае агломерации порошка дополнительно измельчают (п. 3.4). После 6 — 8-кратного употребления смесь обогащают хромом в количествах, пропорциональных его расходу.

3.8. Хромированию подвергают изделия после механической обработки, имеющие сухую, чистую, обезжиренную поверхность без следов окисления. Обезжиривание производится любыми методами, например, с использованием растворителей.

3.9. Для хромирования используют контейнеры двух типов: с плавким и без плавкого затвора (п. 3.1). В качестве примера на черт. 2 — 4 приложения 2 приведены различные варианты контейнеров для хромирования.

3.9.1. Размеры и форму контейнеров подбирают в соответствии с габаритными размерами и формой изделий, подвергаемых хромированию, и нагревательных устройств. Контейнеры с плавким затвором изготовляют из жаростойких сталей или сплавов (например, Х23Н18). При применении контейнера без плавкого затвора в качестве материала контейнера могут использоваться и низколегированные стали. Контейнер, особенно при повторных употреблениях, обязательно контролируют на герметичность.

3.9.2. Для герметизации внутренней части контейнера плавкий затвор собирают в следующей последовательности:

засыпают в желоб плавкого затвора (черт. 1, 2 приложение 2) кварцевый песок (ГОСТ 2138-74) на 2/3 высоты;

устанавливают крышку контейнера, утопив ее в песок;

засыпают на 20 — 30 мм в образующуюся щель между крышкой контейнера и желобом размельченную натросиликатную глыбу (ГОСТ 13079-67) с размером частиц меньшим, чем ширина щели между крышкой и желобом контейнера;

крышку контейнера фиксируют в рабочем положении (например, прутком-фиксатором через проушины).

3.10. В одном контейнере могут хромироваться как одно, так и несколько (партия) изделий. Изделия с большими линейными размерами (например, шток, труба и др.) хромируют в вертикальном положении с использованием специальных приспособлений. Приспособления для определенной ориентации изделий в контейнере используют и в других случаях.

В контейнер допускается помещать изделия из разных марок стали, технологические режимы обработки которых совпадают. Варианты загрузки изделий в контейнер приведены на черт. 2 — 4 приложения 2.

3.11. При загрузке изделий в контейнер и засыпкой их рабочей смесью соблюдают следующие требования:

расстояние между дном контейнера и изделием не менее 30 мм;

расстояние между изделиями или изделиями и стенками контейнера не менее 15 мм;

расстояние между крышкой контейнера и изделием не менее 50 мм;

смесь в контейнере слегка утрамбовывают.

3.12. Для контроля процесса хромирования в контейнер помещают контрольные образцы (2 — 3 шт.), располагая их в различных зонах контейнера. Контрольные образцы изготовляют из той же марки стали и той же плавки, что и изделие. В отдельных случаях допускается изготовлять контрольные образцы из стали другой плавки.

3.13. Нагревательные печи для диффузионного хромирования должны:

обеспечивать нагрев изделий в контейнере до 1200 °С;

иметь равномерное температурное поле в объеме садки (±5°);

иметь систему автоматического регулирования для поддерживания заданной температуры в период проведения процесса с точностью ±10 °С;

иметь вытяжную вентиляцию в соответствии с действующими санитарными нормами.

При использовании для хромирования контейнеров без плавкого затвора рабочее пространство печи герметизируют и снабжают устройствами, обеспечивающими постоянный состав защитной атмосферы в период проведения хромирования.

3.14. Контейнер (или несколько контейнеров) с плавким затвором помещают в печь, нагретую до 200 — 300 °С. Скорость нагрева контейнера с изделиями в интервале 300 — 600 °С не более 100° в час, далее нагрев производят с максимальной скоростью до заданной температуры. Продолжительность выдержки контейнера в печи исчисляют с момента прогрева контейнера до требуемой температуры. Методика выбора температурно-временного режима хромирования приводится в разделе 4. Охлаждение контейнера производят с печью до температуры не выше 500 °С, затем на спокойном воздухе. Контейнер с изделиями, для которых после хромирования не требуется высокая точность по размерам, допускается охлаждать на воздухе с температуры 800 °С.

3.15. Контейнер без плавкого затвора помещают в печь, нагретую не выше 300 °С, затем ее герметизируют и подключают систему создания в печи защитной атмосферы (например, продукты диссоциации природного газа, аргон и др.). После установления в объеме печи стабильной защитной атмосферы производят нагрев контейнера со скоростью 75 — 100° в час до температуры рабочего режима. Охлаждение контейнера производят с печью до температуры не более 300 °С.

3.16. Разборку контейнера производят после его остывания до комнатной температуры. Необходимо обратить внимание на то, чтобы посторонние компоненты (например, натросиликатная глыба) не попали в рабочий порошок. Содержимое контейнера выгружают в специальный поддон или другое устройство. Вынутые из контейнера изделия очищают от порошка, промывают в теплом содовом растворе, а затем просушивают.

3.17. Внешними признаками нормально прошедшего процесса хромирования являются:

гладкое зеркало застывшей натросиликатной глыбы в затворе контейнера с плавким затвором;

рассыпчатость смеси и ее розовый цвет;

отсутствие значительного налипания частиц порошка на поверхность изделия;

светло-серый или блестящий вид хромированной поверхности изделий.

3.18. По окончании процесса хромирования рабочую смесь засыпают в герметически закрываемую тару. Если перед последующим употреблением смесь окажется влажной (хлористый и йодистый аммоний гигроскопичны), то ее просушивают при температуре 150 — 250 °С, а затем при необходимости измельчают.

4. ВЫБОР РЕЖИМОВ ДИФФУЗИОННОГО ХРОМИРОВАНИЯ

4.1. Выбор температурно-временных режимов диффузионного хромирования изделий зависит от условия создания необходимой толщины диффузионного слоя.

При выборе режимов производят:

анализ существующих закономерностей между временем, температурой, химическим составом стали и толщиной диффузионного слоя;

экспериментальную проверку выбранных режимов;

контрольное хромирование опытной партии;

составление карты технологического процесса.

4.2. Режим диффузионного хромирования выбирают на основании закономерностей, приведенных на чертеже и в табл. 2 и 3 или в других справочных материалах.

Зависимости изменения толщины хромированного слоя сталей с различным
содержанием углерода
а — температурная; б — временная

Таблица 2

Сравнительная толщина хромированного слоя сталей различного химического
состава (хромирование при 1050 °С, 6 ч, состав порошка: хром 50 %,
окись алюминия 43 %, хлористый аммоний 7 %)

Марка стали

Толщина слоя, мм

Марка стали

Толщина слоя, мм

Марка стали

Толщина слоя, мм

Техническое железо

0,090

Х12М

0,030

4Х14Н14В2М

0,020

30ХГСА

0,030

15ХМА

0,015

ШХ15

0,020

30ХГСНА

0,020

40ХН

0,010

ХВГ

0,025

38Х2МЮА

0,020

37XHЗA

0,010

85ХФА

0,050

18Х2Н4ВА

0,030

50ХФА

0,010

0,010

12Х18Н10Т

0,030

У6

0,030

0,060

Таблица 3

Температура хромирования некоторых сталей

Материал

Т, °С

Материал

Т, °С

Железо

30ХГСА

1000 — 1050

Сталь 40

1000 — 1050

30ХГСНА

1000 — 1050

Сталь У6

980 — 1000

38Х2МЮА

980 — 1020

Сталь У10

950 — 980

18Х2Н4ВА

980 — 1050

Х12М

1000 — 1050

4.3. По выбранному режиму проводят экспериментальное хромирование изделий или образцов, выполненных из той же марки стали и имеющих одинаковую с изделием шероховатость поверхности.

4.4. По установленному режиму хромирования обрабатывают опытную партию изделий. При соответствии параметров диффузионного слоя нормативно-технической документации составляют карту технологического процесса на данный вид изделий.

4.5. При установлении припуска на изменение размеров изделий при их хромировании учитывают следующее. Изменение размеров в результате химико-термической и собственно термической обработки зависит от происходящего при этом изменения удельного объема металла слоя и сердцевины, а также сопутствующей упругой пластической деформации, поэтому на абсолютные значения этих изменений влияют такие факторы, как марка стали, толщина слоя, масса и конфигурация детали, последующая термическая обработка и скорость охлаждения.

4.6. В местах, где изделия не должны иметь хромированного слоя, следует оставлять припуски (0,5 — 1,0 мм), которые необходимы для получения заданных чертежом размеров изделия без хромированного слоя после окончательной обработки.

5. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ИЗДЕЛИЙ ПОСЛЕ ДИФФУЗИОННОГО ХРОМИРОВАНИЯ

5.1. Термическую обработку назначают для хромированных изделий, требующих по условиям эксплуатации придания сердцевине определенных физико-механических свойств. Термической обработке могут не подвергаться изделия, необходимый уровень физико-механических свойств сердцевины которых достигается в процессе диффузионного хромирования или рабочие функции которых выполняются только поверхностным слоем изделия.

5.2. Режимы термической обработки выбирают в соответствии с химическим составом стали и требованиями к уровню физико-механических свойств сердцевины.

5.3. При назначении термической обработки следует учитывать некоторые особенности поведения диффузионного слоя при нагреве:

поверхностное окисление хромированного слоя;

уменьшение концентрации хрома на поверхности детали.

5.3.1. При термической обработке поверхность хромированного изделия окисляется, что приводит к изменению ее цвета (изделие приобретает черный цвет). При этом физико-механические свойства диффузионного слоя практически не меняются. При термической обработке крупных изделий с температурой закалки выше 1000 °С возможно полное окисление диффузионного слоя. Поэтому термическую обработку изделий проводят в печах с защитной атмосферой.

5.3.2. При термической обработке изменяется концентрация хрома на поверхности изделий (так называемый процесс рассасывания — диффузия хрома с поверхности в металл основы), поэтому время выдержки и температура нагрева должны быть минимальными для обрабатываемой стали.

5.4. Для изделий, у которых фактор величины зерна существен для условий эксплуатации, назначают режимы термической обработки, способствующие измельчению зерна.

5.5. После термической обработки изделий, у которых в поверхностном слое при хромировании образуется карбидная структура, приводящая в некоторых случаях к нарушению сплошности диффузионного слоя, назначают дополнительные виды контроля.

6. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

6.1. В зависимости от назначения детали контролируют следующие параметры диффузионного слоя*:

внешний вид;

общую толщину диффузионного слоя;

толщину внешней зоны диффузионного слоя;

микроструктуру диффузионного слоя;

величину зерна;

твердость поверхностную;

твердость поверхностную после снятия технологического припуска (шлифования);

сплошность внешней зоны диффузионного слоя;

комплексные механические свойства изделий (контрольных образцов).

Виды контроля назначают согласно нормативно-технической документации. При необходимости могут быть включены дополнительные методы контроля**.

Некоторые виды брака, причины появления и методы их устранения приведены в табл. 4.

* Термины по ГОСТ 20495-75.

** Рекомендации «Упрочнение стальных изделий химико-термической обработкой. Методы оценки показателей качества». М., Изд-во стандартов, 1976,. 63 с.

Таблица 4

Виды брака при хромировании

Вид брака

Причина возникновения брака

Метод исправления

Поверхность изделия темная, шероховатая, покрыта темными точками

Смесь повышенной влажности

Повторное хромирование после удаления поверхностного слоя

Поверхность имеет рыжеватый оттенок, низкую твердость

Смесь повышенной влажности

Устранение дефектов механическим путем, повторное хромирование

Поверхность светлая, но шероховатая

Близкое расположение изделия к стенке контейнера и друг к другу

Повторное хромирование после устранения причины

У деталей, расположенных в верхней части контейнера, на поверхности пятна цветов побежалости

Окисление за счет:

Повторное хромирование после устранения причины

недостаточного слоя смеси над деталями;

слабой упаковки контейнера;

разгерметизации затвора;

прогара (разрушения) контейнера

Поверхность изделия блестящая с желтоватым оттенком. После закалки получаются белые пятна на зеленовато-черном фоне

Высокая температура при хромировании и подсос воздуха

Повторное хромирование новой партии

На поверхности детали прочно прилипшие крупинки хрома

Высокая температура, плохо перемешана новая смесь, не отсеян от пыли хром, наличие мелкой фракции смеси, влажность смеси

Для неответственных деталей — механическая очистка поверхности; в других случаях — хромирование новой партии

6.2. Внешний вид (цвет) изделия характеризует качество проведения диффузионного хромирования. Изделия из сплавов на основе железа должны иметь матово-серый, серебристый или блестящий вид поверхности.

6.3. Общую толщину, толщину внешней зоны диффузионного слоя контролируют металлографическим способом на протравленном микрошлифе, вырезанном по нормали к поверхности детали (контрольного образца).

Для малых толщин слоя целесообразно использовать косые шлифы.

6.4. Микроструктуру диффузионного слоя, величину зерна определяют на протравленном шлифе.

6.5. Твердость поверхностную и твердость поверхностную после снятия технологического припуска определяют по ГОСТ 2999-75 или ГОСТ 9450-76.

6.6. Для определения сплошности внешней зоны диффузионного слоя используют методы:

химического травления;

неразрушающего контроля.

6.6.1. Химическое травление осуществляют погружением хромированных изделий на 20 — 30 мин в 25 %-ный раствор азотной кислоты при комнатной температуре. С поверхности незахромированных участков выделяются пузырьки газа, и эти участки окрашиваются в коричневый цвет. Контроль хромированных изделий ответственного назначения проводят в горячей азотной кислоте указанного состава.

6.6.2. Контроль сплошности может осуществляться и неразрушающими методами контроля (например, индукционным, люминесцентным и др.).

6.7. Комплексные исследования механических свойств назначают для деталей в зависимости от условий работы и проводят как на самих деталях, так и на контрольных образцах.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ДИФФУЗИОННОГО ХРОМИРОВАНИЯ В ПОРОШКАХ

Надежность работы многих машин и приборов зависит от качества поверхности деталей. Одним из наиболее эффективных методов улучшения механических и физико-химических свойств поверхности изделий является химико-термическая обработка.

Структурно-энергетические изменения, происходящие в поверхностных зонах металла, как следствие диффузионного процесса при химико-термической обработке, приводят не только к формированию новых физико-химических свойств на поверхности металла, но и оказывают влияние на его объемные свойства, т.е. в пределах сечения металла.

Одним из видов химико-термической обработки является диффузионное хромирование — процесс, основанный на диффузионном насыщении поверхности изделий хромом.

Физическую основу диффузионного хромирования составляет процесс диффузии атомов хрома в кристаллическую решетку металла.

Механизм диффузионного насыщения металла хромом можно рассматривать как комплексный процесс, состоящий из отдельных стадий:

образование активных атомов хрома вблизи поверхности или непосредственно на поверхности металла;

сорбция атомов поверхностью металла;

диффузия атомов хрома в металл.

В настоящее время наиболее простым и вместе с тем эффективным является способ хромирования в порошках.

Получение активных атомов хрома при хромировании сплавов в порошках происходит в результате протекания в реакционном пространстве герметичного контейнера при нагреве следующих химических реакций:

NH4Cl → NH3 + HCl;

(1)

NH3 → N + 3/2H2;

(2)

Cr + 2HCl CrCl2 + H2;

(3)

CrCl2 + Fe → Cr + FeCl2;
(изделие)

(4)

CrCl2 + H2 → Cr + 2HCl

(5)

Таким образом, основным поставщиком атомов хрома является хлорид хрома (CrCl2).

В практике хромирования могут применяться другие галогенидные соли аммония, например, NH4I, NH4F, NH4Br. Образующиеся по реакциям (4) и (5) атомы хрома, будучи в активной форме, сорбируются на поверхности, а затем диффундируют вглубь металла.

В зависимости от степени насыщения хромом в поверхностных слоях металла происходят соответствующие фазовые превращения, приводящие к образованию на поверхности различных структурных систем, обусловливающих получение определенных физико-химических свойств. Так, для низкоуглеродистых сталей на поверхности образуется твердый раствор хрома в железе, для сталей с повышенным содержанием углерода — различные карбиды хрома (Cr23C6, Cr7C3). В зависимости от природы сплава возможно образование более сложных многофазных систем.

Механизм формирования диффузионного слоя во многом определяется величиной начальной концентрации хрома на поверхности металла, которая зависит от многих факторов, в частности, от активности насыщающей среды, от соотношения между скоростью диффузии хрома и скоростью самодиффузии элементов насыщаемого сплава.

Процесс диффузии хрома на поверхности изделия может идти по двум направлениям:

с образованием стабильных фаз, все более обогащаемых хромом;

с формированием стабильных фаз высшего состава и лишь позднее — фаз низшего и промежуточного составов.

В первом случае формирование диффузионного слоя подчиняется равновесным условиям, во втором — неравновесным. Физико-химические свойства диффузионных слоев, образующихся в этих случаях, будут существенно отличаться друг от друга.

В процессе диффузионного хромирования в поверхностных зонах металла происходят структурно-энергетические изменения, сопровождающиеся уменьшением термодинамического потенциала поверхности, изменениями сил связи между атомами и тонкой структуры металла.

Кинетика диффузии хрома в металл характеризуется коэффициентом диффузии D, которая в зависимости от температуры Т процесса описывается экспоненциальной зависимостью, например, для случая диффузии хрома в α-фазе (диффузия в железо) коэффициент диффузии D равен:

(5)

Температурная зависимость параметра диффузии хрома δD в сталь 45 и У10 (δ — толщина карбидного слоя) имеет вид:

Сталь 45

(6)

Сталь У10

(7)

Рост диффузионного слоя в зависимости от продолжительности хромирования подчиняется параболическому закону.

Изменение структурно-энергетического состояния поверхности, происходящее при диффузионном хромировании, и, как следствие, изменение физико-химических и механических свойств поверхности и объемных свойств материала позволяют повысить эксплуатационную надежность изделий и их ресурс.

диффузионное хромирование

Смотреть что такое «диффузионное хромирование» в других словарях:

  • Хромирование — 1. Нанесение тонкого слоя Cr на поверхность металлических изделий, чаще всего электролитическим способом. 2. ХТО с диффузионным насыщением Cr поверхностньгх слоев металлов и сплавов для повышения их жаростойкости,… … Энциклопедический словарь по металлургии

  • ХРОМИРОВАНИЕ ДИФФУЗИОННОЕ — хромирование, при котором насыщение поверхности металла хромом осуществляется из твердой, парообразной, газовой и жидкой фаз. Диффузионному хромированию подвергают детали машин и полуфабрикатов из стали, сплавов из Ni, Mo … Металлургический словарь

  • Хромирование — нанесение хрома или его сплава на металлическое изделие для придания поверхности комплекса физико химических свойств: высокого сопротивления коррозии, износостойкости, жаростойкости, высоких механических и электромагнитных свойств. В… … Большая советская энциклопедия

  • хромирование в порошках — хромирование (2.) при котором насыщение стали или чугуна хромом осуществляются в смеси порошков: 50 % FeCr, 45 % Аl2O3 и 5 % NH4Cl (или NH4I) при 950 1100 °С; Смотри также: Хромирование … Энциклопедический словарь по металлургии

  • ХРОМИРОВАНИЕ — 1. Нанесение тонкого слоя Cr на поверхность металлических изделий, чаще всего электролитическим способом. 2. ХТО с диффузионным насыщением Cr поверхностьгх слоев металлов и сплавов для повышения их жаростойкости,… … Металлургический словарь

  • ХРОМИРОВАНИЕ — (1) электролитическое нанесение покрытия из хрома на поверхности др. металлов млн. изделий с целью: повышения износостойкости, сопротивления коррозии, жаростойкости; получения стойкой отражающей зеркальной поверхности; придания изделиям… … Большая политехническая энциклопедия

  • Хромирование — Декоративное хромирование мотоцикла. Хромирование диффузионное насыщение поверхности стальных изделий хромом, либо процес … Википедия

  • хромирование — электролитическое нанесение тонкого слоя хрома на поверхность металлических изделий либо диффузионное насыщение хромом поверхностного слоя стальных изделий для повышения твёрдости, предотвращения коррозии или в защитно декоративных целях. * * *… … Энциклопедический словарь

  • диффузионное покрытие — покрытие, создаваемое диффузионным насыщением поверхности металлов или сплавов (реже неметаллов) одним или несколькими химическими элементами; производится предварительным нанесением материала покрытия на защищенную… … Энциклопедический словарь по металлургии

  • газовое хромирование — хромирование (2.), основанное на взаимодействии газовой фазы, которая содержит хром, связанный в химическом соединении, с поверхностью насыщенного металла. В активной газовой фазе служат галогениды хрома (CrСl2, CrF2, CrI2 и др … Энциклопедический словарь по металлургии

FILED UNDER : Справочник

Страницы