Железнение (осталивание)

При железнении по сравнению с хромированием применяются более деше­вые электролиты, растворимые аноды. При этом процессе можно применять более высокие плотности тока. Выход осадков по току составляет 85 ... 90 %. Процесс отличается значительно меньшей длительностью и стоимостью и позволяет восстанавливать детали с большей величиной износа (до 1,5 мм на сторону). Ско­рость железнения выше, чем при хромировании, т.к. электрохимический эквива­лент железа равен 1,042 г/А-ч, а хрома - 0,324 г/А-ч.

При осталивании возможно получение покрытий с достаточно высокой твердостью (3000 ... 7000 Н/м²) и по износостойкости не ниже закаленной стали 45. Эти положительные стороны объясняют его широкое применение при ремонте машин. Свойства покрытий зависят от режимов их нанесения.

Твердость осадков электролитического железа увеличивается при снижении концентрации солей в электролите, росте плотности тока, понижении температу­ры, введении в электролиты различных органических и минеральных добавок (рис. 57).

Рисунок 57 - Влияние температуры и плотности тока на микротвердость

Для получения осадков применяют хлористые и сернокислые электролиты, а также и специальные (железоникелевые, железоцинковые, железо-фосфатные). Покрытия из хлористых и сульфатных электролитов по своему составу близки к малоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,03 ... 0,06 %. Высокая твердость покрытия объясняется искажением кристаллической решетки. При осталивании также, как и при хромировании, снижается усталостная прочность детали на 20 ÷ 30 %. Причиной этого являются растягивающие внутренние напряжения в покры­тий.

В качестве анодов при осталивании используются пластины из малоуглеро­дистой стали. В производственных условиях приготовление хлористого электро­лита ведут путем травления стружки из малоуглеродистой стали 20 в соляной ки­слоте. Соотношение катодной и анодной поверхности рекомендуется выдержи­вать равным 2:1. Равномерное нанесение покрытия на деталь обеспечивается за счет придания анодам формы катодов (деталей).

Плавное увеличение плотности тока от нуля до заданной техническими ус­ловиями величины в течение 5 ... 10 мин позволяет получать хорошее сцепление осадков с основным металлом.

Для приготовления хлористых электролитов применяют хлористое железо FeC₁₂ • 4Н₂О, небольшое количество соляной кислоты НС₁ и некоторые другие компоненты, например, хлористый марганец МпС₁₂ • 4Н₂О, хлористый никель NiC₁₂ • 4Н₂О, которые вводят для повышения прочности сцепления и износостой­кости. На катоде кроме железа осаждается водород и попадает в кристаллическую решетку осадка, повышая его хрупкость и склонность к трещинообразованию. Низкотемпературный отпуск (150 ... 200°С) не позволяет снимать внутренние на­пряжения, а высокотемпературный (450°С) хотя и оказывает положительное влияние на усталостную прочность (повышает), но снижает износостойкость покрытий.

Концентрация хлористого железа в электролите может изменяться от 200 до 700 г/л. Электролиты низкой концентрации содержат 200 ... 220 г/л хлористого железа. Он дает возможность получать осадки высокой твердости, но небольшой толщины (0,3 ... 0,4 мм).

Электролит высокой концентрации (650 ... 700 г/л FeC₁₂ • 4Н₂О) дают воз­можность получать покрытия большей толщины, но меньшей твердости. Наи­большее распространение получили электролиты средней концентрации, содер­жащие 400 г/л FeC₁₂ • 4Н₂О, 2 г/л НС₁ и 10 г/л МпС₁₂ • 4Н₂О. Этот электролит име­ет высокий выход по току и обеспечивает хорошие механические свойства по­крытий.

Для получения качественных покрытий с интенсивным протеканием про­цесса осталивания применяют нестационарные электрические режимы.

В практике ремонтного производства находит применение осаждение ме­таллов при реверсивном, асимметричном и импульсном токах.

Покрытия при осталивании наносят в стальных ваннах, путем вневаннового проточного осталивания. Для изготовления ванн используют стали антихлор, и некоторые хромоникелевые стали, которые хорошо работают с хлористыми электролитами при высо­кой температуре. Ванны для осталивания изготавливают также из фаолита, вини­пласта, а также из титана.

Крупногабаритные корпусные детали восстанавливают вневанновым способом.