ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ ВАННЫ НА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ЖЕЛЕЗО-НИКЕЛЯ
Намаконов Б.В., Коровин Р.В. (АДИ ДонНТУ, г. Горловка, Украина)
The galvanic bath voltage influence on covering property.
Железнение является весьма экономичным способом восстановления деталей: компоненты электролитов не дефицитны; скорость наращивания слоя высокая; выход по току примерно в 7…8 раз выше, чем при хромировании; толщина осадка в зависимости от состава электролита, постоянства, его чистоты и плотности тока может достигать 5 мм.
В настоящее время при восстановлении деталей машин электро-литическим железнением процессы осаждения контролируются катодной плотностью тока, а напряжение практически не учитывается, хотя оно определяет электрохимическую реакцию на катоде. Поэтому возникла необходимость проверки влияния напряжения на процесс гальванического железнения.
Образцы для испытания изготовлялись из стали 45 и имели форму цилиндров с размерами: D = 12 мм, H = 14 мм. Железнение осуществлялось в сернокислом электролите FeSO4*7H2O = 250 г/л; NiSO4 = 100 г/л; концентрация H2SO4 = 2-3 г/л; Дк = 10 А/дм2. Подготовка поверхности к нанесению покрытий для всех образцов была одинаковой и состояла из:
· механической обработки (шлифования);
· обезжиривания венской известью;
· промывке в проточной воде;
· травления в 30% растворе серной кислоты H2SO4 в течение 10 сек. при Да = 80 А/дм2.
После этого образец устанавливался в гальваническую ванну и покрывался электролитическим железо-никелем до получения слоя толщиной h = 0,05-0,08 мм. Изменение напряжения при электролизе осуществлялось с помощью выпрямителя ВС-24 (при постоянной для всех опытов силе тока и площади катода и анодов) и реостата.
На контрольных образцах была отработана и уточнена методика, позволяющая с достаточно высокой точностью обеспечивать сходимость результатов. Режимы испытаний приведены ниже в таблице 1.
В результате исследований выявлено, что с увеличением напряжения при железнении скорость осаждения покрытий (мм/час) возрастает до 60%.
Исследование износа образцов, имеющих покрытия, полученные на разных режимах осталивания, проводилось на машине трения СМЦ-1. Для ускоренных испытаний износостойкости машина была переоборудована таким образом, чтобы в процессе трения обеспечивался точечный контакт. Удельная нагрузка задавалась в расчете на 1мм2 площади контакта в начальный момент. Разработанный метод ускоренных износных испытаний можно использовать для исследования трибологических характеристик смазок, материалов, режимов трения и т.д.
Таблица 1- Результаты экспериментальных исследований влияния напряжения на осаждение железа.
|
Напряжение при желез-нении U, В |
Толщина покрытия, мм |
Скорость осаждения покрытия, мм/час |
Внешний вид образца |
|
5 |
0,05 |
0,15 |
Частичное отслаивание покрытия |
|
10 |
0,06 |
0,18 |
Частичное отслаивание покрытия |
|
15 |
0,07 |
0,21 |
Образование питтинга |
|
20 |
0,08 |
0,24 |
Замечаний нет |
|
25 |
0,07 |
0,21 |
Замечаний нет |
|
30 |
0,08 |
0,24 |
Замечаний нет |
Образец устанавливался в специальном приспособлении машины трения и подвергался испытанию на изнашивание при контакте с роликом машины трения. Режимы испытания: частота вращения ролика 800 мин-1, время испытания каждого образца - 1мин, рассчитанное среднее удельное давление в точке контакта составляет – 500 кг/см2. Ролик машины трения на 2-3 мм погружен в индустриальное масло 20. Износ после испытаний оценивался по размерам лунки, которая образуется после контакта с роликом машины трения. Размер лунки определяется оптическим измерительным прибором МПБ-2 с точностью 0,025 мм.
|
Напряжение при желез-нении, U, В |
Толщина покрытия, мм |
Скорость осаждения покрытия, мм/час |
Износ (размер лунки,мм2) |
|
|
без покрытия |
с покрытием |
|||
|
5 |
0,05 |
0,15 |
23,90 |
- |
|
10 |
0,06 |
0,18 |
23,90 |
- |
|
15 |
0,07 |
0,21 |
23,90 |
17,05 |
|
20 |
0,08 |
0,24 |
23,90 |
16,55 |
|
25 |
0,07 |
0,21 |
23,90 |
15,55 |
|
30 |
0,08 |
0,24 |
23,90 |
14,50 |
Таким образом, можно сделать вывод, что с увеличением напряжения при железо-никилировании износостойкость увеличивается, вероятно, за счет высокой твердости.