Защита от коррозии стальных деталей

Для прочного сцепления слоя покрытия с основным металлом по­верхность последнего тщательно очищают от ржавчины, окалины, жиров и т. п. Перед нанесением защитных покрытий поверхности подготавли­вают в указанной ниже последовательности.

Предварительное обезжиривание. Толстые слои консервирующей смазки удаляют подогревом деталей в печах или протиркой тряпками Затем жиры удаляют промывкой в моечных машинах содово-щелочным раствором либо органическими растворителями (трихлорэтиленом, бензином и др.), либо химическим обезжириванием в щелочных растворах После химического обезжиривания детали промывают сначала в теплой а затем в холодной воде.

Удалять окалину и ржавчину можно несколькими способами: гидр пескоструйной или дробеструйной обработкой, крацеванием (обработкой металлическими щетками), химическим или электрохимические травлением и ультразвуковой обработкой. Недостатком травления является наводороживание металла. Образующийся водород в атомарном состоянии диффундирует в глубь металла и выделяется в газообразно" виде в микропорах, вызывая местный разрыв металла и водородную хрупкость. Для снижения опасности возникновения водородной хрупкости в травящий раствор вводят присадку ЧМ, которая пассивирует чистый металл и уменьшает его растворение и выделение водорода.

После травления детали тщательно промывают холодной проточной водой и затем нейтрализуют в водном растворе щелочи.

Предварительное обезжиривание, а также удаление окалины и ржавчины являются предварительной обработкой, выполняемой не ранее чем за двое суток до окончательной очистки.

Монтаж на подвески. Подвески служат для подвода к деталям т и для установки деталей в ваннах в определенном положении (рис. 102)

Обезжиривание с целью удаления сравнительно небольших живых загрязнений производят электрохимическим или химическим способом. При электрохимическом обезжиривании детали завешивают катод. Жировая пленка удаляется с поверхности деталей образующимся на катоде пузырьками водорода и омыляется в растворе щелочи. Детали сложной конфигурации обезжиривают химическим способом в растворах щелочей.

После обезжиривания детали промывают в теплой, а затем в проточной холодной воде.

Декапирование — легкое травление поверхности непосредственно пе­ред нанесением покрытий для удаления тончайшей пленки окисла, обра­зовавшейся после очистки. После декапирования детали промывают хо­лодной проточной водой.

Промывка в содовом растворе применяется для деталей с узкими полостями и щелями с целью нейтрализации остатков кислоты после де­капирования. Эту операцию выполняют только при последующем нане­сении покрытий в щелочных электролитах. После выполнения операции детали промывают в холодной проточной воде.

Детали с очищенной по­верхностью немедленно пере­носят в ванну для нанесения защитных покрытий.

Рис. 102. Подвески для установки в ваннах:

а – труб; б – листового материала; в – мелких деталей; г – корзина для мелких деталей

Цинкование является одним из наиболее распростра­ненных видов защитных по­крытий стальных деталей от атмосферной коррозии. Цинко­вые покрытия являются анод­ными по отношению к сталям.

При цинковании возмож­но появление водородной хруп­кости, которая практически сказывается у сталей, тер­мически обработанных до σ _в> 90 кГ/мм². Детали проч­ностью свыше 90 кГ/мм² спе­циально обрабатываются для устранения водородной хруп­кости. Для деталей с проч­ностью свыше 140 кГ/мм², болтов диаметром свыше 10 мм и деталей с внутренними поло­стями, из которых трудно уда­лить электролит, цинкование не применяют.

Цинкование производят в цианистых или кислых электролитах. Детали завешивают на катод. Анодом служат пласти­ны цинка. Цианистые электролиты дают мелкокристаллические покры­тия, отличающиеся лучшими защитными свойствами, меньшей чувстви­тельностью к загрязнениям и высокой рассеивающей способностью, т. е. создают пленки равномерной толщины на сложных по конфигура­ции поверхностях, различные участки которых находятся на неодинако­вом расстоянии от анода. Цианистое цинкование обычно выполняют в электролитах, создающих блестящую пленку (блестящее цинкование).

Цианистые электролиты весьма ядовиты, вследствие чего при работе с ними необходимо принимать особые меры предосторожности.

Кислые электролиты по сравнению с цианистыми более дешевы, устойчивы в работе и не ядовиты, но имеют низкую рассеивающую спо­собность и создают пленки с худшими защитными свойствами. Кислые электролиты применяют для деталей весьма простой конфигурации или для мелких неответственных деталей. Мелкие детали цинкуют во вра­щающихся колоколах или барабанах. Корпус 1 колокола (рис. 103) изготовлен из материала, не проводящего ток. Контакты в дне корпуса подводят ток к засыпанным внутрь деталям. В колокол заливают электролит и вводят цинковый анод 2, после чего включают двигатель, вращающий колокол. Обрабатываемые детали в процессе вращения непрерывно пересыпаются, благодаря чему на них получается ровный слой покрытия.

После цинкования детали немедленно промывают в холодной проточной воде.

Для получения блестящей поверхности детали после цианистого цинкования осветляют в растворе кислоты, промывают в холодной и горячей воде и сушат обдувкой теплым воздухом. После этого детали проч­ностью 90—140 кГ/мм² обезводороживают нагревом в печи до 230—250° С с выдержкой в течение 2 час или обработкой в слабом растворе хромпика при 90— 95° С в течение 0, 5 часа.

Рис. 103. Колокол для цинкования:

1—корпус; 2—цинковый анод

После обезводороживания детали промывают в холодно проточной воде и подвергают активированию, для чего их погружают на 2—3 сек в раствор серной кислоты с последующей промывкой. Подготовленную таким образом поверхности подвергают пассивированию в хроматном растворе для повышения защитных свойств цинкового покрытия. Сразу после пассивирования детали промывают в холодной проточной воде и сушат теплым воздухом.

Кадмирование. Кадмиевые покрытия отличаются от цинковых большей стойкостью во влажных средах и большей пластичностью. Электролиты для кадмирования отличаются большей рассеивающей способностью и меньше наводороживают покрытие. Кадмий — дорогой и дефицитный металл. Вследствие этого кадмирование применяют в тех случая когда нельзя использовать цинкование: для глубоко профилированных деталей, требующих высокой рассеивающей способности электролита если для них нельзя применить лакокрасочные покрытия; для деталей, работающих в условиях воздействия морской воды, спирто-глицериной смеси или горячей воды температурой выше 60°С; для деталей, эксплуатирующихся в условиях тропического климата.

Кадмирование выполняют в цианистых или борфтористоводородных электролитах. Последние обладают меньшей рассеивающей способностью, но меньше наводороживают покрытие по сравнению с цианистыми растворами.

Детали с σ _в> 140 кГ/мм² кадмируют в хлористоаммонийном электролите.

Травление и декапирование высокопрочных сталей перед нанесением покрытий осуществляют в специальных растворах.

Обработка поверхности после кадмирования такая же, как и после цинкования.

Цинкованию и кадмированию часто подвергают резьбовые детали. Калибровка и шлифование резьбы после нанесения покрытий не допу­скаются. Поэтому при изготовлении резьбы следует учитывать после­дующее увеличение ее размера от слоя покрытия толщиной 8—12 мк.

Химическое оксидирование (воронение) — процесс создания на поверхности металла искусственной оксидной пленки не­большой толщины (0, 5—1, 5 мк), которая при наличии смазки может успешно защищать металл в некоторых условиях эксплуатации. Положительными особенностями оксидирования являются незначительное из­менение размеров изделий и высокая эластичность пленки.

Оксидируемая поверхность должна быть чистой и гладкой (чистота не ниже 9-го класса).

Оксидирование производится погружением деталей в кипящий щелочно-окислительный раствор. После оксидирования детали промывают в теплой проточной воде, а затем для повышения защитных свойств — в мыльной воде. Далее детали промывают в горячей воде, сушат и про­масливают погружением в пушечную смазку или в минеральное масло, нагретые до 120—130°С.

Фосфатирование— химический процесс образования на по­верхности стальных деталей защитной пленки из фосфатов железа и цинка. Пленки обладают высокой пористостью и защищают металл от атмосферной коррозии лишь при условии дополнительной обработки — окраски или промасливания.

Лучшей подготовкой поверхности перед фосфатированием является гидропескоструйная или дробеструйная обработка.

Фосфатирование выполняют в водном растворе ортофосфорной кислоты, монофосфата цинка и азотнокислого цинка.

После фосфатирования детали промывают з холодной и теплой воде, обрабатывают в растворе хромпика и после сушки окрашивают или промасливают.

Фосфатирование используют, когда невозможно цинкование или кадмирование и, в частности, для деталей шасси, подверженных действию песка, стальных трубопроводов и кислородных баллонов.

Оксидное фосфатирование является разновидностью фосфатирования. Выполняется в растворе азотнокислого бария, азотнокис­лого цинка и монофосфата цинка.

Защитная пленка, состоящая из фосфатов бария и цинка, обладает хорошим сцеплением не только с шероховатой, но и с гладкой поверх­ностью основного металла и применяется для деталей из высокопрочных сталей типа 30ХГСНА.

Меднение. Покрытие медью применяется в качестве подслоя для нанесения никеля и хрома или для предохранения отдельных поверхно­стей детали от науглероживания при цементации.

Поверхности, на которые будут наноситься слои никеля и хрома, перед меднением полируют механическим или электролитическим спо­собом. После механического полирования детали обезжиривают.

Для электролитического полирования детали завешивают на анод и погружают в раствор кислот. В процессе электролитического полирова­ния растворяются преимущественно гребешки металла, что приводит к повышению чистоты поверхности.

Поверхности, подвергаемые электролитическому полированию, дол­жны иметь чистоту не ниже 7—8-го классов.

Меднение пустотелых деталей и деталей сложной конфигурации осу­ществляют в цианистых электролитах. На простых деталях сначала на­ращивают пленку меди в 3—5 мк в цианистых электролитах для хорошего сцепления покрытия с основным металлом, а затем продолжают наращивание до нужной толщины со значительно большей скоростью в кислых электролитах.

После меднения детали промывают и сушат в сушильном шкафу. Детали, подлежащие никелированию, полируют и после обезжиривания и декапирования на них наносят тонкий промежуточный слой меди для лучшего сцепления со слоем никеля. После промывки детали мокрыми передают на никелирование.

Никелирование. Никелевые покрытия являются защитно-декоративными, т. е., помимо защиты от коррозии, они служат для прида­ния деталям красивого внешнего вида. Никель является катодом по от­ношению к стали, и пленки его имеют значительную пористость. Поэто­му никелирование производят по подслою меди, имеющему высокую плотность и более прочно связывающему слой никеля с основным ме­таллом.

Электролитом для никелирования служит водный раствор сернокислого никеля, хлористого никеля и борной кислоты. Анодом служат полосы никеля.

После никелирования детали промывают, сушат в сушильном шкафу и полируют.

Для деталей сложной конфигурации применяют электролит блестящего никелирования, что позволяет избежать последующего полиро­вания.

Хромирование. Различают защитно-декоративное и твердое (износоустойчивое) хромирование. Тонкая (0, 5—1, 5 мк) защитно-декоративная пленка хрома наносится поверх слоя никеля для предохране­ния последнего от потускнения и образования царапин.

Перед хромированием слой никеля подвергают обезжириванию и декапированию.

Хромирование производят в электролите, содержащем хромовый ан­гидрид и раствор серной кислоты. После хромирования детали промы­вают в воде и полируют.

Твердое хромирование применяют для повышения износостойкости и коррозионной стойкости. Пленка хрома имеет большую толщину (20— 80 мк) и наносится непосредственно по стали. Поверхность, подлежащая хромированию, должна иметь чистоту не менее V? —У9.

Электролитом является водный раствор хромового ангидрида. После хромирования следует промывка в непроточной (для улавливания хро­мового ангидрида), а затем в проточной воде, обезводороживание (для деталей с σ _в> 90 кГ/мм²) и промывка в веретенном масле, а затем в бензине.

При хромировании высокопрочных сталей применяют специальные составы для обезжиривания и декапирования, уменьшающие наводороживание деталей.

Хромированные поверхности подвергают механической обработке (шлифованию или хонингованию) для получения требуемой точности размеров.

Недостатком хромирования является снижение усталостной прочно­сти и статической выносливости.

Металлизация—нанесение покрытия путем разбрызгивания расплавленного металла струей сжатого воздуха с помощью специаль­ного пистолета. Металлизацией защищают поверхности, подвергаемые в процессе эксплуатации действию песка или имеющие полости, из кото­рых трудно при промывке удалить электролит. Обычно металлизацией наносят слой алюминия (или алюминия с цинком) толщиной 30—60 мк

Окраска. На непосадочные поверхности деталей, защищаемых от коррозии кадмированием, цинкованием, фосфатированием, оксидным фосфатированием с металлизацией, наносят лакокрасочное покрытие, состоящее из двух слоев грунта и двух слоев эмали.