Износостойкое покрытие хромом

Покрытия хром —сульфиды предназначены для повышения износостойкости различных деталей машин.

Режущие свойства инструмента, изготовленного из быстрорежущей стали, можно повысить путем нанесения износостойких покрытий из хрома, карбидов вольфрама или титана, а также лазерной обработкой, электроискровым упрочнением.

Для повышения антифрикционных свойств и износостойкости уплотнений выполняют азотирование, цементацию, фосфотирование или закалку поверхностей трения до твердости HR 54 — 64. На поверхности трения наносят износостойкие покрытия хрома, вольфрама, молибдена, стеллита, окиси алюминия.

Хром отличается высокой твердостью, большой прочностью сцепления со сталью и химической стойкостью. Свойства его в значительной степени зависят от режима осаждения. По данным Г. С. Левитского, варьируя только плотностью тока и температурой раствора электролита, можно изменять твердость осадков в пределах НВ 450... 1000. При этом износостойкость покрытия может изменяться почти в 10 раз. Хром имеет более отрицательный потенциал, чем железо, но не защищает последний ни на воздухе, ни в оксили-тельной среде. Дело в том, что окисная пленка, покрывающая поверхность хрома, сдвигает его потенциал и положительную сторону, так что в гальванической паре с железом хромявляется катодом.  

Пористое хромирование. Электролитически осажденный хром плохо смачивается маслом, поэтому покрытые хромом трущиеся детали быстро выходят из строя из-за недостатка смазки. Пористое хромовое покрытие позволяет удерживать смазку деталей, работающих на трение, например, цилиндров и поршневых колец двигателей. Различают точечное и канальчатое пористое хромовое покрытие поры и каналы удерживают смазку и обеспечивают износостойкость покрытия.

Условия хромирования

 Низкий коэффициент трения и высокая твердость хрома позволяют с успехом применять его для исключения задиров при трении вязких, склонных к схватыванию материалов (нержавеющих сталей, титановых сплавов и др.). Этими же свойствами определяется высокая износостойкость хромового покрытия, которая зависит от режима хромирования и условий работы трущихся пар (прирабатывае-мости, обеспеченности смазкой, давления и относительной скорости). При правильно выбранных условиях хромирования и эксплуатации хромированных деталей износостойкость стальных деталей после хромирования возрастает в три — пять раз. 

Большая зависимость структуры пористого хрома от условий хромирования, а также от места механической обработки в технологическом процессе покрытия, т. е. от того, производится ли она до или после анодного травления.

Хромирование аллюминия

При непосредственном хромировании алюминиевых сплавов основной задачей является подготовка поверхности детали к покрытию.

Для этого деталь из алюминия или алюминиевого сплава протирается тканью, смоченной бензином, и обезжиривается в течение 3-5 мин. в растворе: 50 г/л Na2CO3, 50 г/л Na3PO4, 30 г/л жидкого стекла при T = 60-65о.

После промывки в горячей и холодной воде, деталь обрабатывают в цинкатном растворе (200 г/л ZnSO4 ´ 7H2O, 200 г/л NaOH) в течение 30-40 сек., затем промывают водой и производят обработку в разбавленном 1:1 растворе HNO3 в течение 5-7 сек. Деталь промывается в воде и вновь погружается в тот же цинкатный раствор на 10 сек.

После промывки деталь замешивается в ванну хромирования (желательно под током) и хромируется при обычных режимах.

Хорошие результаты дает также гидропескоочистка с завешиванием деталей, покрытых мокрым песком, под током в ванну хромирования.

Для алюминия и сплавов из него перед хромированием химическим способом проводят также еще одну обработку – цинкатную. Растворы для этой операции приведены после составов для декапирования. По завершении цинкатной обработки изделия промывают в воде и помещают в хромирующий раствор.

Сущность процесса коррозии

Коррозия металлов чаще всего сводится к их окислению и превращению в оксиды. Гидратированный оксид железа Fе₂O₃·H₂О и является тем, что люди называют ржавчиной. Это рыхлый порошок светло-коричневого цвета. Многие металлы при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет кислороду воздуха и воде проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от дальнейшего окисления.

По своей сущности коррозию делят на химическую и электрохимическую. Ржавление железа или покрытие патиной бронзы — химическая коррозия. Если эти процессы происходят на открытом воздухе в комнатных и особенно в природных условиях, то такую коррозию часто называют атмосферной. В промышленном производстве металлы нередко нагреваются до высоких температур и в таких условиях химическая коррозия ускоряется. Многие знают, что при прокатке раскаленных кусков металла образуется окалина. Это типичный продукт химической коррозии. Окалина получается и при простой разливке на воздухе расплавленного металла в изложницы.

Коррозия металлов бывает сплошной и местной. Сплошная коррозия не представляет особой опасности для конструкций и аппаратов особенно в тех случаях, когда потери металлов не превышают технически обоснованных норм. Ее последствия могут быть сравнительно легко учтены. Значительно опаснее местная коррозия, хотя потери металла здесь могут быть и небольшими. Один из наиболее опасных видов местной коррозии – это точечная. Она заключается в образовании сквозных поражений, т.е. в образовании точечных полостей – так называемых питтингов. Местной коррозии благоприятствуют морская вода, растворы солей, в частности галогенидных (хлорид натрия, магния и др.). Опасность местной коррозии состоит в том, что, снижая прочность отдельных участков, она резко уменьшает надежность конструкций, сооружений, аппаратов.