Процес електролітичного осадження металів підкоряється закону Фарадея:
де - кількість металу, яке повинно виділитися при електролізі, г;
- електрохімічний еквівалент, г / А. ч;
- час електролізу, м
Спосіб електрілітіческого осадження твердого заліза з гарячих хлористих електролітів, названий осталиванием, отримав більш широке поширення в порівнянні з залізненням з сульфатних електролітів і з електролітів з органічними добавками.
При твердому осталивание осад заліза виходить дрібнозернистим і має високі механічні властивості. Можна отримати гладкі, міцні і щільні опади заліза товщиною близько 1,0 ... 1,5 мм і більше. Хлористі електроліти допускають значно більшу щільність струму і забезпечують більш високу швидкість осадження металу (0,15 ... 0,50 мм / год), ніж сірчанокислий (0,05 ... 0,07 мм / год).
Хлористий електроліт складається з хлористого (двовалентного) заліза - FeCl2. 4H2 O і соляної кислоти - HCl. Молекули хлористого заліза FeCl2 в електроліті розпадаються на іони. Іони заліза Fe ++ при електролізі розряджаються на деталі (катоді) і покривають її шаром електролітичного заліза.
Як анода застосовуються м'яке залізо (армко) або маловуглецеві стали. Натомість іонів, що виділилися на катоді (деталі), в розчин надходять іони розчиняється анода, і таким чином склад електроліту майже не змінюється.
У процесі електролізу на катоді крім заліза виділяється водень, який активно поглинається осадом, що надає електролітичному залозу крихкість і підвищену схильність до розтріскування.
Переваги осталивание (в порівнянні з хромуванням):
· Застосування більш дешевого електроліту, доступність застосовуваних матеріалів;
· Включення в процес електролізу розчинних анодів;
· Більш високі швидкості осадження металу. Вихід заліза по току досягає 85 ... 95% замість 13 ... 18% при хромування, т. К. Електрохімічний еквівалент заліза дорівнює 1,042 г / А. ч, тоді як при хромування - 0,323 г / А. ч;
· Отримання опадів більшої товщини (2 мм і більше);
· Вартість процесу осталивание в кілька разів дешевше процесу хромування.
Вихід металу по струму - це відношення практично виділилася величини металу до теоретично можливої, виражене у відсотках.
Технологічний процес осталивание складається з підготовки до осталивание, осталивание, обробки деталей після осталивание і містить наступні операції:
· Шліфування зношеної деталі (для забезпечення правильної геометричної форми деталі);
· Полірування (для усунення слідів шліфування прецизійних деталей з використанням полірувального верстата, повстяних кіл і паст);
· Промивка в бензині;
· Ізоляція неосталіваемих місць (в якості ізоляційного матеріалу використовують листової целулоїд, цапон-лак, що представляє розчин целулоїду в ацетоні, емаль-розчин нітроцелюлози в суміші органічних розчинників);
· Монтаж деталей на підвіску (із забезпеченням рівного відстані між окремими ділянками поверхні деталі і анодами);
· Знежирення деталей і їх промивка у воді (здійснюється двома способами: віденської вапном - сумішшю оксидів кальцію і магнію або електролітичним знежиренням, здійснюваним в 10% -м підігрітому розчині NaOH, при завішування деталі на катод і щільності струму 5 А / дм 2);
· Анодная обробка (для видалення з поверхні деталі найтоншої окисної плівки; для анодної обробки рекомендується електроліт, що складається з 30% -го розчину H2 SO4 і 10 ... 25 г / л FeSO4. 7H2 O при щільності 1,23; деталь в якості анода обробляється протягом 0,5 ... 3,0 хв при щільності струму 10 ... 60 А / дм 2 і кімнатній температурі);
· Промивка деталі в холодній воді (для повного видалення залишків кислоти);
· Витримка деталі у ванні без струму (для руйнування пасивної плівки деталь після промивання занурюють в електроліт ванни осталивание і витримують в ній без струму протягом 30 ... 70 с);
· Осталивание (після витримки включає струм щільністю 5 А / дм 2. а потім протягом 5 ... 10 хв щільність струму збільшують до розрахункової; розрахункова сила струму дорівнює:. Де - загальна площа, що покривається осадом, дм 2; - обрана щільність струму, А / дм 2);
· Промивка гарячою водою при температурі 80-90 0 С;
· Нейтралізація в 10% -м гарячому розчині лугу;
· Промивка гарячою водою при температурі 80-90 0 С;
· Зняття деталі з підвіски, видалення ізоляції;
Для виготовлення ванни для осталивание використовують хромо-нікелеві сталі або сталеві ванни, облицьовані зсередини кіслоупорнимі матеріалами, т. К. Гарячий хлористий електроліт викликає інтенсивну корозію більшості металів і сплавів. Найбільш надійним є ванна, облицьована плитками з антегміта марки АТМ-1 (графіт, просочений фенолоформальдегидной смолою). Переважне застосування серед ванн з внутрішнім підігрівом отримали фаолітовие і вініпластовие ванни, що встановлюються в сталеву ванну - кожух.
В установках для осталивание рекомендуються пристрої для перемішування електроліту і автоматичної підтримки заданої температури з точністю 0 C, т. К. При осталивание велике значення має сталість температури при електролізі; різке коливання температури призводить до неоднорідності наращиваемого шару по його товщині.
При розчиненні анодів електроліт забруднюється шламом, тому для підтримки прозорості електроліту в установках здійснюється його фільтрування або установка на анодах чохлів з склотканини.
Висока температура процесу осталивание 330 ... 350 К (60 ... 80 0 С) сприяє випаровуванню електроліту, тому в установці для осталивание рекомендується мати пристрої для безперервного додавання води з розрахунку 9 ... 10 л / год з 1 м 2 дзеркала ванни.
Щоб компенсувати недолік кислотності, є пристрій для додавання соляної кислоти.
Ванна осталивание повинна бути обладнана місцевим відсмоктувачем при нормі відсмоктування з 1 м 2 дзеркала ванни 50 ... 60 м 3 / хв, т. К. Випаровування електроліту шкідливі для здоров'я.
Таким чином, установка для осталивание повинна включати наступні конструктивні елементи: ванну осталивание, пристрій для підвішування анодів і деталей, пристрій для фільтрації електроліту, бак-відстійник, вентиляційний пристрій для відсмоктування випарів з дзеркала ванни, розподільний щит і апаратуру для автоматичного регулювання режимів роботи установки .