Файл: Ремонт летательных аппаратов и авиационных двигателей Текст лекций.pdf

78
Ражим электролиза - кроме состава электролита на структуру и свойства металлических покрытий влияют: плотность тока - с ростом плотности тока возрастает перенапряжение катодной реакции, что способствует осаждению более мелкокристаллических покрытий. Наряду о выходом по току, определяется производительность процесса. Толчек
тока - кратковременное повышение плотности тока до значений в 2-10 раз превосходящих рабочие величины. Он благоприятствует осаждению мелкокристаллических покрытий и улучшает равномерность распределения металла. Реверсирование тока - периодическое изменение его полярности. При этом часть осадка с поверхности детали растворяется, что приводит к выравниванию покрытий. Улучшается качество покрытий.
Электролиты для осаждения покрытий металлами - электролиты меднения - на основе сульфата, борфторида, сульфамата, хлорида, нитрата меди;
- электролиты хромирования - из электролитов, содержащих шестивалентный хром, который вводится в виде хромового ангидрида.
Особенностью хромирования является то, что детали перед хромированием нужно прогреть до температуры, соответствующей температуре хромирования. Для обеспечения прочного оцепления хромового покрытия со стальной основой проводят анодную активизацию.
Все контакты деталей с токопроводящими элементами должны быть жесткими, чтобы облегчить удаление водорода.
- электролиты цинкования и кадмирования - кислые электролиты - сульфатные, хлоридные и борфторидные растворы. Имеются и комп- лексные электролиты.
- электролиты оловянирования и свинцевания - для оловянирования - кислые, щелочные и пирофосфатные электролиты. Для свинцевания - только кислые электролиты.
- электролиты железнения - хлористые и сернокислые.
Имеются -специальные электролиты для осаждения покрытий благородными металлами - серебром, золотом, палладием и радием. Для осаждения сплавов меди, олова, никеля.
Неметаллические неорганические покрытия. К ним относятся пленки, образующиеся при пассивировании, фосфатировании, наполнении оксидных покрытий, эмалировании, тонировании и других процессах.
Используются для защиты металлов и сплавов от коррозии, улучшения износостойкости, электроизоляционных свойств, придания специальных свойств и красивого внешнего вида.
Оксидные покрытия на алюминии - электрохимическое оксидиро- вание (анодирование); химическое оксидирование; электрохимические покрытия; плакирование тонким слоем чистого алюминия.
Анодное оксидирование (анодирование) - получение на поверхности металла оксидных пленок под действием электрического тока. Они

79 подразделяются на тонкие барьерные (0,1...1 мкм), средние (1... 50 мкм), толстые (50...300 мкм).
Для анодного оксидирования алюминия и его сплавов применяется большое количество электролитов. Наиболее распространенные - растворы серной кислоты.
Цветные декоративные пленки на алюминиевых сплавах формиру- ются при оксидировании переменным током в растворе щавелевой кис- лоты.
Анодирование магния, меди и титана. При оксидировании на по- верхности изделий иа магния образуются покрытия из оксида магния.
Электрохимическое оксидирование меди и ее сплавов применяется главным образом в приборостроении и для декоративных целей. В настоящее время разрабатываются электролиты для оксидирования титана.
Химическое оксидирование металлов применяется для получения оксидных пленок толщиной
1...5 мкм на крупногабаритных сложнопрофилированных деталях. У них низкие коррозионные овойства по сравнению с анодными. Применяются как подслой под лакокрасочные и декоративные покрытия. Проводится в электролитах, содержащих хромо- вый ангидрид и некоторые соединения для получения бесцветных ок- рашенных пленок.
Фосфатирование металлов - специальный вид обработки изделий, при котором на их поверхности формируется солевая пленка из не- растворимых фосфатов.
Оборудование и материалы. Для футеровки ванн применяются свинец, силикатные материалы, винилпласт, полипропилен, пластикат перхлорвиниловый, резина и эбонит, фторопласт, полиэтилен. Аноды - для электрохимического нанесения гальванических покрытий применяют растворимые и нерастворимые. Используются материалы - цинк, кадмий, олово, свинец, медь, никель, сталь, серебро, золото. Оборудование
гальванических цехов - электрохимическое, химическое, анодно- оксидное нанесение покрытий находят самое широкое применение.
Поэтому оборудование отличается особенностями технологического процесса, числом видов покрытий, покрываемыми деталями, производственным помещением и др.
Расчеты и нормы.
В гальваническом производстве расчитываются следующие пара- метры; определяются площади покрытия деталей; время обработки де- талей; сила тока; расход материалов на первоначальный пуск обору- дования (массы анодов, катодов; количество анодов или анодных контейнеров в одной ванне; масса анодного материала для заполнения анодных контейнеров; расход материала для изготовления растворов; ткани для изготовления анодных чехлов; расход материалов на программу.
В справочниках имеются расчетные формулы и таблицы.

80
Контроль качества покрытий - химический, физико-химический, электрохимический или физический методы анализа.
Устройства для регулирования технологических параметров - контроль плотности тока и напряжения на электролизере; регулирование температуры, кислотности и уровня электролита.
2.5.6 Химико-термическая обработка металлов.
Определение - химико-термическая обработка (ХТО) сочетает термическое и химическое воздействие о целью изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя металла или сплава.
Основные методы насыщения поверхностного слоя деталей:
1) из порошковых смесей (порошковый метод);
2) прямоточный и циркуляционный методы диффузионного насыще- нияиз газовых сред;
3) диффузионное насыщениеиз расплавов металлов или солей, содержащих диффундирующий элемент;
4) насыщение из паст и суспензий (шликерный);
5) диффузионное насыщение о использованием вакуума.
Адсорбция на поверхности насыщаемого металла. При взаимо- действии насыщающей среды с обрабатываемой поверхностью возникает повышение концентрации диффундирующего элемента (адсорбанта)на металлической поверхности (адсорбенте).
Физическая адсорбция - за счет свободной энергии неуравнове- шенного поверхностного слоя. Хемосорбция - химическая связь.
Диффузия в металлах - перемещение атомов в кристаллическом теле на расстояния, превышающие средние межатомные расстояния данного ве- щества. Самодиффузия - если перемещения атомов не связаны с изме-
нением концентрации вещества в отдельных объемах.
Диффузия сопровождается изменением концентрации вещества.
Механизм диффузии - циклический (обменный), когда несколько атомов, расположенных примерно по кругу, движутся согласованно так, что все кольцо из атомов поворачивается на одно межатомное расстояние;
краудионный - когда в плотноупакованном ряде атомов появляется лишний атом; вакансионный - за счет обмена атома с вакансией;
межузельный - атом перемещается внутри кристалла, перескакиваяиа одного межузелья в другое.
Основные законы диффузии.
Первый закон Фика - поток диффундирующего вещества при ста- ционарной диффузии пропорционален градиенту концентрации и нап- равлен в сторону уменьшения концентрации.
Второй закон Фика - уравнение в частных производных, для однозначного решения которого необходимо задать краевые (граничные) условия, которым должна удовлетворять концентрация диффундирующего элемента.

81
Диффузия и дефекты структуры - все структурные дефекты - ва- кансии, границы зерен, субграницы, внешняя поверхность, дислокации и т.д. оказывают влияние на диффузионную подвижность атомов. Для расчетов диффузии по границам зерен используется модель Фишера.
Цементация стали (науглероживание) - диффузионное насыщение поверхностного слоя углеродом при нагреве (900-960° С) в углеродосодержащей среде (карбюризаторе). Окончательные овойства цементированные изделия приобретают после закалки и отпуска.
Назначение -придать поверхностному слою высокую твердость и износостойкость, повысить предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе при сохранении вязкой сердцевины. Для цементации детали поступают после механической обработки о припуском на шлифование. Этот припуск не должен превышать 30 % цементированного слоя.
Нитроцементация стали (азотонауглероживание) - процесс насы- щения стали одновременно углеродом и азотом при 700-960° С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. После нитроцементации следует закалка в масле и повторный нагрев непосредственно в нитроцементационной печи с температуры насыщения или небольшого подстуживания. Преимущество перед цементацией - более низкие температуры насыщения без увеличения длительности процесса, что снижает деформацию обрабатываемых деталей.
Цианирование стали - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали одновременно азотом и углеродом при 820-950° С в расплаве, содержащем цианистые ооли. Используют для повышения поверхностной твердости, износостойкости, предела выносливости при изгибе и контактной выносливости.
Азотирование - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали азотом при нагревании в соответствующей среде. Чаще проводится при
500-450° С ( низкотемпературное азотирование). Используют для приобретения сталью высокой твердости на поверхности, не изменяющейся при нагреве до 400-450° С; высокую износостойкость и низкую склонность к задирам; высокий предел выносливости; высокую кавитационную стойкость; хорошую сопротивляемость коррозии в ат- мосфере; пресной воде и паре. В процессе азотирования обрабатываемые изделия испытывают небольшие деформации. Азотированный слой хорошо шлифуется и полируется.

82 среды во время основной стадии технологического процесса - насыщения.
Используются также и вакуумные печи.
Прямоточный и циркуляционный методы - при этих методах дета- ли и насыщающая омеоь находятся раздельно. Готовый газ, насыщенный легирующими компонентами, подается непосредственно к деталям либо напрямую, либо путем циркуляции.
Диффузионное насыщение из суспензий, паст и гелиобразных
смесей - занимает промежуточное положение между насыщением иа по- рошковых смесей и расплавов. Детали обмазываются суспензиями, пастами, гелиобразными смесями,из которых и ведется насыщение поверхности деталей.
Диффузионное насыщение из расплавов металлов и солей - применяется в случае, если температура плавления металла покрытия значительно меньше покрываемого. Погружая деталь в расплав, можно за короткое время получить покрытие толщиной несколько десятков микрон.
Алитирование - процесс диффузионного насыщения металлов и сплавов алюминием о целью повышения жаростойкости, коррозионной и эрозионной стойкости.
Силицирование - диффузионное насыщение поверхности кремнием для повышения коррозионной стойкости, жаростойкости, твердости и износостойкости метталлов и сплавов.
Хромирование - в результате диффузионного хромирования повы- шается износостойкость и коррозионная стойкость, сопротивление усталости.
Более подробно процессы диффузионного хромирования рассмотрены в работе: Макин Ю.Н., Комиссарова О.В. Методическая разработка к выполнению лабораторной работы "Ремонт электромагнитных устройств систем аварийного выключения двигателей Д-ЗОКУ, Д-ЗОКП" -М.: МГТУ
ГА, 1996. -32 с.
Борирование - насыщение поверхности метталов и сплавов бором о целью повышения твердости и износостойкости, а также коррозионной стойкости.
Титанирование - для повышения коррозионной, кавитационной стойкости, а также поверхностной твердости и износостойкости.
Цинкование - в основном для повышения коррозионной стойкости.
Многокомпонентные
диффузионные
покрытия
- алюмохромирование, алюмосилицирование, алюмоборирование, хромооилицирование, алюмохромосилицирование.
2.5.7 Термическая обработка стали.
Отжиг - применяют для уменьшения твердости и облегчения механической или пластической обработки, устранения наклепа, подготовки к последующей термической обработке для получения заданных свойств.