1. Prefácio A galvanoplastia é um processo de obtenção de uma camada relativamente fina de outros metais e ligas na superfície de alguns metais, de acordo com o princípio da eletrólise. Trata-se de um método de fixação de uma película metálica à superfície de peças metálicas e de outros materiais por eletrólise. Como tecnologia tradicional de modificação da superfície, [...]
A galvanoplastia é um processo de obtenção de uma camada relativamente fina de outros metais e ligas na superfície de alguns metais, de acordo com o princípio da eletrólise.
Trata-se de um método de fixação de uma película metálica à superfície de peças metálicas e de outros materiais por eletrólise.
Como tecnologia tradicional de modificação da superfície, a cromagem desempenha um papel importante na indústria de galvanoplastia.
A camada de cromagem pode proteger eficazmente a superfície do eixo do pino e evitar o desgaste excessivo e a corrosão do eixo do pino da corrente durante a utilização efectiva.
Isto deve-se ao facto de o próprio crómio ter uma excelente resistência ao desgaste e à corrosão e uma forte capacidade de passivação.
Por conseguinte, o processo de cromagem é amplamente utilizado no reforço da superfície do eixo do pino da corrente.
Em comparação com os pinos comuns tratados termicamente, a cromagem e a retificação sem centros após a cromagem são adicionadas ao fluxo de processamento dos pinos cromados.
Entre eles, deve prestar-se atenção à influência do material do pino e da qualidade da superfície do pino na qualidade do revestimento, e o tratamento de eliminação do hidrogénio deve ser efectuado atempadamente após o revestimento.
A boa combinação da camada de cromagem e do veio da cavilha está intimamente relacionada com as propriedades químicas do veio da cavilha.
Alguns metais têm propriedades de passivação e forma-se facilmente uma película de óxido densa na sua superfície.
Se não for ativado, é difícil obter uma camada sólida de crómio na superfície do eixo da cavilha.
Além disso, para alguns pinos tratados com nitretaçãoUma vez que se forma uma camada de composto branco na superfície, a adesão dos átomos de crómio à superfície é significativamente reduzida, sendo também necessário um tratamento de ativação durante a cromagem.
Em primeiro lugar, a superfície do eixo da cavilha deve estar isenta de poros e fissuras.
Isto porque quando existem fissuras e poros na superfície do eixo da cavilha, quando o eixo da cavilha é revestido, o eletrólito penetra na fenda do eixo da cavilha.
Após um período de tempo, o eletrólito infiltrado irá interagir com o eixo do pino para gerar hidrogénio.
Se a pressão desta última for superior à força de ligação entre o revestimento e o eixo do pino, o revestimento irá borbulhar e fazer buracos, como se mostra na Fig. 1.
a) Empolamento do revestimento
b) Olho de agulha chapeado
Fig. 1 Defeitos da cromagem (200 ×）
Em segundo lugar, a rugosidade da superfície do eixo da cavilha tem uma grande influência na qualidade da superfície da camada de cromagem, pelo que o eixo da cavilha é frequentemente polido ou polido.
Rugosidade da superfície refere-se ao microespaçamento e à irregularidade da crista e do vale das ondas na superfície das peças, que é grandemente afetada pelo método de processamento.
No entanto, ao determinar a rugosidade da superfície do eixo do pino, o projetista do eixo do pino negligencia frequentemente a influência da rugosidade da superfície do eixo do pino no efeito de revestimento.
Sob o mesmo requisito de espessura de cromagem, quanto maior for o valor da rugosidade da superfície do eixo da cavilha antes da cromagem, mais grosseira será a superfície do revestimento após a cromagem, maior será a porosidade, mais incompleto será o revestimento, a fraca adesão entre o revestimento e a superfície do eixo da cavilha, mais fácil será a corrosão e o impacto na vida útil.
Quando o valor de rugosidade da superfície do eixo do pino é demasiado grande durante a galvanoplastia, a densidade de corrente real da superfície rugosa é inferior à densidade de corrente aparente, o que fará com que o potencial da parte rugosa não atinja o potencial de precipitação do metal e, em seguida, não haverá galvanização na posição.
Com a diminuição da rugosidade da superfície do eixo do pino, a dureza da superfície do eixo do pino aumenta.
Isto deve-se ao facto de quanto menor for a rugosidade da superfície do eixo do pino, mais denso será o revestimento e maior será a dureza.
Além disso, as fissuras de diferentes graus em torno da indentação de dureza também podem indicar a compacidade do revestimento, reflectindo assim que o principal fator que afecta a dureza do revestimento é o produto eletrolítico hidrogénio.
O fenómeno de sobrepotencialidade do hidrogénio é diferente entre a superfície lisa e a superfície rugosa, e a sobrepotencialidade na superfície rugosa é pequena.
Por conseguinte, o hidrogénio na superfície rugosa do pino é mais fácil de completar a ação de precipitação, e os iões metálicos aí contidos têm também menos probabilidades de serem electrodepositados.
Para garantir a vida útil e a qualidade do eixo do pino cromado, a rugosidade da superfície do eixo do pino antes do revestimento deve ser controlada dentro de um intervalo razoável.
No entanto, o aumento adequado do valor da rugosidade da superfície do eixo do pino também pode melhorar a força de ligação entre a camada de revestimento e o eixo do pino.
Por conseguinte, a rugosidade da superfície do eixo do pino deve ser geralmente inferior a 0,6 μm.
Uma vez que a decapagem e o tratamento de ativação têm de ser realizados no processo de galvanoplastia, a evolução do hidrogénio e a permeação do hidrogénio são inevitáveis em todo o processo de galvanoplastia, podendo o hidrogénio penetrar no revestimento e no metal do pino.
A evolução do hidrogénio não só reduzirá o desempenho do revestimento, produzirá orifícios, marcas de pancada, bolhas e outros defeitos, como também reduzirá a tenacidade do eixo do pino de base, o que pode levar à fratura das peças da corrente no estado de ligação muito inferior à sua tensão de rutura normal após a montagem.
Por conseguinte, o eixo do pino cromado deve ser submetido a um tratamento de eliminação de hidrogénio para reduzir a tensão interna.
Quando o eixo do pino cromado é armazenado, é necessário um método de inspeção rápido e eficaz para realizar fragilização por hidrogénio inspeção do produto para reduzir o risco de qualidade e a perda de qualidade.
Através de um teste de comparação, sugere-se a adoção do método das bolhas.
O método das bolhas é simples em termos de funcionamento, curto em termos de tempo e baixo em termos de custos.
Embora os resultados dos ensaios não constituam um requisito técnico unificado, podem ser utilizados como referência para reduzir o risco de fragilização por hidrogénio.
Sugere-se que este método seja continuamente complementado e aperfeiçoado para formar as normas de controlo interno da empresa e mesmo as especificações da indústria.
O método das bolhas consiste em aquecer o eixo da cavilha limpo e seco em ensaio em parafina (ou óleo de silicone ou vaselina a uma temperatura de cerca de 180 ° C) durante 3-5 minutos, observando a formação e a fuga de bolhas na superfície do eixo da cavilha e avaliando o teor de hidrogénio do eixo da cavilha em ensaio. Ver Quadro 1.
Tabela 1 Geração e fuga de bolhas de ar na superfície do eixo do pino e sua determinação
| Formação e saída de bolhas de ar na superfície do eixo do pino | Determinar |
| Há bolhas densas e contínuas a escaparem-se da superfície do eixo do pino testado e a duração é longa (ainda há bolhas a escaparem-se após um aquecimento de 3 minutos). | Se o teor de hidrogénio do veio da cavilha testado for elevado, o veio da cavilha do lote é considerado suspeito ou não qualificado. |
| Após 3 minutos, não se vê qualquer bolha na superfície do eixo do pino. | Se o veio da cavilha medido não contiver hidrogénio ou se o teor de hidrogénio for extremamente baixo, o veio da cavilha do lote é considerado aceitável. |
| Colocar o eixo do pino testado na solução aquecida à temperatura especificada e mantê-lo durante 3 minutos. Existem algumas bolhas, mas não se libertam bolhas após 3 minutos. | O julgamento do eixo do pino é aceitável. |
| Se o eixo do pino em teste não for limpo, formar-se-ão bolhas individuais no eixo do pino em teste na fase inicial de aquecimento, ou bolhas que aderem à superfície do eixo do pino em teste durante muito tempo sem subir. | Bolha inválida, o eixo do pino é considerado aceitável. |
Ao observar e avaliar a formação e a saída de bolhas na superfície do eixo do pino com o método das bolhas, devem ser tidos em conta os seguintes aspectos
1) O veio da cavilha ensaiado deve ser limpo, lavado e seco com álcool e outros agentes de limpeza para confirmar que a superfície do veio da cavilha está isenta de poluentes e seca.
2) Quando a transmitância da luz da solução desce para menos de 75% da solução original devido às impurezas introduzidas na solução devido ao longo tempo de serviço da solução ou o eixo do pino não é limpo, a observação será afetada.
Por conseguinte, a solução tem de ser substituída regularmente.
3) Este método só pode avaliar se o veio da cavilha contém hidrogénio, mas não pode avaliar o teor de hidrogénio por unidade de volume.
O fenómeno de um grande número de bolhas durante o ensaio não significa que ocorrerá a fratura por fragilização por hidrogénio, mas pode ser claro que o risco de fratura por fragilização por hidrogénio neste estado é muito maior.
Os veios de cavilhas considerados suspeitos ou não qualificados devem ser tratados com precaução.
A espessura do revestimento é um importante índice de desempenho do eixo do pino, que afecta frequentemente a resistência à corrosão e a resistência ao desgaste do eixo do pino.
Atualmente, existem muitos métodos para detetar a espessura do revestimento.
Devido à elevada precisão do método metalográfico, de acordo com os requisitos do método microscópico GB / T 6462-2005 para medir a espessura de revestimentos de metal e óxido, a espessura do revestimento de vários tipos de pinos cromados foi testada e a uniformidade da espessura do revestimento foi considerada insatisfatória (ver Fig. 2).
A Fig. 2 mostra a espessura do revestimento de um determinado tipo de eixo de pino de corrente, e a diferença entre as partes mais grossas e mais finas é de 0,06 mm.
Verifica-se que a uniformidade da espessura do revestimento afecta seriamente a redondeza do eixo do pino.
Zhan Ruiqiu et al. demonstraram que a superfície tensão interna da camada de crómio foi a tensão de tração.
Com o aumento da espessura da camada de crómio, a tensão interna da superfície da camada de crómio aumentou primeiro, depois diminuiu, depois aumentou e depois diminuiu.
Com o aumento da espessura da camada de crómio, a dureza da camada de crómio aumenta ligeiramente no início, depois rapidamente e depois lentamente.
a) A parte mais espessa da camada de cromagem
b) A parte mais fina da camada de cromagem
Fig. 2 espessura do revestimento em diferentes posições do eixo do pino cromado (200 ×）
Para medir a dureza da camada de cromagem, é frequentemente utilizado um aparelho de medição da dureza micro Vickers. De acordo com a espessura do revestimento, pode ser selecionada uma pequena carga de pressão de 5-200g (0,049-1,96N) para que a profundidade de indentação atinja 1 / 10-1 / 7 da espessura do revestimento, de modo a garantir a precisão da medição da dureza do revestimento.
Quando a espessura da camada de cromagem é superior a 100μm, o testador de dureza rockwell também pode ser usado para testes.
Para o ensaio de dureza, devem ser utilizados diferentes aparelhos de ensaio de dureza em função da dimensão da peça, do material de base, da espessura do revestimento, do diâmetro da indentação e da dimensão da carga.
Por conseguinte, o valor da dureza da camada de cromagem varia muito.
O quadro 2 mostra o ensaio de dureza da camada de cromagem em diferentes tipos de veios de pinos cromados com uma carga de 200g (1,96N) e um aparelho de ensaio de dureza Japan Sanfeng HM-200 micro Vickers.
Pode ver-se na tabela 2 que a diferença máxima de dureza dos pinos cromados do mesmo modelo é de 113,7 HV.
Quadro 2 dureza do revestimento do veio da cavilha cromado (HV)
| Modelo | Valor de deteção | Valor médio | Diferença | ||||
| A | 922.1 | 882.2 | 933.9 | 871.4 | 871.3 | 896.18 | 62.6 |
| B | 882.2 | 939.9 | 887.9 | 871.3 | 887.8 | 893.82 | 68.6 |
| C | 882.3 | 876.7 | 876.7 | 887.8 | 850.2 | 874.74 | 37.6 |
| D | 845.0 | 810.0 | 781.8 | 781.8 | 772.7 | 798.26 | 72.3 |
| E | 904.7 | 882.2 | 819.8 | 791.0 | 834.8 | 846.50 | 113.7 |
Atualmente, sabe-se que a principal razão para a elevada dureza da camada de cromagem é a adsorção de uma grande quantidade de hidrogénio na sua superfície.
Por conseguinte, o veio da cavilha deve ser tratado termicamente para remover o hidrogénio no prazo de 4 horas após a cromagem.
A demonstração prática mostra que a quantidade total de eliminação de hidrogénio é a maior quando a temperatura é mantida a 200 ℃ durante um período de tempo adequado.
Embora a dureza seja ligeiramente reduzida, a porosidade e a rede de fissuras do revestimento serão aumentadas, mas tem pouco impacto na utilização do veio da cavilha cromada.
A força de ligação da camada de cromagem é uma propriedade mecânica importante do revestimento.
Se a força de ligação for baixa, será difícil atingir o objetivo da galvanoplastia, mesmo que as outras propriedades da camada de crómio sejam boas.
Na revisão GB / T 5270-2008 dos métodos de ensaio para a resistência de aderência de revestimentos metálicos electrodepositados e depositados quimicamente em substratos metálicos, os métodos de ensaio para a resistência de aderência de revestimentos metálicos electrodepositados e depositados quimicamente em substratos metálicos são especificados, mas a maioria deles são medições qualitativas.
Atualmente, os métodos de deteção habitualmente utilizados incluem o método do risco com agulha de aço, o método da flexão, o método do impacto e o método da mó.
Devido à elevada dureza da camada de cromagem, o método do rebolo é frequentemente utilizado na deteção diária.
Esmerilhar o eixo da cavilha cromada na mó até que o eixo da cavilha fique exposto à base.
Se a camada cromada não for descascada, está qualitativamente provado que a força de ligação da camada cromada é boa.
Zhang Chunhua et al. demonstraram que a rugosidade da superfície do substrato tem uma grande influência na aderência do revestimento.
Com a diminuição da rugosidade da superfície do substrato, a força de ligação da camada de cromagem é melhorada.
Devido à particularidade do processo de cromagem, é fácil causar a falha do eixo do pino de cromagem.
Por conseguinte, é necessário controlar rigorosamente os processos relevantes e reforçar a deteção do eixo da cavilha cromada para garantir que a camada cromada tem boa resistência à corrosão, resistência ao desgaste e outras propriedades, reduzindo assim a ocorrência de problemas de qualidade da corrente.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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