Дослідження технологічного процесу зносостійкого хромування висококремнистого сплаву алюмінію

Abstract

У роботі представлено результати дослідження технологічних особливостей процесу твердого зносостійкого хромування деталей, виготовлених із висококремнистого алюмінієвого сплаву АК12М2МгН. Для формування мікрорельєфу і забезпечення надійного зчеплення покриття запропоновано застосування піскоструминної обробки, шліфування та хонінгування. Встановлено, що використання традиційних методів спеціальної підготовки (цинкатної обробки, анодування в ортофосфорній кислоті або нанесення підшару нікелю) для поставленої задачі є недоцільним через ускладнення технологічної схеми та погіршення адгезії. Запропоновано схему підготовки поверхні, що передбачає хімічне знежирення, травлення в суміші концентрованих кислот H?-NO3 : HF = 1 : 5 та безпосереднє хромування. Експериментально досліджено енергоефективність та продуктивність стандартних (розбавлених і середньоконцентрованих), надсульфатних, а також сучасних електролітів з добавками Solar Catalyst 2100 і HEEF-25. У розбавленому стандартному електроліті при температурі 60 °С досягнуто швидкості осадження 90 мкм/год. при катодному виході за струмом 18 %. У надсульфатному електроліті, з огляду на його низьку розсіювальну здатність, рекомендовано обмежити температуру до 60 °С і катодну густину струму до 200 А/дм². За цих параметрів швидкість осадження становила 150 мкм/год., а катодний вихід за струмом склав 16,7 %. Використання електроліту з добавкою Solar Catalyst 2100 забезпечило катодний вихід за струмом до 22 % та формування мікропористої структури покриття. Незважаючи на нижчу швидкість осадження (60 мкм/год.), покриття характеризуються підвищеною зносостійкістю та кращою розсіювальною здатністю. В електроліті HEEF-25 одержано покриття з підвищеною твердістю, зносостійкі-стю та мікропористою структурою. За температури 60 °С і густини струму 90 А/дм2 ка-тодний вихід за струмом досягав 27 %, а швидкість хромування – 110 мкм/год. Отримані результати свідчать про доцільність застосування електроліту HEEF-25 для зносостійкого хромування висококремнистого алюмінієвого сплаву АК12М2МгН.

The paper presents the results of a study of the technological features of the process of hard wearresistant chromium plating of parts made of high-silicone aluminum alloy. To form micro-relief and ensure reliable adhesion of the coating, it is proposed to use sandblasting, grinding, and honing. It has been established that the use of traditional methods of special preparation (zincate treatment, anodizing in orthophosphoric acid, or applying a nickel underlayer) for the task at hand is impractical due to the complexity of the technological scheme and poor adhesion. It is proposed that the surface preparation scheme should consist of chemical degreasing, etching in a mixture of concentrated acids HNO3 : HF = 1 : 5, and direct chromium plating. The energy efficiency and productivity of standard (diluted and medium-concentration), supersulfate, and modern electrolytes with Solar Catalyst 2100 and HEEF-25 additives were experimentally investigated. In diluted standard electrolyte at a temperature of 60 °C, a deposition rate of 90 μm/h was achieved with a cathode current efficiency of 18 %. In supersulfate electrolyte, given its low throwing power, it is recommended to limit the temperature to 60 °C and the cathode current density to 200 A/dm2. Under these parameters, the deposition rate was 150 μm/h, and the cathode current efficiency was 16.7 %. The use of electrolyte with Solar Catalyst 2100 additive provided a cathode current efficiency of up to 22 % and the formation of a microporous coating structure. Despite the low-er deposition rate (60 μm/h), the coatings are characterized by increased wear resistance and better throwing power. The HEEF-25 electrolyte also produced a coating with increased hardness, wear resistance, and a microporous structure. At a temperature of 60 °C and a current density of 90 A/dm2, the cathode current efficiency reached 27 %, and the chromium plating rate was 110 μm/h. The results obtained indicate the feasibility of using HEEF-25 electrolyte for wearresistant chromium plating of high-silicone aluminum alloy.