Влияние гальванических покрытий на свойства стали. Часть 2.

Наводораживание при покрытии стали цинком.

При покрытии стали цинком широкое применение находят сульфатные, хлоридные, борфторидные, цианистые, цинкатные, аммонийные и другие электролиты.

При покрытии стали цинком в сернокислом электролите, содержавшем в своем составе сульфат цинка, сульфат натрия и борную кислоту при pH = 4 и плотности тока 1А/Дм2 происходит лишь небольшое наводораживание стали (см. «Процесс цинкования»).

Введение в электролит поверхностно-активных веществ (декстрина, сульфата алюминия) увеличивает наводораживание, причем  введение декстрина вызывает большее наводораживание, чем сульфата алюминия. Объяснить это можно тем, что введение ПАВ уменьшает выход по току, тем самым способствуя интенсивному выделению на катоде водорода, т.е., наводораживание поверхности.

При повышении плотности тока при покрытии стали цинком  наводораживание  возрастает, а повышение температуры электролита с добавкой декстрина уменьшает  наводораживание стали.

При покрытии стали цинком  в цианистом электролите происходит сильное наводораживание и связанное с этим уменьшение пластичности стали. Высокопрочные стали обнаруживают при этом высокую склонность к водородному растрескиванию.

При покрытии стали цинком  в хлораммонийном электролите при различных плотностях тока (от 0,5 до 1,5 А/дм2) водородного растрескивания у стали 40ХГСН2А  не наблюдается. Однако,  добавление в электролит добавки роданистого аммония при pH = 7 вызывает значительное наводораживание стали.

 Наводораживание при покрытии стали хромом.

В процессе электроосаждения хрома происходит наводораживание покрытия и основного металла (см. «Покрытие хромом – это надежно и красиво!»). Поэтому важно оценить влияние режимов хромирования на содержание водорода в стали и в хроме.

Хромовое покрытие

Хромовое покрытие

Установлено, что значительное влияние при покрытии стали хромом оказывает плотность тока: чем меньше плотность тока, тем больше время хромирования для покрытий одинаковой толщины и больше водорода проникает в сталь.

При покрытии стали  опасны низкие плотности тока, при которых хром не осаждается, а выделяется лишь водород, происходит наводораживание основного металла. Такие режимы могут реализовываться на участках детали, плохо изолированных или труднодоступных для электрических силовых линий (в случае сложнопрофилированных поверхностей).

Наибольшее наводораживание  при покрытии стали хромом возникает при увеличении температуры от 55 до 75°С,так как  диффузия водорода в сталь усиливается в 6 – 10 раз. Это обусловлено возрастанием коэффициента диффузии водорода и изменением структуры хрома и его способности к наводораживанию.

При покрытии стали  блестящим хромом наводораживание стали почти в 10 раз меньше, чем при нанесении молочного хрома.

Изменение состава электролита изменяет  наводораживание при покрытии стали вследствие изменения скорости осаждения и структуры хрома. Например, увеличение содержания серной кислоты от 2,5 г/л до 7,5 г/л при плотности тока 90 А/дм2 существенно снижает наводораживание  стали при 75°С.

Наводораживание  стали зависит от вида  ее обработки перед хромированием. Влияние упрочняющей обработки поверхности связано в основном  с изменением микрорельефа поверхности, который отличается при использовании шлифования, виброупрочнения шариками и пескоструйной обработки.

Количество диффундированного в сталь водорода, т.е. наводораживание, при хромировании существенно зависит от природы стали и значительно влияет на характеристики пластичности.

С повышением температуры электролита наводораживание основного металла увеличивается, а пластичность уменьшается.

Термическая обработка.

После нанесения гальванических покрытий стали проводится термическая обработка деталей, чтобы снять наводораживание, т.е.,  удалить водород из покрытия и основного металла с целью восстановления исходных физико-механических свойств основного металла и улучшения физико-механических свойств покрытия.

Термическую обработку деталей после нанесения цинковых покрытий стали проводят при температуре 180 – 200°С в течение 2 – 3 часов, после хромирования – при температуре 200 – 230°С в течение 3 часов. При этом вначале термообработки происходит быстрое выделение водорода, через 2 часа скорость замедляется  и только к концу третьего часа выделяется основное количество водорода, а оставшееся практически не влияет на механические свойства основного металла.

При обезводораживании хромированных покрытий сталей уменьшается содержание водорода как в основном металле, так и в хроме. Следовательно, применение термообработки чтобы снять наводораживание и упрочняющей обработки поверхности пластическим деформированием (пескоструйной обработки, вибронаклепа и т.д.) позволяет проводить многократно покрытие стали с восстановлением хромового покрытия при каждом ремонте.

Как уменьшить наводораживание металла при нанесении других гальванических покрытий – обращайтесь к нам!

Как уменьшить наводораживание металла при нанесении других гальванических покрытий – обращайтесь к нам!

New!

Похожие публикации:

Запись опубликована в рубрике Конструкторский отдел. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

4 комментария: Влияние гальванических покрытий на свойства стали. Часть 2.

  1. Валентина говорит:

    Добрый день, Галина Владимировна! Скажите, пожалуйста, можно ли выполнять покрытие Хим.Окс.прм на прокладке из ленты Л63 толщиной 0,1 мм? Спасибо!

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Валентина!
      ГОСТ 9.303-84 предусматривает покрытие Хим.Окс.прм на медных сплавах толщиной более 0,3 мм. Если толщина менее 0,3 мм — рекомендуется использовать коррозионно-стойкие сплавы. Если конструктор ввел это покрытие в документацию – тогда после нанесения покрытия требуется провести испытания.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  2. Андрей говорит:

    Здравствуйте, Галина Владимировна! Пытаемся хромировать шток (матовый хром толщиной 35 мкм.) изготовленный из стали 38ХМ в сторонней организации. Все бы ничего, но на некоторых экземплярах из партии на матовой хромированной поверхности имеется «сыпь», множество хаотично расположенных точек, которые после полировки покрытия (наведения глянца) становятся очень хорошо видны; лунки (точки) после полировки коричневого или черного цветов. Что это — питтинг вследствие наводораживания стали, или причина в грязной ванне либо в сниженной концентрации серной кислоты? Как с этой «сыпью» бороться?

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Андрей!
      ГОСТ 9.301-86 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования» требования к матовому хромовому покрытию допускает:
      «…единичные точечные углубления до 2% общей площади при толщине хрома более 40 мкм и сетка трещин при толщине более 24 мкм.»
      Осаждение серых (матовых) осадков происходит при низких температурах электролиза (35 С) и плотности тока от 20 до 100 А/дм2. Осадки хрупкие, имеют плохое сцепление с основой, тем не менее, это покрытие находит применение для хромирования пресс-форм, штампов, валов.
      Наводораживание стали происходит сильнее, чем при других видах хромовых покрытий.
      ГОСТ 9.303-84 «Общие требования к выбору покрытий»: «Для деталей, к которым предъявляются требования защиты от коррозии, декоративной отделки, а также износостойкости, рекомендуется применять комбинированное покрытие, состоящее из молочного и твердого хрома».
      С уважением, Королева Галина Владимировна.