Вопросы – Ответы

Цинкование закалённых нитроцементированных сталей в цинкатном электролите

Вопрос.

Ответ.

Основной структурной составляющей закалённых нитроцементированных сталей являются мартенсит, представляющий собой пересыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе. Низкий выход по току цинка на нитроцементированной поверхности в цинкатном электролите очевидно связан с пониженным перенапряжением выделения водорода на поверхности данной структуры.

В промышленности для цинкования нитроцементированных сталей обычно применяются слабокислые аммиакатные электролиты цинкования. Выход по току цинка в этих электролитах на мартенситных структурах достаточно высок, что позволяет успешно прокрывать поверхность нитроцементированных сталей. Вместе с тем, применение слабокислых электролитов сопряжено с их чрезвычайно высокой коррозионной агрессивностью и с проблемами при очистке сточных вод, что делает их крайне нежелательными в гальваническом производстве.

Заводской опыт и лабораторные исследования показывают, что успешное цинкование нитроцементированных саморезов в цинкатных электролитах вполне возможно при условии проведения определённого комплекса подготовительных операций, в частности:

• Качественное обезжиривание саморезов после накатки резьбы. Повышенные требования к операции обезжиривания на этой стадии связаны с недопустимостью пригара масла на поверхности детали в нитроцементационной печи.
• В случае последующей закалки саморезов в масло необходимо также выполнить тщательное двухступенчатое обезжиривание (химическое при высокой температуре в сильно смачивающем растворе и последующее анодное электрохимическое обезжиривание).
• Травление деталей в 20—30% растворе соляной кислоты, содержащем ингибитор травления. Травление необходимо для полного удаления термической окалины. Использование ингибитора при травлении высокоуглеродистых сталей является обязательным, так как ингибиторы существенно снижают растворение металла и, соответственно, снижается выход углерода на поверхность детали.
• Анодная электрохимическая обработка деталей при плотности тока от 3 до 7 А/дм² в растворе едкого натра с концентрацией, равной его концентрации в электролите цинкования. При проведении этой операции кислород, выделяющийся на поверхности деталей в процессе анодной обработки, окисляет поверхностный углерод, что благоприятно сказывается на последующем цинковании.
• После щелочной анодной обработки детали переносятся в ванну цинкования без промывки.

Отсутствие операции активации перед щелочным цинкованием осложнений с качеством сцепления покрытия с основой обычно не вызывает, так как при последующем цинковании выделяющийся на катоде атомарный водород способствует восстановлению пассивирующей оксидной плёнки.

При составлении технологических схем необходимо иметь в виду, что при наличии операции травления операция активации перед покрытием в щелочном цинкатном электролите не имеет большого смысла, так в процессе погружения подвески или барабана с активированными деталями без тока в щелочной электролит стальные детали неизбежно вновь пассивируются. Заводской опыт показывает, что исключение операции активации из технологического цикла практически никак не сказывается на качестве сцепления цинка со стальной основой.

Наряду с вышеприведённой технологией существует ещё приём цинкования высокоуглеродистых сталей с предварительным толчком тока в начальный период цинкования. Данный способ не всегда даёт положительные результаты, так как при отсутствии соответствующей подготовки локальное непрокрытие деталей всё равно возможно.

В.И. Мамаев

27.01.2014