Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

 

 

Сегодня можно смело утверждать: хочешь получить хороший результат на соревнованиях — используй двигатель с «цветной» парой поршень — цилиндр! Подтверждение тому — «цветная» начинка мотоустановок моделей — призеров чемпионатов самого высокого ранга.

Зная о бесспорных преимуществах таких двигателей, многие берутся за самостоятельное изготовление новых пар. И сразу же сталкиваются со множеством трудностей, неизвестных факторов и величин. Для них — рассказ мастера спорта СССР Ю. Муссалитина о нанесении хромового покрытия на детали из различных металлов. 

 

 

Хромирование, одно из самых нужных двигателистам покрытий, относится к наиболее трудоемким процессам гальванотехники. Оно требует особой тщательности и соблюдения чистоты как при приготовлении электролита, так и самих веществ, входящих в его состав. Вода используется дистиллированная или (лишь в крайнем случае!) основательно прокипяченная.

 

НАЧНИТЕ С ВАННЫ

      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).


 

Хромирование гильзы


 

      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. 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 VТ1. 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 Cr3 (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:

  •   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 покрыть 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 раствор 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 гипофосфи-та, 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: деталь не прогрелась, следует подождать некоторое время,
  •   пятна на поверхности (характерно для АК4-1): плохая термообработка детали, нужно ее термообрабо-тать 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, t=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 следует охлаждать. Для сплавов, содержащих медь и кремний, применяют раствор 150—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 рабочим 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.


 

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 перемножением 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 колен вала, 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.


 


 

     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 приспособлением, в резиновых перчатках и в очках.

 

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.

  1. Покрытие отслаивается:

—  плохое обезжиривание поверхности,

—  нарушалась подача тока,

—  колебание температуры или плотности тока.

  1. 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.

  1. На выступающих частях утолщенное покрытие:

—  повышенная     плотность     тока.

  1. Покрытие жесткое, отслаивается:

—  мала плотность тока, повышена температура электролита,

—  в процессе хромирования изменялась   температура   электролита,

—  в процессе шлифования изделие перегрелось. 

  1. Хром не оседает  вокруг отверстий детали:

—  большое выделение водорода — закрыть отверстия пробками из эбонита,

—  избыток серной кислоты.

  1. На покрытии коричневые  пятна:

—  нехватка серной кислоты,

—  избыток трехвалентного хрома (более 10 г/л) — выдержать ванну под током без деталей, увеличив поверхность анодов и уменьшив — катодов.

  1. Мягкое «молочное»   покрытие:

—  высока температура электроли-

—  мала плотность тока.

  1. Покрытие матовое,    неровное, трудно притирается:

—  нехватка хромового ангидрида, - велика плотность тока,

—  нехватка серной кислоты,

—  избыток трехвалентного хрома.

  1. Покрытие пятнистое  и  матовое:

—  в процессе хромирования прерывалась подача тока,

—  изделие перед загрузкой было

холодное.

  1. В одних местах покрытие блестящее, в других матовое:

—  велика плотность тока,

—  низка температура электролита,

—  неодинакова плотность тока на выступающих и углубленных частях детали.

Серия статей из журнала Моделист Конструктор 1989 выпуск 5

Ю. МУССАЛИТИН, мастер спорта СССР

 

Возможно вам будет интересно познакомиться с технологией изготовления стеклопластиковых деталей самолетов.