Контрольные вопросы

1. Каковы виды механической подготовки поверхности деталей?

2. Чем отличаются процессы шлифования и крацевания от про­цесса полирования?

3. Из чего изготавливаются круги при шлифовании и полирова­нии?

4. Каким способом удаляют смазочные масла с деталей?

5. В чем отличие химического обезжиривания в щелочи от элек­трохимического?

6. Почему нельзя травить черные металлы в кислотах без введе­ния добавок ингибиторов коррозии?

7. Можно ли травить медь в серной кислоте?

8. Чем отличается процесс травления от активации?

9. На какую штангу завешивается деталь при электрохимическом полировании?

10. Какие компоненты входят в состав раствора для электропо­лирования деталей из меди и медных сплавов?

11. В чем заключается разница химического полирования от электрополирования?

12. В чем заключается техника безопасности при обезжиривании и травлении?

3. Защитно-декоративные покрытия

3.1. Меднение

Медные покрытия обычно не применяются как самостоя­тельные электролитические покрытия ни для защиты стальных деталей от коррозии, ни для декоративной цели вследствие своих химических и электрохимических свойств. Медь в атмосфер­ных условиях быстро окисляется, образуя на поверхности окис­лы и основные соли.

По электрохимическим свойствам медь по отношению к железу является катодным покрытием и потому не может защи­тить железо от коррозии. Вследствие этого медные покрытия рекомендуется использовать в качестве подслоя при никелиро­вании и хромировании, что очень важно для экономии дорогого и дефицитного никеля.

Как самостоятельное покрытие медь применяется при уг­леродистой цементации железа, защищая отдельные участки де­талей, не подлежащие цементации. Кроме того, медь широко ис­пользуется в гальванопластическом производстве.

Электролиты меднения делятся на два основных типа: кислые и щелочные. К кислым электролитам относятся серно­кислые, фторборатные, кремнефторидные и сульфаминовые. В кислых электролитах медь присутствует в растворе в форме ио­нов двухвалентной меди и процесс разряда их на катоде выгля­дит следующим образом:

Си²⁺ + 2е → Си.

Благодаря тому, что стандартный потенциал меди электроположительный (φ⁰сu²⁺⁼ +0,34 В), водород на катоде не вы­деляется и выход по току практически близок к 100 %. К щелочным электролитам относятся цианидные, пирофосфатные и железистосинеродистые.

Наиболее широкое использование из кислых электроли­тов в промышленности имеют сернокислые электролиты, кото­рые дешевы, просты по составу, устойчивы при работе и допус­кают высокие плотности тока. Недостатками кислых электроли­тов являются их незначительная рассеивающая способность, не­возможность непосредственного покрытия в них железа, цинка и их сплавов вследствие контактного выделения меди.

В момент погружения стальных деталей в электролит же­лезо вытесняет медь из раствора по реакции.

Fe+CuSO₄→ Fе50₄ + Сu.

Выделяющаяся на поверхности стали контактная медь не­прочно связана с основой, поэтому при последующем электро­лизе образуется медное покрытие, легко отслаивающееся от ос­новы. Рассмотрим обычно применяемый сульфатный медный электро­лит следующего состава (г/л):

Медный купорос (кристаллогидрат) 200—250

Серная кислота 50—75

Блескообразующая добавка 0,1 — 1

Более высокое содержание меди в электролите не реко­мендуется, так как при более высокой концентрации медного ку­пороса он может выпадать в виде кристаллов в осадок, выделя­ясь в первую очередь на анодах, которые перестают растворять­ся. Серная кислота добавляется для повышения электропровод­ности электролита и способствует образованию более мелкокриталлических осадков.

В качестве блескообразующих добавок используются раз­личные органические соединения. Процесс осуществляют при 20—50°С. Катодная плотность тока 2—5 А/дм² и выход по току 95—98 %. Плотность тока можно увеличить до 10— 20 А/дм² при перемешивании электролита (воздушном или ме­ханическом).

В последнее время для сернокислых электролитов медне­ния разработаны новые блескообразующие добавки, обеспечи­вающие зеркальный блеск покрытий и придающие им высокую пластичность и низкие внутренние напряжения. Блескообразующая добавка ЛТИ, разработанная на кафедре электрохимии Ле­нинградского технологического института им. Ленсовета, состо­ит из нескольких компонентов и в готовом виде является жидко­стью, легко растворимой в воде. При этом рекомендуются сле­дующий состав и режим работы электролита:

Сернокислая медь (кристаллогидрат) 240—250

Серная кислота 40—60

Хлористый натрий (в пересчете на хлор), мг/л 30—60

Блескообразуюшая добавка ЛТИ 1 — 10

Температура, °С 15—25

Плотность тока, А/дм²

без перемешивания 2—4

с перемешиванием 4—6

При введении 1 г/л добавки ЛТИ проработки не требует­ся. При использовании блескообразующих добавок необходимо применять химически чистые реактивы: сернокислую медь, хло­ристый натрий и серную кислоту.

Из примесей больше всего присутствует в электролите железо, накапливающееся за счет стальных деталей, упавших на дно ванны. Допустимая концентрация железа в электролите со­ставляет не более 20 г/л. Присутствие в электролите никеля и цинка на ход процесса меднения и на качество покрытия вредно­го влияния не оказывает. Неполадки при меднении в сернокис­лом электролите приведены в табл.10.

Таблица 10