Влияние условий электролиза на... Петров

Похожие

Электрические покрытия металлами

Перхлораты. Свойства, производство и применение

Справочное руководство по гальванотехнике. Часть 1. Основные положения. Химическое и электрохимическое полирование. Специальная предварительная обработка металлов

Комплексные электролиты в гальванотехнике

Текст

джикскии сельскохозяйственный институт

ю. н. петров :

словий
иА СВОЙСТВА
ПОЛИТИЧЕСКИХ
хсВНЫХ ПОКРЫТИЙ

ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РЕМОНТУ ДЕТАЛЕЙ МАШИН)

т а д ж и к г о с и з д л т

Сталинабад—1957
Ю. Н. Петров

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОЛИЗА НА СВОЙС1

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ПОКРЫТА

(применительно к ремонту детален машин)

Редактор В. Б. Ляйссий Техре’

Корректор Д. Шелест

Сдано в производство 19/IV-1957 г. Подписан,-
Формат 84'К1081/зг> Уч изд. л. 7.71

Тираж 1000. КЛ 038 79. Заказ F

г. Сталинабад, Полиграфкомбина-
Таджике к'
ПРЕДИСЛОВИЕ

В отчетном докладе ЦК КПСС XX съезду пар-
ии сказано, что наряду с мощной промышленностью
'шей стране необходимо иметь всесторонне развитое
:льское хозяйство, способное производить такое ко-
шество продовольствия и сельскохозяйственного
i лрья, которое требуется для полного обеспечения
деления и удовлетворения всех других потребностей
ф кударства.

9 Наша партия осуществила крупные мероприятия по
|,1'йоц,ъему сельского хозяйства. В 1954 и 1955 гг. ка-
' питаловложения в сельское хозяйство составили 34,4
мчрд. рублей или 138% к общей сумме капиталовло-
жений в сельское хозяйство за всю четвертую пятилет-
, <у. За эти два года колхозы, МТС и совхозы получили
"М тыс. тракторов (в 15-сильном исчислении), 228 тыс.
тузовых автомашин, 83 тыс. комбайнов и т. д.

В директивах XX съезда КПСС по шестому пяти-
ггнему плану развития народного хозяйства СССР
казано на дальнейшее повышение механизации сель-
’ кого хозяйства, на необходимость повышения качества
Продукции во всех отраслях промышленности и сни-
жения ее себестоимости. Эти указания в полной мере
относятся и к ремонтным предприятиям.

Решение задач, поставленных партией и правитель-
твом в деле повышения долговечности работы машин
износостойкости их деталей, возможно только путем
всестороннего улучшения и совершенствования спосо-
ов ремонта и разработки новых, более рентабельных
ех1..ологических 'процессов восстановления изношенных
деталей машин.
РАЗДЕЛ I

СОСТОЯНИЕ И ПОСТАНОВКА ВОПРОСА

Глава 1

За последнее время внимание исследователей при.
влекает процесс электролитического осаждения железу
как новый и прогрессивный способ восстановления
талей машин. Хотя железнение еще не вышло из ста-
дии опытов, но уже первые исследования этого процес-'
са, а также частичное внедрение его на 1-м Ленин-
градском, 2-ом Московском и Саратовском авторемонт-
ных заводах показывают, что оно как способ восста- е
новл'ения изношенных деталей машин наиболее полно*
удовлетворяет запросы ремонтного производства. Од.Д
нако низкая твердость (150—250Нв) и недостаточна^
износостойкость железных покрытий значительно огрг-Ц
ничивают область их применения. I

Изыскание условий электролиза, позволяющих полу)
чать покрытия с хорошими механическими свойствами

полностью удовлетворяющими запросы ремонтного Состояние вопроса

производства, является важнейшей проблемой, реше- „ „ „ _ гт ,

ние которой позволило бы рекомендовать дешевый, Русский академик Б. С. Якоби и инженер Е. И. Клейн
простой и надежный способ восстановления изношен-в г- впеРвые получили чистое электролитическое
ных деталей машин. железо, которое в дальнейшем широко применялось в

В свою очередь, изучение явлений, происходящш полиграфической промышленности для повышения из-
в процессе формирования (электрокристаллизаций’ носост°икости клише и печатных досок.

осадка, и установление определенных закономерностей Академик Э. X. Ленц (24) еще в 1870 г. установил,
позволяющих получать различные покрытия с заране470 электР0литическ0е железо содержит большое ко-
заданными механическими свойствами, должны значг личеСтв0 водорода, придающее покрытию сравнительно
тельно расширить область применения железнения ВЬ1СРКУЮ твеРлОСУь и хрупкость.

ремонтном производстве. В пеРиол 1870-1910 гг. железнение привлекает внп-

Мы надеемся, что настоящая работа принесет иг1 ие иностранных ученых (Бетхера, Штаммера, Мей-
вестную пользу инженерно-техническим работника Л в5еРа’ Биндера, Лангбеина и др.), которые для по-
ремонтных предприятий в деле внедрения твердых $ ностеи полигРаФии разработали обширную рецеп-
износостойких железных покрытий. аННп мягки^> толстых и тонких осадков же-

Автор считает своим приятным долгом вырази1 „ ’ ' В‘ Кюстер, Фестер и Каффети в 1905 г. уста-
благодарность профессорам В. И. Казарцеву и В. П. аависимость потеНциала вылеления железа от

шовец за ценные указания и советы при проведени’ ц„т,и плотности тока. о
исследований, кандидату физико-математических наук»ниъ. олее значительной работой, посвященной изу-
Е. А. Мамонтову и инженерам Г. Д. Аласания, Ш. 3. з£<вию Условии электролиза и свойств осажденного же-
кирову, М. М. Лехикойнен, А. Я. Оксенбейн, В. С. Фо-Д ’ ^а<Д работа проф.П. П. Федотьева, Н. Н. Му-
минову за помощь в выполнении экспериментов. )?Им„тгтО' Утмана 0$’ б)ни впервые установили

Автор с благодарностью примет все замечания э/л,д.-JZ5 ство хлористых электролитов по сравнению с
недостатках в настоящей работе и пожелания по далЛ МиТ R !МИ ,^пСЬ С неРаств0Ренными аи0"

нейшему ее улучшению Л В пеРиол 1935-1940 гг. исследованием процес-

z железнения применительно к восстановлению изно-
енных деталей машин успешно занимался Ленинград-
ий институт прикладной химии.
М. П. Мелковым (18, 19) исследовались физико-м.
ханические свойства электролитических осадков желе
за. завершившиеся испытанием восстановленных дета
лей машин ГАЗ—АА в эксплуатационных условиях. 01
же впервые определил область применения железненш
при ремонте автомобильных деталей и предложил еле
дующие три схемы технологического процесса их вое
становления:

’1) электролитическое железнение деталей из хло-
ристых электролитов без дополнительной термически
обработки (для неответственных деталей);

2) электролитическое железнение деталей перед xp.f
мированием;

3) электролитическое железнение с последующей
цементацией.

Позднее, в 1948—1949 гг., восстановлением деталей
тракторов железнением занимался Т. Г. Духов (29).
Им исследованы изоляционные материалы, применяемые
при железнепии, способы химической и электрохими-
ческой подготовки поверхности деталей, механически
свойства покрытий, полученных из обычных горячи:
хлористых электролитов. В результате своих исследо
ваний он пришел к тем же трем схемам восстановлю
ния изношенных деталей тракторов, что и М. П. Me;:
ков.

Дальнейшие работы по исследованию железнени
были направлены на улучшение механических свойс:
покрытий.

В 1^946—1949 гг. автором (20) исследовалось влш
ние состава электролита и режима электролиза на. ф:
зико-механические свойства железных покрытий. И
были определены составы электролитов и услови
электролиза, позволяющие получать из обычных хло
ристых ванн покрытия с хорошими механическим;
свойствами (Нв—200—240; дв =50—60 кг/мм2). Пр'
этом были установлены математические зависимости
1) между катодной плотностью тока и концентраций
соли железа в электролите; 2) между кислотность!
электролита и концентрацией соли железа в электро
лите. Во второй части работы рассматривался вопро
влияния органических добавок на механические свой
ства покрытий. В результате были предложены две но

вые ванны (глицериновая и сахарно-глпцериновая)*,
позволяющие получать покрытия с твердостью Нв—
.=320—700. Позднее И. А. Харшан занимался упрочне-
нием железных покрытий путем диффузионного насы-
щения их углеродом как ацетилено-кислородным пла-
менем с избытком ацетилена, так и в процессе цемен-
тации (23). Им же исследовалась восприимчивость к
науглероживанию осадков железа, полученных из ванн,
содержащих фенол. В результате было установлено,
что диффузия углерода в эти покрытия происходит го-
раздо быстрее (0,6—0,7 мм за 2,5—3 часа), чем в ста-
ли 20.

Особый интерес представляют работы В. П. Ревя-
кина (28), И. К. Минькова (22) и А. П. Смелова (41).
Они подвергали экспериментальному исследованию про-
цесс упрочнения железных покрытий введением в хло-
ристый электролит солей марганца, никеля, кобальта и
хрома. Результаты этих исследований показали воз-
можность получения хороших железных покрытий, со-
держащих Со, N1 и Сг. Механические свойства этих
покрытий улучшались на 20—40%.

За рубежом также проявляют некоторый интерес
к применению железнения для восстановления изно-
шенных деталей машин, однако эти работы носят еди-
ничный характер (167, 172). Большинство же исследо-
ваний последних лет направлено на получение мягких
эластичных железных покрытий, могущих найти широ-
кое применение в полиграфической промышленности,
а также и в антикоррозионных целях (169, 170, 171,
176, 178, 179, 180, 182). Кроме того, в Англии, напри-
мер, железнение получило признание в металлурги-
ческой промышленности как способ получения чистого
железа (из флотационно-обогащенных руд) электролити-
ческим путем (173).

Особый интерес представляет работа американских
ученых Е. Ф. Фоли, Н. В. Линфорда и В. Р. Мейера,
которые разработали принципиально новый электролит
(щелочной), позволяющий получать блестящие желез-
ные покрытия, с хорошими антикоррозионными свой-
ствами (169, 177).

* Авторское свидетельство № 82138, выданное в 1950 г. па-
тентным^ отделом при Государственном комитете Совета Мииист-
Глава 2

Постановка вопроса

Естественный износ деталей машин приводит к из-
менению их нормальных размеров и к искажению гео-
метрической формы. В результате износа увеличиваются
зазоры в сочленениях, и, по достижении максимально
допустимой величины зазора, сочленение не может на-
ходиться в эксплуатации и подлежит ремонту.

В.настоящее время ремонтные предприятия нашей
страны применяют два метода ремонта и восстановле-
ния изношенных деталей машин (3):

1) метод восстановления только посадки;

2) метод восстановления потерянных размеров с
последующим восстановлением посадки.

Метод восстановления посадки в настоящее время
получил достаточно большое распространение и содер-
жит в себе два способа:

а) способ регулировки сочленения;

б) способ ремонтных размеров.

Первый способ имеет ограниченное применение, так
как не все сочленения по своему конструктивному
оформлению поддаются такой регулировке.

При втором способе сочленению возвращается пер-
воначальный зазор, а детали получают требуемую гео-
метрическую форму. Применение этого способа поз-
воляет почти полностью восстановить первоначальную
работоспособность сочленений, но достигнуть таких
результатов можно лишь сравнительно дорогим путем:
одну из деталей оставить, устранив в ней искажения
геометрической формы, а другую заменить новой. Кро-
ме того, применение ремонтных размеров имеет еще
один существенный недостаток, а именно: в процессе
ремонта одна деталь (чаще всего вал) каждый раз под-
вергается дополнительной механической обработке, ко-
торая ведет к снижению ее механической прочности.

Метод восстановления потерянных размеров с пос-
ледующим восстановлением посадки полностью решает
вопрос восстановления сочленений. Здесь нет такого
ограничения, как предельное уменьшение размера вала,
т. к. существует возможность наращивать изношенный
слой, не снижая механических свойств детали.

Современная ремонтная практика осуществляет ме-

тод восстановления потерянных размеров, главным об-
разом, следующими способами:

1) газовая или электрическая наплавка металла на
изношенную поверхность;

2) покрытие изношенного места металлическим сло-
ем способом напыления (металлизацией);

3) электролитическое наращивание металлического
слоя, главным образом хрома.

Наплавка металла как ремонтный способ получила
широкое распространение и прочно закрепилась при
восстановлении деталей, изготовленных из средне-угле-
родистых сталей и чугунного литья.

Основным недостатком этого способа является на-
личие высокого местного нагрева, уничтожающего пре-
дыдущую термическую обработку и ухудшающего ме-
ханические свойства детали. Это обстоятельство побу-
дило изыскивать такие способы ремонта, при которых
можно было бы нарастить желаемый слой металла на
изношенную поверхность детали, не нарушая ее меха-
нических свойств.

Один из таких способов —металлизация напылива-
нием. Первые опыты внедрения металлизации в ремонт-
ную промышленность показали ряд положительных
сторон:

1) структура металла наращиваемой детали не из-
меняется, т. к. температура последней не превышает
60-70° С;

2) можно получить большой слой наращиваемого
металла (до 5 мм и более), достаточный для восста-
новления сильно изношенных деталей;

3) в случае применения различной проволоки мож-
но получать покрытия с различными механическими
свойствами;

4) металлизационный слой достаточно порист и в
нем хорошо удерживается смазка, поэтому в случаях
жидкостного и полужидкостного трения износостойкость
его достаточно велика.

К недостаткам этого способа следует отнести:
а 1) неоднородность структуры напыленного слоя ме-
2) низкие механические свойства этого слоя (хруп-
кость, незначительное сопротивление удару и разрыву):

3) сравнительно низкая твердость напыленного слоя
(200—300 Нв), хотя она п выше твердости проволоки,
которой проводилось напыление;

4) недостаточное сцепление напыленного слоя с ос
новным металлом (от 60 до 210 кг/см2).

Устранению этих недостатков посвящен ряд иссле-
дований, направленных на улучшение сцепления слоя
при более благоприятной шероховатости поверхности
(электроискровая, анодно-механическая подготовка, на-
катка и'т. д.), на улучшение свойств слоя путем по-
следующей его термической обработки и т. д.

За последние годы ремонтная практика проявляет
большой интерес к электролитическому способу нара-
щивания металлического слоя.

Наибольшее распространение при восстановлении де-
талей этим способом получило хромирование (гладкое
и пористое). Такие положительные свойства хромово-
го покрытия, как высокая твердость, коррозионная стой-
кость и износостойкость позволяют успешно восстана-
вливать ответственные детали машин (зеркало цилинд-
ра двигателя, поршневые пальцы и т. д.).

Однако и этот способ имеет существенные недостатки:
1) малая производительность процесса (т(—12—15%):
2) возможность восстановления деталей только с.от-
носительно небольшим износом (до 0,2 мм), ибо с уве-
личением толщины хромового покрытия ухудшается
износостойкость и его механические свойства (11, 26);

3) большая стоимость и дефицитность хромового
ангидрида.

Вышеуказанные недостатки хромирования делают
доступным его применение только на крупных ремонт-
ных предприятиях и только для восстановления ответ-
ственных деталей.

За последнее время научными учреждениями и ре-
монтными предприятиями проводятся работы по изыс-
канию новых способов восстановления деталей машин,
удовлетворяющих следующим .требованиям:

1) процесс восстановления деталей должен быть
простой, надежный, экономичный и производительный:

2) материалы для получения наносимого слоя не
должны быть дорогими и дефицитными;

3) в процессе восстановления не должна ухудшать-
ся механическая прочность деталей, а, наоборот, жела-
тельно, чтобы восстановление упрочняло детали машин;
4) способ восстановления должен обеспечить возмож-
ность нанесения толстых слоёв металла; при этом с
увеличением толщины слоя механические свойства не
должны снижаться;

5) нанесенный слой должен иметь хорошее сцепле-
ние с основным металлом;

6) обработка деталей перед восстановлением и пос-
ле него должна быть проста и нетрудоемка;

7) после восстановления не должна нарушаться взаи-
мозаменяемость деталей.

Исследования, проведенные М. П. Мелковым, Т. Г.
Духовым, И. К. Миньковым, И. А. Хоршаном и А, П.
Смеловым показывают, что железнение, как способ вос-
становления изношенных автотракторных деталей, поч-
ти полностью удовлетворяет всем вышеприведенным
требованиям. Однако низкая твердость (до 250 Нв) и не-
достаточная износостойкость покрытий ограничивают
возможность применения его в ремонтном производстве.

В связи с этим мы поставили перед собою задачу
изыскать составы хлористых ванн и условия электро-
лиза, которые позволили бы получать покрытия с ме-
ханическими свойствами, полностью удовлетворяющими
запросы ремонтного производства.

Положительное решение этой проблемы с учетом
всех ранее указанных преимуществ процесса железне-
ния дало бы возможность внедрить на ремонтных пред-
приятиях дешевый, простой и надежный способ восста-
новления изношенных деталей машин.

На основании изложенного выше изучению подвер-
гались следующие вопросы.

1 Влияние условий электролиза на свойства желез-
ных покрытий.

2. Теоретические основы получения железненных
покрытий из хлористых электролитов в присутствии
органических добавок.

3. Рентгенографические и металлографические ис-
следования железных покрытий, полученных из ванн с
различными добавками.

4. Влияние условий электролиза на внутренние на-
пряжения железных покрытий.

5. Влияние условий электролиза на механические
свойства железных покрытий.

6. Эксплуатационная проверка износостойкости де-
талей машин, восстановленных железнением.
РАЗДЕЛ II

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОЛИЗА НА СВОЙСТВА
ЖЕЛЕЗНЫХ ПОКРЫТИЙ

Глава 1

Влияние концентрации хлорис.тых солей Со, Ni, Мп и
хромового ангидрида на свойства железных покрытий* **

Исследования проводились с электролитами, состав
которых, а также режим электролиза приведены в
табл. 1.

Таблица Г*.

№№ Состав электролитов в г/л Режим электро- лиза

тро- ли- тов NaCl 1 ID'HN 1- 'глицерин | CoCI, 6Н2б NiCl, 6Н2О СгО3 । МпСГ 6Н3б Дк а дм2 t°C
1 100 0-100 20 90
2 100 — —. —. 0—100 -. — 20 90
3 100 — — — — 0 — 100 — 20 90
4 100 —, — — — 0-100 20 90
5 0-150 80 — — .— 100 30 75 '
6 — 100 80 —— — — 0—350 30 75
7 100 — 25 — — — 10—50 60-100
8 100 —. — 15 — — 10-50 60-100
9 100 — — — 20 — 10—50 60-100
10 100 — — — 15 10-50 60-100
И — 100 80 — — — 100 10 - 50 60-100

* Экспериментальная часть этой главы, а также исследова-
ния, связанные с электролитами, в которых имелись добавки
MnCh . 6Н2О и NH1C1, выполнена аспирантом М. М. Лехнкойнеч
под руководством автора.

** FeC!2'4H»0 = 500 г/л; HC!=1,S - 2,0 г/л.
Легирующие добавки вводились в электролит пор-
циями в начале по 5 г/л, а затем по 25 г/л. Электролиз
осуществлялся в 2-литровых ваннах в течение 1,5 часов.

Каждый опыт повторялся три раза; полученные по-
крытия подвергались внешнему осмотру, химическому
анализу и проверке на твердость на приборе П.М.Т—3.
В таблицы заносились средние значения.

Проведенные исследования показали, что присут-
ствие в электролите хлористых солей Со и Ni в коли-
честве 15—25 г/л, а также хромового ангидрида 10—
20 г л способствуют получению железных покрытий с
содержанием Со=2,5—2,7%; Mi —1,6—1,65% и Сг—
= 1,4—1,45%. Характерно, что во всех случаях макси-
мальное содержание легирующих элементов в покры-
тиях получается примерно при одной и той же (10—
20 г nJ концентрации добавок (рис. 1J.

з а и г» гз зв и <*

Ксг„Ы(1.*с1.,С.

Рис. 1. Влияние концентрации хлористых солей марганца, никеля,
кобальта и хромового ангидрида (в г/л) на химический состав
п твердость покрытий.

Дальнейшее повышение их концентрации не влияет
на содержание легирующих элементов в железном
осадке. Исключением являются покрытия, полученные
из электролитов с добавками МпС12-6Н2О, которые
содержат только следы Мп. Твердость покрытий в этом
случае растет, проходит через максимум при концен-
трации добавок 10—20 г/л, а затем падает. Наивысшую
твердость (340 Нр.100) имеют покрытия, полученные из
электролита № 4 с концентрацией МпС12-6Н2О=:15 г/л
(рис. 1). Введение в электролит таких добавок, как
NiCl2. 6Н2О и СгО3, незначительно увеличивает твер-
дость покрытий до 235—255 Нр100.

Таким образом, из рассмотренных легирующих до-
бавок наибольшее влияние на качество железных по-
крытий оказывает хлористый марганец. Ничтожно ма-
лое (следы) присутствие Мп в железном покрытии
увеличивает его твердость почти в 2 раза.

Желая получить покрытия с повышенным содержа-
нием Мп и тем самым еще больше улучшить их 'ме-
ханические свойства, мы изучили влияние хлористого
аммония (как комплексообразователя) на качество же-
лезных осадков. Эти исследования показали, что заме-
на в электролите NaCl хлористым аммонием (75 —150 г/л)
способствует получению покрытий с содержанием
Мп до 0,5%. При этом наивысшая твердость (373—
387 Нр.100) и наибольшее содержание Мп (0,39—0,48%)
в покрытиях соответствуют концентрации NH4CI —100—
150 г/л (рис. 2).

Определив наивыгоднейшую концентрацию NH4C1
в электролите, мы изучили влияние концентрации
МпС12-6Н2О на твердость и содержание Мп в покрыти-
ях. Исследования показали, что покрытия с наивысшей
твердостью и наибольшим содержанием Мп получаются
из электролита с концентрацией МпС12-6Н20-100—
150 г/л и в присутствии NH4C1=100 г/л. Дальнейшее по-
вышение концентрации хлористого марганца в элект-
ролите не способствует получению осадков с большим
содержанием Мп, а приводит к понижению твердости
покрытий и выхода по току (рис. 3).

жанпе марганца л твердость покрытий ( в присутствии
NH-iCl=100 г/л);

Режим электролиза также оказывает большое влия-
ние на свойства железных покрытий. Увеличение катод-
ной плотности тока приводит к повышению твердости
покрытий и содержанию в них Со, Ni, Сг и Мп (рис. 4).

Повышение температуры электролита за счет умень-
шения катодной поляризации приводит к получению по-
крытий с пониженной твердостью. При этом содержание
Со и N1 в покрытиях увеличивается, а Сг и Мп падает
(рис. 5).
Рис. 4. Влияние катодной плотности тока на химический состав
и твердость покрытий.

Рис. 5. Влияние температуры электролитана химический состав
и твердость покрытий.

Такое различное влияние температуры электролита
на содержание легирующих металлов в покрытии объ-
ясняется значительным отличием их нормальных потен-
циалов. Известно (9), что в ряде напряжений эти ме-
таллы расположены в следующей последовательности:

Мп+ + (го — — 1,05г»); Сг++(г0 =— 0,56г»);Ре++(ео =—0,44г»);
Co++(s =— 0,27г») иЫ) ++(е0 — — 0,25г»); Следовательно, с
повышением температуры электролита потенциал же-
лезного электрода падает, создаются лучшие условия
для совместного осаждения железа с Со и Ni и ухуд-
шаются условия для осаждения Сг и Мп.

Таким образом, наши исследования показали, что
присутствие в хлористом электролите солей легирую-
щих металлов, хотя и способствует получению покры-
тий с повышенной твердостью (230—315 Нр.100), но не-
достаточной, чтобы их можно было рекомендовать ре-
монтному производству для восстановления изношен-
ных деталей машин, изготовленных из среднеуглеро-
дистых и легированных сталей, прошедших термичес-
кую обработку. Последнее утверждение оправдывает-
ся еще и тем, что такие добавки, как СоС126Н2О,
NiCl2-6HaO и СгО3 дефицитны и дорого стоят. В этом
отношении выгодно отличается хлористый марганец,
который менее дефицитен, значительно дешевле и,
кроме того, способствует получению покрытий с более
высокой твердостью (360—400 Нр.100).

Поэтому в дальнейшем изучалось влияние различ-
ных органических добавок на качество железных покры-
тий, полученных из электролита с добавками NH4C1 =
= 100 г/л и МпС12-6Н20=100-150 г'л.

Выводы

1. Введение в хлористый электролит солей СоС12.
6Н2О, NiCl2-6H2O и СгО3 в количестве 10—20 г/л спо-
собствует получению покрытий с повышенной твердо-
стью (230—315 Нр.100) и с содержанием Со до 2,7%, Ni
до 1,65% и Сг до 1,45%.

2. Введением в обычный хлористый электролит со-
ли МпС12-6Н2О не удается получить покрытия с замет-
ным содержанием Мп. Замена поваренной соли хлори-
стым аммонием (100—150 г/л) в пр сутствии хлористого
марганца позволяет получать хорошие покрытия с со-
держанием Мп до 0,6%. Твердость таких покрытий до-
ходит до 400 Нр.100.

3. Увеличение плотности тока способствует получе-
нию покрытий с большим содержанием Со, Ni, Сг, Мп и
повышенной твердостью.

4. Повышение температуры электролита способству-
ет получению локрытий с пониженной твердостью, cf
повышенным содержанием Ni и Со и пониженным со-
держанием Сг и Мп.

5. Упрочнение железных осадков применительно к
ремонту деталей машин путем введения в хлористый<
электролит таких добавок, как СоС12-6Н2О, NiCl2-6H2O|
и СгО3 в данное время нецелесообразно ввиду недо-
статочно высокой твердости получаемых покрытий и
большой стоимости и дефицитности этих добавок. ’ ।

Глава 2

Влияние концентрации органических добавок на свойства
железных покрытий

В настоящих исследованиях изучению подвергалось
влияние следующих добавок: глицерина, сахара, жела-
тина, декстрина и лимонной кислоты.

Раньше автором (20,21) было установлено, что вве-
дение в хлористый электролит глицерина (100 —120 г/л)
оказывает исключительно благоприятное влияние на ка-
чество железных покрытий, поэтому в наших исследо-
ваниях указанные органические добавки вводились сов
местно с ним.

Наименование
компонентов
электролита
в г/л

FeCl2. 4Н,0 .
NaCi . .' .

NH4C1 . . .

НС1 . . . .

Глицерин . .
Сахар . .

МпС12. 6Н2О .
Желатин . .
Декстрин . .
Лимон, кислота
Дк а,'дм2 . . .
Темпера iypa °C

500

160

2-2,2

0-160

500

100

0,8-0,9
0-160
50

Таблица 2

Номера электролитов

500

100

1,4

120

0-110

4 5 6 7
450 500 500 500
100 — — —-
,— 150 150 150
2,0 1,8-2,0 1,8-2,0 1,8-2,11
80 80 80 86
0-100 — —•
15 100 100 100
— — 0-1,0 —
— 0-100 —
— 0-'Д
30 30 зо- Зо
90 75 75

С целью более полного изучения влияния добавок
на свойства покрытий исследования проводились в нес-
кольких электролитах, состав которых и режим элек-
тролиза приведены в табл. 2.

Образцы для всех исследований применялись цилин-
дрические, изготовленные из стали 40.

Опыты проводились в фарфоровой ванне емкостью
15 л. В ванну одновременно помещалось три образца.
После электролиза, который длился 1,5—2 часа, по-
крытия подвергались внешнему осмотру, химическому

анализу и проверке на твердость.

На протяжении всех исследований были установлены
наблюдения за работой ванн, на основании которых
можно было судить о влиянии концентрации тех или
иных органических добавок на процесс электролиза.

Присутствие в хлористом электролите глицерина во
всех случаях улучшает свойства железных покрытий^
Они получаются с повышенной твердостью и хорошего
внешнего вида. С увеличением концентрации глицерина
твердость покрытий растет, проходит через максимум,
а затем медленно падает (рис. 6). Наивысшую твердость
приобретают покрытия, полученные из электролита № 1,
при содержании глицерина 50—80 г/л (380—400 Нр-100),
а из электролита № 2 при его концентрации 70—
100 г/л (500-535 НрО00).

Введение в электролит глицерина, как правило, при-
водит к понижению до 75% выхода по току (рис. 6).
Химический анализ покрытий, полученных из глицери-
новых ванн показал, что они содержат малое количе-
ство углерода (до 0,12%).

Известно (20), что при введении в хлористый элек-
тролит сахара невозможно получение хороших покры-
тий. В этом случае они за счет попадания большого
количества гуминовых веществ и водорода получаются
рыхлыми и пористыми. Присутствие же в этом элек-
тролите глицерина (80—120 г/л) позволяет получать
плотные блестящие, покрытия. Поэтому влияние сахара
на качество покрытий изучалось в присутствии глице-
рина в электролитах № 3 и 4 (таб. 2).

Исследования показали, что твердость покрытий с
Увеличением содержания сахара в электролите растет,
затем, достигнув максимума (при 30—50 г/л), плавно
падает (рис. 7 и 8). При этом наивысшую твердость
Рнс. 6. Влияние концентрации глицерина на выход по току
и твердость покрытий (электролит № 1).

(625—633 Нр.100) имеют покрытия, полученные из элек-
тролита № 4 (с добавкой МпС12'6Н2О —15 г/л).

Таким образом, добавка хлористого марганца в са-
харно-глицериновый электролит является желательной,
так как она способствует увеличению твердости и улуч-
шению внешнего вида покрытий, которые содержат
марганца от 0,2 до 0,4%. Осадки, полученные из са*
харно-глицериновых электролитов, содержат большое
количество углерода (0,4—0,8%), величина которого в
покрытиях увеличивается с увеличением концентрации
сахара (рис. 7 и 8).

Принимая во внимание, что увеличение концентра-
ции сахара снижает выход по току (рис. 7 и 8), а так-
же увеличивает хрупкость покрытий, мы рекомендуем
вводить его в электролит в пределах от 30 до 40 г/л.
В этом случае выход по току будет порядка 80%, а
покрытия будут содержать углерод (0,4—0,6%) и иметь
высокую твердость (350—600 Нр.100).

Теоретическое обоснование явлений, происходящих
при получении железных покрытий с повышенным со-
держанием углерода, без специальных исследований
дать очень трудно. Однако уже сейчас можно сделать
некоторые предположения.

Рнс. 7. Влияние концентрации сахара на выход по току, содер-
жание углерода и твердость покрытий (электролит № у).

Рис. 8. Влияние концентрации сахара на выход по току, содер-
жание углерода и твердость покрытий (электролит № 4).

Сахар под действием свободной соляной кислоты и

при нагревании выше 70°С распадается на глюкозу и
Фруктозу. При дальнейшем нагревании фруктоза быстро,
а глюкоза медленнее образуют гуминовые вещества,'
которые находятся в электролите в коллоидальном со-
стоянии (34, 36). Кроме того, образованию гуминовых
веществ в процессе электролиза во многом способствует
процесс восстановления на катоде.

Из теории электрохимии органических соединений
(34) известно, что на аноде продукты распада сахара
окисляются, а на катоде восстанавливаются с образо-
ванием гуминовых веществ, богатух углеродом (более
68%). От присутствия гуминовых веществ цвет элек-
тролита резко меняется, из зеленого он превращается
в коричневый. Коллоидные гуминовые вещества пере-
носятся к катоду катафоритически и, невидимому, дол-
жны там обезвоживаться.

Наличие в электролите коллоидов, способных адсор-
бир ваться на поверхности катода, оказывает влияние
на увеличение катодной поляризации и тем самым на
структуру и твердость осадка.

Высокую твердость рассматриваемых осадков мы
объясняем, с одной стороны, чрезвычайно мелкой струк-
турой и, с другой,—внутренними напряжениями, возни
кающими в результате искажения кристаллической ре
щетки внедрением в нее водорода.

Покрытия, полученные из сахарно-глицериновы:
электролитов, имеют еще одну, очень интересную осо
бенность: на их поверхности за счет прилипания пузырь
ков водорода образуются кратерообразные поры. Время
пребывания пузырьков на поверхности катода, а, сле-
довательно, и пористость покрытий зависит от краевого
угла пузырьков, который в свою очередь зависит от
состава электролита и режима электролиза (50). Для
ремонтных целей наличие пор и их равномерное рас-
положение на поверхности восстановленной детали, за
счет удержания в них смазки и частиц продуктов износа,
должно оказывать благоприятное влияние на износо-
стойкость покрытий, особенно в условиях граничного,
трения.

Коллоидальные гуминовые вещества, находящиеся
в электролите, способствуют уменьшению смачиваемости
поверхности катода и увеличению краевого угла пу-
зырьков водорода/а это увеличивает силу прилипания
и время пребывания пузырьков водорода на поверхно-
сти катода и тем самым способствует образованию мел-
ких пор, равномерно распределенных на поверхности
катода.

I Управлять размером пор и их распределением на
катоде можно концентрацией сахара, кислотностью
(электролита и режимом электролиза. С увеличением
(концентрации сахара и кислотности электролита, а так-
|же с уменьшением катодной плотности тока количество
pop на единицу поверхности катода увеличивается. Ис-
следования показали, что наиболее благоприятными
(условиями для образования большого количества пор
|и их равномерного распределения на поверхности ка-
[тода являются: концентрация сахара — 40— 60 г/л;
[НС1—2,0—3,8 г/л; t=75-90°C; Дк=8-20 а/дм2.

| Присутствие в электролите декстрина, желатина и
[лимонной кислоты оказывает влияние на свойства же-
|лезных покрытий подобно глицерину и сахару. С уве-
личением содержания рассматриваемых добавок твер-
дость покрытий во всех случаях растет, проходит че-
рез максимум, а затем падает. Наивысшую твердость
приобретают покрытия, полученные из электролитов
при следующих концентрациях органических добавок:
декстрина=40—70 г/л; желатина=0,2—0,4 г/л и лимон-
ной кислоты—6—12 г/л (рис. 9, 10 и 11).

Рис. 9. Влияние концентрации декстрина на выход по току,
химический состав и твердость покрытий (электролит № 5).
О» 42 Ofl 0> Q5 цв о,7 01 о.в to t< Монотип^

Рис- 10. Влияние концентрации желатина на выход по току,
химический состав и твердость покрытий (электролит № 6).

Рис. И. Влияние концентрации лимонной кислоты на выход
по току, химический состав и твердость покрытий (электролит № 7).
Характерно, что присутствие в электролитах декстри-
на, желатина и лимонной кислоты также способствует
получению покрытий с повышенным содержанием угле-
рода (аналогично сахару). При этом с увеличением
концентрации этих добавок содержание углерода в
осадках растет вначале круто, а затем плавно и дости-
гает величины порядка 0,5% (рис. 9, 10 и 11).

Было установлено, что присутствие этих добавок в
электролите, за счет повышения катодной поляризации,
способствует получению покрытий с повышенным со-
держанием марганца. С увеличением концентрации дек-
стрина, желатина и лимонной кислоты содержание мар-
ганца в осадке вначале резко растет, а затем остается
постоянным или даже несколько уменьшается (рис. 9,
10 и 11). Наибольшее содержание марганца в покры-
тиях (1,7—2,1%) удалось получить из электролита № 6
с концентрацией желатина 0,25—0,5 г/л.

Покрытия, полученные из других электролитов (№ 5
и № 7) содержали меньше марганца: 1,5—1,78%.

Выход по току с увеличением концентрации орга-
нических добавок во всех случаях уменьшался и до-
ходил до 70—65%.

Объяснение влияния рассмотренных органических
добавок на качество железных покрытий (твердость,
химический состав, структуру и т. д.) можно дать
только после детального изучения кинетики электрод-
ных процессов и характера электрокристаллизации. Эти
вопросы подробно будут нами рассмотрены в III разделе.

Выводы

1. Введение в хлористый электролит органических
добавок (глицерина, сахара, декстрина, желатина и ли-
монной кислоты) способствует получению железных
покрытий с высокой твердостью- от 350 до 700 Нр100.
Твердость покрытий с увеличением концентрации до-
бавок растет, проходит через максимум, а затем падает.

2. Наивысшую твердость имеют покрытия, получен-
ные из электролитов со следующей концентрацией до-
бавок: глицерина—60—80 г/л (350 —420 Нр100); саха-
ра=30— 50 г/л (500—600 Нр100); декстрина=40—60 г/л
(525-585 Нр100); желатина=0,2-0,4 г/л (450-480 Ну.100);
и лимонной кислоты—4—12 г/л (525—550 Нр100).
3. Введение в электролит сахара, декстрина, желатина
и лимонной кислоты способствует получению покрытий
с повышенным содержанием углерода (0,5—0,6%).

4. Из сахарно-глицериновых ванн можно получить
пористые покрытия при концентрации сахара более
30 г/л, температуре электролита 75—90°С, Дк=8—
20 а/дм2 и кислотности 2,0—3,8 г/л.

5. Присутствие в электролите небольшого количе-
ства хлористого марганца (порядка 10—15 г/л) способ-
ствует повышению твердости железных покрытий.

6. Введение в электролит декстрина, желатина и
лимонной кислоты в присутствии NH4C1=100—150 г/л
и МпС13-6Н3О=Ю0—150 г/л способствует получению по-
крытий с повышенным содержанием марганца (до 2%).

7. Присутствие в электролите органических веществ
снижает выход по току. Выход по току при рекомен-
дованных нами концентрациях добавок находится в
пределах 76—86%.

Глава 3

Влияние режима электролиза на свойства железных покрытий

В предыдущей главе были установлены оптималь-
ные концентрации различных добавок, позволяющих
получать железные покрытия с хорошими механичес-
кими свойствами. Однако эти свойства покрытий мож-
но еще улучшить, если изучить влияние режима элек-
тролиза на качество осадков. Известно (5, 7, 9, 14, 26,
186), что условия электролиза оказывают большое влия-
ние на катодную поляризацию, а, следовательно, и на
механические свойства покрытий. Поэтому особый ин-
терес представляет определение таких режимов элек-
тролиза, которые обеспечивали бы получение покрытий
с наилучшими механическими свойствами.

Рассматриваемые исследования проводились с элек-
тролитами, состав которых приведен в табл. 3.

Электролиз осуществлялся в 2 и 15-литровых ваннах,
в течение 2—3 часов. Каждый опыт повторялся три
раза; полученные покрытия подвергались внешнему
осмотру, химическому анализу и проверке на твердость.

Влияние кислотности на качество покрытий изуча-
лось в двух электролитах (№ 1 и 3). В этом случае, с
целью поддержания постоянной кислотности, анализ
электролита производился через каждые 30 минут.

'Г а б л и ц а 3

Наименование ко.мпо- Номера электролитов
1 2 3 4 5 6
ментов электролита в г/л
FeClr4H2O 450 500 500 500 500 500
NaCl 100 100 100 — —
NH4C1 — — 159 150 150
Глицерин 80 100 100 100 80 80
Сахар МпС12-6Н2О — — 40 100 100 100
Декстрин ... — — — 50 — —
Желатин — —- — — 0,3 —
— — — — — 8,0
НС1 1,3- 1,3- 0,9- 1,8— — 1,8—
1,5 1,5 1,0 2,0 2,0

Определение зависимости между температурой элек-
тролита и максимально допустимой плотностью тока
производилось для 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100° С в
2-литровом сосуде с терморегулятором. Выбиралась
одна из указанных температур электролита, и для нее
экспериментально находилась максимально допустимая
плотность тока, которая обеспечивала получение хоро-
ших по внешнему виду покрытий. Затем аналогичные
опыты повторялись для другой температуры и т. д.

Увеличение плотности тока, как показали исследова-
ния, способствует получению покрытий с повышенным
выходом по току, содержанием углерода, марганца и
более высокой твердостью (рис. 12 и 13).

Так, в сахарно-глицериновом электролите (№ 3)
увеличение Дк с 10 до 45 а/дм2 способствовало повы-
шению: твердости с 314 до 543 Ни.100; содержания уг-
лерода в осадке с 0,54 до 0,76% и выхода по току с
70,9 до 86,4% (рис. 12). В электролитах № 4, 5 и 6,
содержащих хлористый марганец, повышение плотности
тока дает возможность получать покрытия с повышен-
ным содержанием марганца. Если при Дк=10 а/дм2
марганца в осадке было 0,8—1,5%, увеличение плот-
ности тока до 30 а/дм2 повысило содержание марганца
до 1,63-2,3% (рис. 13).

Температура электролита также оказывает большое
влияние на качество железных покрытий. С ее повы-
Рис. 12. Влияние катодной плотности тока на выход по току,
химический состав и твердость покрытий (электролит № 3).

Рис. 13. Влияние катодной плотности тока на выход по току,
химический состав и твердость покрытий.

----------— Электролит № 5 (желатина 0,3 г/л).

— — — Электролит № 4 - декстрина 50 г/л).

—Электролит № 6 (лимонной кислоты 8 г/л).

шением твердость, содержание углерода и марганце в
осадке снижается, а выход по току растет (рис.14 и 15)
Рис. 14. Влияние температуры электролита на выход по току,

Рис. 15. Влияние температуры электролита на выход по току,
химический состав и твердость покрытий.

. ------------ Электролит № 5 (желатина—0,3 г/л).

- — — Электролит Н 4 (декстрина—50 г/л),

._ • _ Электролит М 6 (лимонной кислоты—8 гл).
Если при температуре электролита 70° С твердость
покрытий была 741 Hjj.100 и они содержали углерода
0,7%, то при температуре 100°С твердость понизилась
до 448 H[j.100, а содержание углерода—до 0,38%. Выход
по току в этом случае повысился с 71 до 90 % (рис. 14).
Аналогичные явления наблюдаются и в электролитах
№ 4,5 и 6. При температуре этих электролитов 70° С
покрытия содержали марганца 1,6—2,1%, углерода
0,44—0,56%, а их твердость была в пределах 500—
600 H;j-100. Повышение температуры до 100° С уменьша-
ет содержание марганца до 1,0—1,8%, углерода—до
0,3—0,43%, а твердость покрытий снизилась до 400—
460 Н^100. Выход по току при этом увеличился с 74 до
90% (рис. 15).

Уменьшение кислотности электролита приводит к
увеличению выхода по току, содержания углерода в

Рис. 16. Влияние концентрации свободной соляной кислоты
на выход по току, содержание углерода и твердость покрытий
(электролит № 3).

При этом наиболее заметное уменьшение твердости
наблюдается при увеличении кислотности электролита
более 3,5 г/л.

Анализируя полученные результаты, мы пришли к
выводу, что при изменении условий электролиза изме-
няется катодная поляризация, которая должна оказы-

вать влияние на процесс электрокристаллизации, спо-
собствуя получению покрытий с различными свойствами.

Без детального изучения кинетики электродного
процесса и металлографических исследований трудно
дать исчерпывающие объяснения изменениям свойств
покрытий в зависимости от условий электролиза. Эти
вопросы нами рассматриваются в разделе III гл. 2 и
разделе IV гл. 3.

Однако уже сейчас можно предположить, что с
увеличением плотности тока,с понижением температу-
ры и кислотности электролита катодная поляризация
растет, что приводит к получению более мелкозерни-
стых и твердых покрытий. В этом случае катодный по-
тенциал сдвигается в более отрицательную сторону,
что приводит к сближению потенциалов разряда ионов
железа и марганца, в результате чего создаются более
благоприятные условия для их совместного осаждения.
Поэтому с увеличением Дк и понижением температуры
электролита содержание марганца в покрытиях увели-
чивается. Кроме того, образовавшиеся на поверхности
катода адсорбционные пленки органических веществ
при повышении катодного потенциала более интенсив-
но вовлекаются в растущий осадок и тем самым уве-
личивают в нем содержание углерода. В связи с этим
повышение плотности тока, уменьшение температуры и
кислотности электролита способствуют получению по-
крытий с повышенным содержанием углерода.

Для ремонтных целей необходимо найти такие ре-
жимы электролиза, такую зависимость между темпера-
турой электролита и максимально возможной плот-
ностью тока, которые позволяли бы получать хорошие
покрытия с наивысшей твердостью и наибольшей про-
изводительностью. Результаты этих исследований при-
ведены на рис. 17.

Полученные зависимости между t и Дк позволяют,
зная температуру электролита, довольно точно опреде-
лить максимально допустимую плотность тока, при ко-
торой будут получаться покрытия с хорошими механи-
ческими свойствами и с наивысшей производительно-
стью. Так, например, при температуре электролита 90° С
можно получать хорошие покрытия в электролите № 1
при Дк до 35 а/дмг, в электролите № 3 при Дк до
Рис.. 17. Зависимость между температурой электролита и макси-
мально-допустимой плотностью тока (номера на рисунке соотве!-
ствуют номерам электролитов, состав которых приведен в табл. 3).

Анализ полученных данных позволяет заключить,
что, применительно к ремонту деталей машин, необхо-
димо вести процесс при температуре электролита, ле-
жащей в интервале 80—90° С, с максимально возмож-
ными плотностями тока и с минимально возможной
кислотностью (0,8—2,0 г/л).

Выводы

1. Увеличение катодной плотности тока способству-
ет получению железных покрытий с повышенным вы-
ходом по току, содержанием углерода, марганца и бо-
лее высокой твердостью.

2. Повышение температуры электролита приводит
росту выхода по току, к уменьшению твердости, со-
держания углерода и марганца в осадке.

3. Повышение кислотности электролита способству-
ет получению покрытий с меньшим выходом по току,
содержанием углерода и низкой твердостью.

4. Рекомендуемыми условиями электролиза, позво-
ляющими получать покрытия с хорошими механиче-
скими свойствами и выходом потоку 80—90%, являют-
ся следующие: Дк~20—35 а/дм2; t = 80—90°С; НС1 =
—0,8—2,0 г,'л.

Р А 3 Д Е Л III

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ
ЖЕЛЕЗНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ЭЛЕКТРОЛИТОВ,
СОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Глава 1

Влияние пористости диафрагм на свойства железных
покрытий, полученных из сахарио-глицерииовых ванн

В 1948 г. автором при изучении процесса железне-
ния из сахарно-глицериновых ванн (20) было замечено,
что диафрагмы (керамиковые), применяемые при элек-
тролизе, оказывают положительнее влияние на качество
покрытий. С одной стороны, они препятствуют попада-
нию анодного шлама в католит, а с другой—способст-
вуют получению более качественных покрытий. Однако
в то время никаких исследований по этому вопросу не
производилось.

В 1952—1953 гг. И. А. Харшан (23) впервые ис-
следовал влияние диафрагм (в сахарно-глицериновом
электролите) на качество железных покрытий. Иссле-
дования И. А. Харшана показывают, что электролизом
без диафрагм нельзя получить удовлетворительные
железные покрытия с содержанием углерода более
9,17%. В случае же разделения католита от анолита
Диафрагмой получаются хорошие покрытия с содержа-
нием углерода более 0,5%. При этом, по утверждению
И. А. Харшана, качество железных покрытий зависит
от величины пор диафрагмы. Наилучшие покрытия по-
лучаются в том случае, когда применяются керамико-
вые диафрагмы с размером пор 1,5—2 мк. Сомнитель-
2 ),
ность некоторых выводов, сделанных И. А. Харшаном,
послужила причиной повторения и расширения указан-
ных исследований.

Исследования производились с электролитом еле чу-
ющего состава: FeCl2.4H2O —500 г/л; NaCl = 100 г/л:
сахар=40 г/л; глицерлн=80 г/л; НС1=0,8—1,1 г/л:
t=85°C; г!к = 20 а/дм2.

Диафрагмы применялись двух видов: керамиковые
с размерами пор от 1,22 до 2,6 мк и и шотовле 1ные из
стеклянной ткани с размерами пор от 5 до 18 мк.»Ано-
лит от католита разделялся диаф>агмами по двум схе-
мам (рис. 18). Исследования проводились в стеклянном
сосуде, ёмкостью 2,0 л.

Рис. 18. /—диафрагмы; 2—аноды; 3—катод.

Исследования показали, что диафрагмы, разделяю-
щие ан злит от католита, улучшают качество железных
покрытий. Так, напэимер, в случае постановки диаф-
рагм по схеме № 1 или № 2 (рис. 18) покрытия по-
лучаются блестящ ie, со средней твердостью 640 Нр.10(1
При снятии диафрагм, т. е. без разделения анолита от
католита, твердость их равна 322 — 330 НИ00 (рис. 19).
Кроме этого, наличие диафрагм способствует получению

Рис. 19. Влияние размера пор диафрагм на выход по току
и твердость покрытий.

покрытий с повышенным содержанием углерода. Так»
например, в случае разделения анолита от католита
диафрагмой, покрытия содержат углерода порядка 0 5—
0,6%, при работе без диафрагм они содержат всего
0,3—0,34% углерода.

Известно (34), что окисление на аноде органических
веществ (фруктозы) приводит к получению веществ с
меньшим содержанием углерода. Восстановление же
органических веществ на катоде (36) способствует об-
разованию высокоуглеродистых веществ. Следователь-
но, для получения хороших углеродосодержащих же-
лезных покрытий необходимо создать такие условия
электролиза, п( и которых обеспечивалось бы разделение
окисленных и восстановленных продуктов. Повидимо-
му, такие условия создаются в случае установки диа-
фрагм, которые разделяют анолит от католита и тем
самым ускоряют процесс восстановления органических
веществ у катода.

Размер пор диафрагм, в свою очередь, также вли-
яет и на свойства железных покрытий. Так, например,
при работе с диафрагмами, пористость которых коле-
балась в пределах от 1,22 до 5,0 мк, получились по вы-
™я с примерно одинаковой твердостью 630—660 Щ100.
При увеличении размера пор диафрагм более 5 мк
твердость покрытий снижается и при размере 18,0 мк
доходит до 378—383 H,u.100.

Следовательно, чрезмерное увеличение размера пор
диафрагм (более 12,0 мк) почти не влияет на разделе-
ние анолита от католита. В этом случае, невидимому,
происходит достаточное перемешивание продуктов окис-
ления и восстановления органических веществ.

Таким образом, наилучшие покрытия как по внеш-
нему виду, так и по твердости получаются при приме-
нении диафрагм с размерами пор от 1,22 до 5 мк.
Однако, как выяснилось в процессе исследования, ч; ез-
мерное уменьшение размера пор (менее 2 мк) умень-
шает производительность ванны (выход по току). Если
при диафрагме с размером пор в 5,0 мк выход по току,
был 79,4—79,6%, то при уменьшении размера поо дс
1,22 мк выход по току уменьшился до 77,4—77,9??
(рис. 19).

Следовательно, для ремонтных целей, с учетом
также экономических соображений, следует рекомен-
довать применение диафрагм, изготовленных из стек-
лянной ткани, с размерами пор 3,0—5,0 мк. Тот факт
что углерод в достаточном количестве (0,3%) попадает
в покрытие при электролизе без диафрагм, объясняет-
ся тем, что в начале ванна работала длительнее врем>
с диафрагмами и значительная часть фруктозы восста-
новилась до гуминовых веществ. Когда диафрагмы быль
сняты, то уже в электролите содержалось достаточное
количество гуминовых веществ, которые, попадая ?
покрытие, увеличивали в нем содержание углерода.

Расположение диафрагм, помещены ли они на като
де (схема № 1) или же на аноде (схема № 2), не влия-
ет на твердость и внешний вид покрытий. Однако мь
рекомендуем устанавливать их на аноды (по схеме №2)
так как это значительно упрощает процесс восстанов-
ления деталей машин.

Чтобы уточнить направление перемещения продуктов
распада сахара (фруктозы), была проведена серия опы-
тов. В этом случае добавки сахара и глицерина пооче
редно вводились сначала в катодное, а затем в анодное
пространство, отделенное диафрагмой из пористоп
стекла (рис. 20).
Рис. 20. /—электролизер; 2—катод в эбонитовой рамке;
3—электролитический ключ; 4—анод (ст. 10); 5—диафрагма
из пористого стекла.

В первом случае побурение электролита наблюда-
лось только в катодном пространстве. Следовательно,
восстановительный процесс происходил только в като-
лите и не распространялся на анолит. Во втором слу-
чае во время работы побурение электролита наблюда-
лось также в катодном пространстве, а анодное про-
странство постепенно очищалось от первоначального
побурения.’ Эти опыты доказывают, что продукты
распада сахара в процессе электрохимического воздей-
ствия образуют дисперсные гуминовые вещества, кото-
рые находятся в электролите в виде коллоида. Воз-
можно при этом, что мельчайшие коллоидные частицы
несут положительный заряд, чем и объясняется их
появление в каплите в случае введения сахара в анод-
ное пространство. Следовательно, коллоидные гумино-
вые вещества образуют сложные органические катионы,
которые в результате электрофореза перемещаются из
анолит! в католит и сосредоточиваются в прикатодном
слое. Здесь они обезвоживаются и адсорбируются по-
верхностью катода. При значительном электродном по-
тенциале они механически попадают в растущий оса-
док. Этими явлениями мы объясняем наличие углерода
в осадке.

Выводы

1. Диафрагмы с размером пор от 1.22 до 5.0 мк,
разделяющие анолит от католита, улучшают свойства
железных покрытий (увеличвается твердость, содержа-
ние углерода и улучшается внешний вид покрытий),
Увеличение размера пор диафрагм (более 5,0 мк) спо-
собствует получению покрытий с пониженной твердо-
стью.

2. Диафрагмы следует устанавливать на анодах,
что даст возможность увеличить полезный объем ванн,
а также увеличить срок их работы без фильтрации
электролита.

Глава 2

Влияние органических веществ на кинетику на-одного
процесса

Сложность процессов, протекающих на поверхности
раздела катод - раствор в присутствии органических
веществ,' привела к тому, что до сих пор не существу-
ет единого представления о механизме действия этих
добавок на кинетику катодного процесса. - >гя

Однако наибольший успех в исследовании катодных
процессов в присутствии органических добавок был
достигнут в Советском Союзе благодаря фундаменталь-
ным работам Н. А. Изгарышева, А. И. Фрумкина,
Б. Н. Кабанова, А. Г. Баграмяна, К. М. Горбуновой
Н. Г. Кудрявцева, М. А. Лошкарева и др.

Н. А. Изгарышев и его сотрудники первыми изу-
чали влияние поверхностно-активных веществ, особен-
но коллоидов, на катодную поляризацию и отметили ряд
характерных особенностей этого явления (53). Основ-
ной причиной изменения перенапряжения они считали
комплексообразование ионов металла с органическими
веществами.

В 1933 г. А. Н. Фрумкиным (54) было выведено
уравнение, связывающее кинетику электродных реакций
(перенапряжения выделения водорода) со строением
двойного слоя:

^Д1п(Н+)+ ^Tlni + const.

В дальнейшем Б. Н. Кабановым, 3. А. Иофа и др.
(55) был проведен ряд исследований с целью доказать
справедливость этого уравнения для случая специфи-
ческой адсорбции, влияние которой выражается в воз-
никновении адсорбционного потенциала ф,, на грани
разд ла металл-раствор.

Экспериментальные данные показали, что в области
потенциалов, в которой возможна адсорбция поверхно-
стно-активных веществ на поверхности ртути, действи-
тельно наблюдается изменение перенапряжения выде-
ления водорода. Сопоставление значений изменения
перенапряжения в результате введения добавок с ве-
личиной адсорбционного потенциала (Ф1) показало, что
имеет место полуколичественное совпадение теории с
результатами измерений..Это обстоятельство объясня-
ется частичной десорбцией вещества с поверхности
электрода при определенных значениях потенциалов.
В дальнейшем было показано (55), что наибольший
тормозящий эффект вызывают добавки катионного ха-
рактера (тетрабутиламмоний). Молекулярные же до-
бавки действуют слабее в результате того, что моле-
кула в этом случае не создает вокруг себя поля, а
только экранирует ту часть поверхности катода, кото-
рую сама занимает.

В течение ряда лет М. А. Лошкаревым и его со-
трудниками (52) развивается адсорбционная теория дей-
ствия добавок поверхностно-активных веществ на ки-
нетику электродных процессов. На основании многочи-
сленного экспериментального материала авторы по-
строили довольно законченную теорию, основные
положения которой сводятся к следующему:

1) поверхностно-активные вещества адсорбируются
на поверхности электрода и создают плотные адсорб-
ционные слои, затрудняющие разряд ионов;

2) эти слои сохраняют свою структуру до некото-
рых значений потенциала, по достижении которых на-
чинается десорбция веществ с поверхности электрода;

3) адсорбция обычно заканчивается по достижении
потенциалов, удаленных от точки нулевого заряда
данного металла на 0,6—0,9щ

4) проникновение ионов через пленку поверхностно-
активных веществ имеет активационный характер;

5) характерной особенностью разряда ионов при
наличии на поверхности электрода плотных адсорбци-
онных слоев является наблюдающийся в этих случаях
„предельный ток проникновения* ионов через пленку.

’ Такого же взгляда придерживаются Л. Л. Шрейер
и И. Смит (187). Однако они указывают на возмож-
ность образования комплексов (ионов металла с орга-
ническими веществами), которые в дальнейшем адсор-
бируются поверхностью катода и тем самым влияют на
поляризацию.

Несколько иного взгляда на механизм действия до-
бавок на электродные процессы придерживаются А. Т.
Баграмян, Н. Т. Кудрявцев и В. И. Лайнер (14, 26,
57). По их мнению действие добавок сводится к экра-
нированию (или пассивированию) части поверхности
катода, в связи с чем на некоторой части поверх-
ности возрастает плотность тока, что приводит к увели-
чению перенапряжения. Повидимому, в целом ряде слу-
чаев (особенно для металлов, осаждающихся при малом
перенапряжении) возможна такого рода „избирательная1
адсорбция на поверхности растущего электрода.

Одной из последних работ в этом направлении яви-
лась работа А. И. Левина (58). Автор считает, что ор-
ганические добавки, увеличивающие электродные по-
тенциалы, должны быть катионного характера, а в
случае комбинированных добавок также должно иметь
место образование катионов по схеме:

НА+НА^НАН^+АГ

чем и объясняется усиление тормозящего эффекта при
использовании одновременно нескольких добавок.

Таким образом, в настоящее время имеются три
точки зрения, в большей или меньшей степени объяс-

няющие механизм действия органических добавок на
кинетику катодных процессов. Исследователи ими поль-
зуются как равноправными и находят подтверждение
той или иной из них в форме поляризационных кри-
вых для различных металлов.

Основной метод, наиболее широко применяемый для
изучения кинетики электродных процессов, заключается в
исследовании зависимости потенциала от плотности тока.
Существуют и другие вспомогательные методы, напри-
мер, метод электрокапиллярных кривых, измерение ем-
кости двойного электрического слоя и т. п. При помощи
этих методов определяют значение потенциала нулевого
заряда различных металлов, а также область адсорб-
ции катионов и анионов на электроде. Последние ме-
тоды применяются главным образом для исследования
электродных процессов, протекающих на ртути, так
как последняя является идеально поляризуемым элек-
тродом в довольно широком интервале потенциалов.
Применение этих методов для исследования катодных
процессов, протекающих на твердых электродах, не
дает точных результатов, так как процессы, протекаю-
щие на них, необратимы (59, 60).

В связи с вышеизложенным в наших исследованиях
применялся наиболее распространенный и общепринятый
метод поляризационных кривых (<?— I).

Снятие поляризационных кривых осуществлялось
прямым компенсационным методом с помощью потен-
циометра ППТВ-1 и зеркального гальванометра,
как нуль-инструмента. Электролизером служил сте-
клянный сосуд (рис. 20), емкостью 250 см3; католит от
знолита разделялся (чтобы исключить возможность
проникновения кислорода и продуктов окисления по-
зерхностно-активных веществ в католит) стеклянной
пористой диафрагмой (размер пор 4—6 мк). Такой
сравнительно большой объем (250 см'1) электролизера
и применение, растворимых анодов (ст. 10) позволяют
считать концентрацию ионов железа в растворе прак-
тически не меняющейся в течение опыта.

Катодом служила железная пластинка размером
15X15x1 мм, вставленная для обеспечения постоянной
площади электрода равной 1 см2 в эбонитовую рамку
(рис. 20). Катод при помощи электролитического ключа
с тонко оттянутым под углом 35° капилляром (с целью

41
уменьшения экранирования катодной поверхности
жидкостно (FeCl2'4H^O) соединялся с электродо'
сравнения. В качестве последнего применялся пасы
щенный каломельный полуэлемент (—0,242v), которые
перед замерами был сравнен с водородным электродом
Электолизер находился в масляном термостате емкостьк
3 л, который обеспечивал постоянство заданной тем
пературы с колебаниями ±0,15° С (ртутно-толуоловьп
терморегулятор).

Источником постоянного тока служил селеповьн
выпрямитель на 12 а. Сила тока измерялась миллиам-
перметром с зеркальной шкалой на 100—250 та.

Метод снятия поляризационных кривых, применен-
ный в наших исследованиях, не может считаться аб
солютно точным (26, 186, 188). Все же, соблюдая
строгое постоянство основных условий электролиза i
обеспечивая получение гладких мелкокристаллических
осадков, мы добились вполне удовлетворительной во
спроизводимости опытных данных с точностью +5mv
На возможность применения указанной методики для
исследования катодных процессов тех металлов, кото-
рые обладают высокой поляризацией (Fe, Сг, N1), указы-
вают А. И. Левин и А. В.Полюсов (58). Авторы отмечают
„Осциллографическое определение истинной поверхно-
сти электрода показало, что изменения поверхности и
активности электрода в процессе снятия поляризацион-
ных кривых настолько незначительные, что ими мож-
но пренебрегать".

В. А. Ройтер и В. А. Юза (61), осциллографическг
изучая катодную поляризацию железа в растворе
FeSO4. 7Н2О, также пришли к выводу, что в процессе
электролиза поверхность почти не изменяется.

Л. А. Яковлева (63), изучая электродные процессы
в растворе FeSO4-7H2O, производила снятие поляриза
ционных кривых компенсационным методом и в виде
контроля осциллографическим (на приборе А. Т. Ва
грамяна) и пришла к выводу, что результаты равно-
ценны.

В рассматриваемых исследованиях влияние органи
ческих добавок изучалось в двух ваннах:

1) FeCl2-4H20 = 500 г/л; NaCl —100 г/л; рН = 2,2—2,3.
2) FeCl2-4H20 = 500 г/л; NH4C1=-15O г/л; рН=2,2-2,3

Электролиты готовились из химически чистых про-
дуктов растворением в дважды перегнанной воде.

Снятие поляризационных кривых производилось по
общепринятой методике:

1) катод перед погружением в электролизер под-
вергался обезжириванию венской известью, промывке
в воде, травлению в соляной кислоте (30 сек), затем
погружался в электролизер и подвергался декапирова-
нию (45 сек);

2) катод покрывался мелкокристаллическим желез-
ным осадком при Дк=15а/дм2 в течение 30 мин;

3) определялся „стационарный" потенциал;

4) снимались поляризационные кривые с достаточ-
ной быстротой (в течение 1 минуты измерялось до
6—8 точек) в прямом и обратном порядке.

Значения плотностей тока, отвечающие предельным
условиям (1пр.) для соответствующих растворов, опре-
делялись непосредственно из опытов. В процессе сня-
тия поляризационных кривых осуществлялся постоян-
ный контроль за составом электролита и поверхностью
катода.

Исследование влияния температуры электролита на
катодную поляризацию проводилось во всех случаях

Рис. 21, Влияние концентрации глицерина в присутствии
сахара (50 г/л) на катодную поляризацию (t=90°C).
Рис. 22. Влияние концентрации сахара в присутствия глпцерп'
(80 г/л) на катодную поляризацию (t^92°C).

«4?

АО

1О

— гоо esc

Рис. 23. Влияние концентрации желатина в присутствии глншри«
(80 г/л) на катодную поляризацию.

Исследование влияния кислотности электролита н
катодную поляризацию производилось в электролите
FeCl2-4H20=500 г/л; ЫаС1 = 100г/л; глицерин=80 г/’
сахар=50 г/л; t=80°C.

Результаты исследований показывают, что введен»6
в электролит различных добавок по разному влияет н
катодную поляризацию. Характер поляризационных кр»'
вых, изображенных на рис. 21, 22 и 23 указывает, ч»1

введение в хлористый электролит достаточно большого
количества глицерина незначительно увеличивает катод-
ную поляризацию. Введение же в электролит совмест-
но с глицерином других органических добавок (сахара,
желатина, лимонной кислоты и декстрина) значительно
увеличивает поляризацию (рис. 22 и 23). Так, например,
если при отсутствии добавок при Дк=10 а/дм2 катодный
потенциал был равен 694 ту, то добавка глицерина в
количестве 60—80 г/л увеличивает катодный потенциал
всего на 24—29 mv, тогда как введение в этот же элек-
тролит совместно с глицерином (80'г/л) сахара (50 г/л)
увеличивает катодный потенциал на 123 mv, а добавка
желатина (0,25 г/л)—на 116 mv (рис. 22 и 23). Аналогич-
ная картина наблюдается при введении в электролит

совместно с глицерином (80 г/л) лимонной кислоты
(4 г/л) и декстрина (50 г/л). В этом случае катодный
потенциал (при Дк —10 а/дм2) увеличивается соответст-
венно на 33 и 80 mv.

Анализируя характер поляризационных кривых, не-
обходимо отметить, что все они имеют предельный
ток (1Пр.), характеризующийся значительным увели-
чением катодного потенциала при незначительном уве-
личении силы тока.

Характерно, что поляризационная кривая, снятая в
электролите без каких-либо органических добавок, также
имеет предельный ток, который в зависимости от тем-
пературы электролита (70—92°С) лежит в пределах от
2 до 4 а/дм2 (рис. 23). Этот предельный ток является
результатом особенностей катодного осаждения железа.
Известно, что в этом случае на катоде протекают
сразу два процесса—разряд ионов водорода и FeJ’ + .
При малых плотностях тока идет „разряд ионов Н+,
потенциал которого значительно положительнее по-
тенциала разряда ионов Fe++. Так, например при
Дк=1,0 а/дм2 потенциал разряда Н+ равен-0,47у, а для
Ре больше—0,630 v (64).

С увеличением плотности тока катодная поляризация
постепенно растет и, при достижении предельного тока,
перенапряжение выделения водорода резко увеличивает-
ся. что приводит к значительному уменьшению разряда
его ионов. Потенциал катода в этом случае продолжает
Увеличиваться и, по достижении величины более 0,63v,
начинают разряжаться ионы Fe++. Дальнейшее повы-
шение силы тока вызывает постепенное увеличение п
тенциала.

поверхности катода, требует дополнительной энергии
активизации, поэтому, начиная с предельного тока
проникновения, поляризация резко возрастает.

Согласно теории замедленного разряда ионов, зави-

Величина предельного тока (inp.) зависит от плоти
сти адсорбционных слоев, образуемых добавками; че
она больше, тем меньше inp и тем больше поляр
зация катода (рис. 21, 22 и 23). Аналогичное явлен; .
наблюдал М. А. Лошкарев и его сотрудники (52)
изучении кинетики катодных процессов выделения Sn,
Сг, Н2, Ni и т. д. в присутствии капиллярно-активных!
добавок.

симость между величиной поляризации и плотностью
(силой) тока (i) должна удовлетворять уравнению Та-

Наиболее вероятное объяснение указанного хода
поляризационных кривых может быть дано на основа-
нии предположения о появлении на поверхности катода
прочного слоя адсорбированных органических веществ.
В этом случае разряд ионов становится во можным на
отдельных, свобо шых от адсорбционного слоя местах
катода. Таким образом, открытая поверхность электро-
да во много раз уменьшается, в силу чего предельная
плотность тока, отнесенная к общей поверхности катода,
становится очень низкой. Разряд ионов Fe++ на оснзв-

Рис. 25. Зависимости катодного потенциала (®) от lg 1 при
концентрации сахара 20 и 50 г/л;

Электролит; РеС1-4НаО=5ЭОг/л ХаС1=100 г/л; глицерин-20 г/л; pH =2,4.

закрытой сплошной адсорбционной пленкой части

нои,

Рис. 24 Зависимость катодного потенциала ( ?) от 1g i при
концентрации глицерина 0 и 80 г/л.

Электролит: ГеС1а 4НаО=оиОг/л; NjCI-iW г/л; сахара=50 г/л; рН—2,4.

Ряс. 26. Зависимости катодного потенциала (?) от lg i при
различной концентрации желатина.

Электролит: FeCL -tHsO—aOO г/л; NdCl = ,uO r/л; глицерин=80 г/л; pH=2,2.
феля <р—a+b 1g i. Все полученные нами поляризациог
ные кривые, построенные в координатах ср—lg i, удовл<
творяют уравнению Тафеля, т. е. наблюдается линейна
зависимость между <р и lg 1, а, следовательно, и теори;
замедленного разряда ионов для силы тока большее
1П0 (рис. 24, 25 и 26).

Рис. 27. Изменение коэффициентов “а„ и в зависимости
от концентрации сахара.

Электролит: FeCl3'4H2O=»r.00 г/л; NaCI = 100 i/.щ глицерин-~-Q0 г'л; pH

Рис, 28. Изменение коэффициентов и .Ь‘ в зависимости
от концентрации желатина.

Электролит: FeCla-4HfO".MW г/л; NaCI-lOu г/л; глнцсрин-8О г/л; рН=2.2.

Анализ величин коэффициентов „а“ и „Ь“ в уравнении
:.,феля показал, что последние меняют свое значение
в зависимости от условий электролиза и состава элек-
тролита. При этом коэффициент „й“, т. е. величина
перенапряжения при Дк—1 а/см2, изменяется гораздо
больш е, чем коэфициент следовательно, она ока-
зывает доминирующее влияние на величину катодной
поляризации. Изменение коэффициентов „а“ и в
зависимости от концентрации различных органических
добавок приведено на рис. 27 и 28.

Изучение характера изменения этих кривых позво-
ляет заключить, что во всех случаях увеличение кон-
центрации тех или иных добавок влечет за собой боль-
ший или меньший (в зависимости от их тормозящих
действий) рост величин как „а“, так и При даль-
нейшем увеличении концентрации добавок эти коэф-
фициенты, достигнув максимума, уменьшаются или оста-
ются постоянными.

Присутствие в электролите органических веществ
оказывает заметное влияние также и на „стационарный1*

Рис. 29. Влияние концентрации глицерина на катодную поляризацию
(у) нестационарный» потенциал

Электролит: FeCL • 4Н 20 = 500 r/л; КаС1=1С0 гл; сахар = 50 гл. рН=2,4-
потенциал электрода. С увеличением концентрации этих
добавок этот потенциал растет (сдвигается в более отри-
цательную область), затем, достигнув максимума, посте-

Рис. 30. Влияние концентрации сахара на катодную поляризацию
и „стационарный" потенциал.

Электролит: FeCI2 . 4НаО=500 г/л; NaCI = 100 г'л; глицерин- 80 г/л; рН '2.4.

Рис. 31. Влияние концентрации лимонной кислоты, декстрина
и желатина на т. 11 А? !ФИ Дк ==100 ма/см?;
-----------------влияние лимонной кислоты;
— --------------- влияние декстрина;

----—— •— влияние желатина.

Электролит: FeCl., . 4Н2О=Т0° NaCI-100 r/л; глицерин = 80 г/л;
t=70*C; рН-2,2.
пенно падает (рис. 29, 30 и 31). При этом с увеличением
поляризующего действия добавок „стационарный" потен-
циал растет сильнее. Так, например, введение в элек-
тролит 80 г/л глицерина (при t=92°C) увеличивает <ро на
10 mv (с 506 до 516 mv); введение в этот же электро-
лит 50 г/л сахара увеличивает фо на 62 mv (с 516 до
578 mv). Таким образом, совместное действие глице-
рина и сахара увеличивает с?0 на 72 mv. Аналогичное
влияние на „стационарный" потенциал оказывают и дру-
гие добавки.

Влияние концентрации изучаемых добавок на катод-
ную поляризацию приведено на рис. 29, 30 и 31.

Полученные результаты показывают, что с увеличе-
нием концентрации добавок катодная поляризация ра-
стет, достигает максимума, а затем падает. При этом
введение в электролит различных добавок по разному
увеличивает катодную поляризацию. Наибольшее влия-
ние оказывает совместное действие двух добавок гли-
церина и сахара, глицерина и желатина, глицерина и
декстрина. При этом максимальные значения <р и △<?
Увеличение температуры электролита приводит к
уменьшению коэффициента в уравнении Тафеля, и,
следовательно, к снижению поляризации (рис. 24, 25,
27, 28, 29 и 30).

С увеличением pH электролита „стационарный“ по-
тенциал и поляризация растут, проходят через макси-
мум при рН = 6,0 — 6,4, а затем падают (рис. 32). Это
объясняется повышенным выделением водорода совме-
стно с железом.

Анализ полученных результатов позволяет считать,
что введение в хлористый электролит органических ве-
ществ влияет на кинетику электродных процессов за
счет образования на катоде адсорбционных слоев, ко-
торые затрудняют разряд ионов железа.

Адсорбционные слои, в зависимости от применяемых
добавок, могут иметь молекулярное или катионное
строение, а в связи с этим и их действие на катодную
поляризацию будет различно. Нам представляется ве-
роятным следующий механизм их действия.

Добавки типа глицерина образуют на поверхности
катода тонкие молекулярные адсорбционные слои, че-
рез которые ионы металла разряжаются при сравни-
тельно небольшом значении потенциала (слабодейству-
ющие добавки). Добавки коллоидного типа (сахар, же-
латин, декстрин и т. д.) образуют толстые катионные
адсорбционные слои, через которые ионы разряжаются
при высоком значении потенциала (сильнодействующие
добавки).

При малой концентрации глицерина в электролите
происходит адсорбция его молекул на наиболее актив-
ных участках поверхности катода, вследствие чего увели-
чивается адсорбционный потенциал и разряд ионов замед-
ляется. При дальнейшем увеличении концентрации гли-
церина продолжается заполнение первого слоя, чтс
приводит к увеличению и <р. Одновременно возмож-
но образование второго слоя на обратно ооиентироваи-
ных к поверхности катода диполей молекул глицерина
и т. д. В итоге на поверхности катода образуется поли-
слойная пленка незаконченной структуры (59). Таким
образом, при малых концентрациях глицерина измене-
ние поляризации и перенапряжения обусловлено воз-
никновением адсорбционных потенциалов ( ф]) . При
больших концентрациях глицерина эффект торможени;
разряда наряду с дальнейшим увеличением значений
адсорбционных потенциалов усиливается за счет допол-
нительного торможения, связанного с изменением энер-
гии активизации, что, в свою очередь, приводит к уве-
личению поляризации. Следует отметить, что сущест-
вование устойчивой молекулярной адсорбционной плен-
ки возможно лишь в ограниченном диапазоне потенци-
алов. При достаточно отрицательном потенциале моле-
кулы глицерина начинают вытесняться катионами и
диполями воды (50), достигая таким образом потенци-
ала десорбции, что приводит к уменьшению поляриза-
ции.

Вторая группа добавок (коллоиды) в растворе дис-
сонирует на сложные частицы, несущие тот или иной
заряд. Например, коллоидные вещества типа желатина
в кислой среде образуют сложные катионы (58):

УСООН .СООН

R/ + H2O->R< + ОН-

\nh2 xNH2H+

Подобно этому и другие высокомолекулярные орга-
нические вещества (декстрин, гуминовые вещества и
т. д.) распадаются на ионы, и поверхностно-активная
группа в них находится в составе сложных органиче-
ских катионов. Образующиеся катионьг под действием
электрического поля сосредоточиваются в прикатод-
ном слое электролита. Здесь, они образуют на катоде
ориентированный адсорбционный слой, который, в свя-
зи с сосредоточением ка;ион-активной добавки в двой-
ном слое, сильно затрудняет разряд ионов (Fe++ и Н+)
и тем самым увеличивает катодную поляризацию, при-
чем увеличение поляризации в этом случае будет зна-
чительно большим по сравнению с молекулярными ве-
ществами (глицерин). Рассматриваемый адсорбционный
слой состоит из двух частей: первая часть—катионов
добавки—под влиянием электролитических сил строго
ориентирована и непосредственно закреплена катодной
поверхностью; другая часть под действием молекуляр-
но-кинетического движения имеет диффузионный ха-
рактер. Толщина и вязкость построенного таким обра-
зом адсорбционного слоя оказывают решающее влия-
ние на характер катодной поляризации: последняя тем
больше, чем плотнее слой, состоящий из этих положи-
тельно заряженных коллоидных частиц.

На толщину адсорбционного слоя, а следовательно,
и на перенапряжение оказывают влияние температура
и кислотность электролита. С увеличением температу-
ры электролита диффузионная часть слоя уменьшается
за счет увеличения молекулярно-кинетического движе-
ния, что ведет к уменьшению активационного барьера^
вследствие чего коэффициент „а“ и поляризация пада-
ют (рис. 27 и 28).

С увеличением концентрации сахара, желатина и
декстрина толщина и плотность ориентированных ад-
сорбционных слоев растут, что, в свою очередь, при-
водит к заметному увеличению катодной поляризации.
Однако, как только произойдет полное насыщение же-
стко ориентированной части слоя добавки, начнет ин-
тенсивно расти его объемная часть. Это, в свою оче-
редь, будет способствовать ослаблению связей ионов
добавки, находящихся в непосредственной близости к
катодной поверхности, т. е. к разрыхлению прикатод-
ной пленки, а, следовательно, и к уменьшению сопро-
тивления всего слоя.

Действительно, данные опытов показывают, что при
избытке органических веществ кривые поляризации
проходят через максимум (рис. 29, 30 и 31).

Принятый нами механизм действия органических до-
бавок на кинетику катодного процесса позволяет объ-
яснить дальнейшее повышение катодной поляризации
при одновременном присутствии в электролите двух
добавок первой и второй группы. Наибольший эффект
мы наблюдаем при совместном действии глицерина и
какой-либо добавки второй группы. В этом случае зна-
чительный рост поляризации объясняется образованием
на катоде более плотного адсорбционного слоя, состо-
ящего из положительно заряженных частиц коллоидов,
между которыми находятся молекулы глицерина.

Правильность наших рассуждений подтверждает и
тот факт, что покрытия, полученные из ванн с добав-
ками сахара, желатина и декстрина, содержат углерод
(0,4—0,8%), а покрытия, полученные из ванн с добав-
кой глицерина, почти его не содержат (0,05—0,1%).
Повидимому, при больших плотностях тока (при более
отрицательном потенциале) происходит более интенсив-
ный захват коллоидных частиц железным осадком.
В этом случае присутствие глицерина увеличивает ка-
тодную поляризацию, и потенциал увеличивается на-
столько, что происходит более полное восстановление
гуминовых веществ вплоть до углерода; кроме того,
адсорбционная пленка глицерина является как бы филь-
тром, через который могут проходить наиболее дис-
персные частицы. Этим и объясняется (в случае саха-
ра и декстрина) получение различных катодных осад-
ков в присутствии глицерина и без него. Так, напри-
мер, покрытия, осажденные из йанн с добавкой только
сахара, получаются рыхлые, полосчатые и содержат
много углерода, свыше 0,8% (20). В этом случае соз-
даются благоприятные условия для разряда более круп-
ных гуминовых частиц, которые в результате захвата
и включения их в осадок портят покрытие. Добавле-
ние в этот же электролит достаточного количества
глицерина (60—80 г/л) для образования адсорбционной
пленки способствует получению плотных, гладких и
твердых покрытий.

Выводы

1. Введение в электролит органических веществ
увеличивает катодную поляризацию, которая с увели-
чением концентрации этих добавок проходит через
максимум.

2. Наличие „предельных токов проникновения11 го-
ворит о том, что во. всех случаях образуются плотные
адсорбционные слои, затрудняющие разряд ионов. Эти
слои в зависимости от применяемых добавок могут
иметь молекулярное или катионное строение, в связи
с этим их действие на катодную поляризацию различ-
но.

3. Адсорбционные слои сохраняют свою структур}'
до определенных значений потенциала катода, по до-
стижении которых начинается десорбция добавок и их
поляризующее действие уменьшается.

4. Поляризационные кривые, построенные в коор-
динатах cp-lgi для силы тока, превышающего „предель-
ный", во всех случаях удовлетворяют теории замед-
ленного разряда ионов.

5. При малых концентрациях добавок увеличение
: катодной поляризации обусловлено возникновением ад-
сорбционных потенциалов ('^J. При концентрации до
бавок, достаточной для образования сплошного адсорб-
ционного слоя, эффект торможения разряда ионов на
ряду с дальнейшим увеличением значений (^) уси
ливается за счет дополнительного торможения, связан
ного с изменением энергии активации.

6. С увеличением температуры электролита диффу
знойная часть адсорбционного слоя уменьшается, чтс
ведет к уменьшению активационного барьера, вслед
ствие чего катодная поляризация падает.

7. Уменьшение кислотности электролита (рН>4
способствует образованию дополнительной адсорбцион
ной пленки из гидроокиси железа, что увеличивае
активационный барьер и повышает катодную поляриза
цию.

Глава 3

Влияние условий электролиза на выход по току железа
н газообразного водорода

Известно, что при железнении на катоде одновре
менно происходит разряд ионов железа и водорода
Часть выделившегося водорода удаляется с поверхно
сти катода в виде пузырьков газа, другая же часть
иногда очень значительная, включается в электролитиче
ский осадок. В результате включения водорода в осад
ке возникают внутренние напряжения, которые могу
привести к растрескиванию покрытия, а иногда и к ег«
отслаиванию. Включение водорода в осадок приводи-
также к увеличению его твердости и хрупкости.

Таким образом, влияние условий электролиза на ко
личественное выделение газообразного водорода Ни
катоде представляет большой практический интерес i
требует тщательного изучения, тем более, что это'
вопрос в литературе освещен совершенно не достаточно
Успешное решение этого вопроса позволило бы выяс
нить влияние органических добавок и режима элетро
лиза на выход по току водорода, что, в свою очередь,
позволило бы установить условия, дающие возмож ‘
ность производить электролиз с максимальной произ-
водительностью.

Количественное определение выделявшегося на ка-
тоде газообразного водорода производилось по обще-

принятой методике, достаточно подробно описанной
Д. К. Авдеевым, В. Л. Хейфецем и А. С. Рейшахри-
том (71).

Согласно этой методике, выделявшийся на катоде
газ собирался над столбом электролита в бюретку с
дел шиями.

Приведенный к нормальным условиям объем собран-
ного за время опыта (2 часа) водорода подсчитывался
по формуле:

,,Ф _ VP"+V1(P"-P4
~ • (l + «t)-760

где: V—объем выделившегося на катоде газа;

Vt—объем газа, находящегося перед началом опы-
та над столбом электролита;

Р' и Р" —исправленные давления до начала н
после окончания опыта.

При прохождении через электролит 96,500 куло-
нов электричества на катоде выделится 0,5 гр. моля
водорода, который в нормальных условиях займет объ-
ем, равный 11,2 л. Следовательно, прошедшее через
ванну количество электричества (Q) будет

F'VyiO-3 п FVJ-10-3

q=____SL—----, а плотность тока Дк=_, от-

..т_11,2-г-8Дк

сюда Vq— f.10-3

где: Vo — теоретический объем выделившегося газа,
приведенный к нормальным условиям;

т—время опыта;

S—площадь катода;

F—число Фарадея.

Общее количество водорода, выделившегося в те-
чение опыта (Vo), будет равно:

v0=v*+vt

где: V* —объем газообразного водорода;

V*—объем водорода, попавшего в электролити-
ческий осадок.

Следовательно, . общий выход по току водорода
будет:

V
о . , ,, у О

н2 =

I *-100 И-100

2 । о

*О ' о

• 100 —
В настоящей главе освещаются вопросы, связанные
с первым слагаемым, т. е. с выходом по току газооб-
разного водорода; в следующей главе мы рассмотрим
вопросы, связанные со вторым слагаемым, т. е, с вы
ходом по току водорода, попавшего в электрически!
осадок.

Исследования проводились с двумя видами образцов

1) плоскими с площадью в 1 см2 (такие же, что >
при снятии поляризационных кривых);

2) цилиндрическими (d=0,7 см, /=1,6 см), которы
после определения выхода по току газообразного во
дорода использовались для определения водорода, по
павшего в электролитический осадок.

Исследование влияния концентрации органически
добавок, а также плотности тока на выход по току же
леза и водорода производилось в электролите:

FeCl,-4H2O =500 г/л;

NaCl =100 г/л;

pH =2,2-2,6;

t =92°С.

Влияние температуры и кислотности электролит,
на выход по току железа и газообразного водород;
изучалось в другом электролите:

FeCi2-4H2O =500 г/л;

NH4C1 =100 г/л;

МпС12-6Н2О =100 г/л;

глицерин =80 г/л;

НС1 =1,8-2,0 г/л:

Дк =10 а/дм2;
t =75°С.

Все опыты проводились в электролизере, емкостьв
250 см3 (рис. 20), который находился в масляном тер
мостате.

Наши исследования показали, что с увеличением
концентрации органических добавок количество газо-
образного водорода- (выход по току водорода), выде-
ляющегося на катоде, падает, а затем, достигнув ми-
нимума, растет (рис. 33 и 34). Такая закономерность
особенно отчетливо видна при малых-плотностях тока
(10 ма/см2).

Характерно, что минимум выхода по току газооб-
разного водорода во всех случаях соответствует той
концентрации добавок, при которой наблюдается макси-
мальное значение катодной поляризации (рис. 29 и 30).
Так, например, при Дк=10 ма/см2 минимальный выход
по току водорода был при концентрации: глицерина=
—80 г/л; сахара=40 г/л и желатина=0,25 г/л. Такая же
концентрация указанных добавок дает максимальное
значение катодной поляризации.

Результаты этих исследований убедительно показы-
вают, что количество газообразного водорода, выделив-
шегося на катоде, находится в обратной зависимости
от катодной поляризации. Однако в этом случае нель-
зя говорить о количественной зависимости между ве-
личиной поляризации и выходом по току водорода.
Подтверждением этого является то, что введение в
электролит глицерина —80 г/л при Дк=0,01 а/см2 сни-
жает выход по току водорода с 95 до 14%, а при
Дк=0,10 а/см2—с 4,75 до 2,08%, тогда как катодная
поляризация повышается в этом случае соответственно
на 160 и 24 mv. Введение в этот же электролит сахара
(40 г/л) повышает поляризацию при Дк=0,01 а/см2 на
92 mv, а выход по току водорода уменьшается против
глицериновой ванны всего лишь на 2%.

Рассмотренные закономерности еще раз подтвержда-
ют правильность наших рассуждений относительно ме-
ханизма действия органических веществ на кинетику
электродных процессов (см. главу 2). В само.м деле,
с увеличением концентрации органических добавок
растет адсорбционная пленка, которая снижает предель-
ный ток диффузии, повышает поляризацию и тем самым
затрудняет разряд ионов водорода на катоде. При кон-
центрации добавок, которой достаточно для полного
построения сплошного адсорбционного слоя, катодная
поляризация и перенапряжение выделения водорода
будут иметь наибольшую величину, а выделение водо-
рода на катоде будет наименьшим.

Изучение характера влияния различных добавок
дозволяет заключить, что глицерин оказывает наиболь-
шее влияние на выход по току водорода; введение же
совместно с глицерином других добавок незначительно
понижает выход по току водорода.

Проведенные исследования также показали, что вве-
Кроме того, ввиду малой концентрации ионов водо-
рода, его выделение идет на предельном токе, и, сле-
довательно, повышение плотности тока больше пре-
дельного значения неизбежно повлечет за собой умень-
шение доли выделяющегося водорода в суммарном
выделении железа и водорода. Поэтому при плотностях
тока более 10 а/дм2 выход по току железа и газооб-
разного водорода не зависит от применяемых органи-
ческих добавок и остается примерно постоянным, ко-
леблясь для первой группы электролитов в интервале1:
'<lFe> 88,3—89,48%, т]'н2 < 2,0—2,5%; для второй груп-
пы электролитов в интервале: т]ге >75,2—80,2%, <Нз
<0,3-1,06%.

Таким образом, проведенные исследования показали,
что при Л=90°С, рН=2,2—2,4 и Дк > 20 а/дм2, имеет
место большой выход по току железа (более 88%) и
малый выход по току газообразного водорода (менее
2,0%).

Правильность предыдущих рассуждений подтвержда-
ют результаты, полученные при исследовании влияния

Рис. 37. Влияние температуры электролита на выход

по току железа и водорода:

1—электролит без добавок органических веществ; 2—глицерина==80 г/л;
3—глицер на =90 г/л, декстрина ==50 г/л; 4—ганце; ина—Ь0 г/л,
желатииа=0,25 г/л; 5—глицерида=80 г/л, лимонной кислоты=3 г/л.

I Рис. 38. Влияние концентрации свободной соляной кислоты

I на выход по току железа и водорода.

Электролит: FeCla-4H3O=500 г/л; NaCl —100 г/л; МпС12-6НаО—100 г/л;

I глицерин=80 г/л; Дк=10 а/дм2; t—7S°C.

температуры электролита на выход по току железа и
водорода. Эти результаты показывают, что с повыше-
нием температуры электролита катодное выделение во-
дорода усиливается (рис. 37).

Действительно, с повышением температуры электро-
лита увеличивается предельный ток диффузии, следо-
вательно увеличивается доля разряжающихся ионов
водорода (при Дк—const) в суммарном выходе по току.
Другими словами, с повышением температуры электро-
лита выход по току железа растет быстрее, чем выход
по току водорода.

Кислотность электролита также оказывает большое
влияние как на выход по току водорода, так и на вы-
ход потоку железа. С увеличением кислотности электро-
тита катодная поляризация и выход по току железа
-нижаются, а выход по току газообразного водорода
растет (рис. 38). Так, например, при НС1=0,8 г/л,
"ге~82,3%, а т/н2—0,98%, при НС1=6 г/л, т; =63,6%,
М' и, =13,2%.

i
Эти результаты показывают, что наибольшую про
изводительность дают те электролиты, кислотность ко
торых не превышает 1,0—1,5 г/л.

Выводы

1. Введение в хлористый электролит органически*
веществ (глицерина, сахара, желатина и декстрина'
уменьшает выход по току газообразного водорода.

2. Наименьшее значение выхода по току газообраз-
ного водорода соответствует той концентрации орга-
нических добавок, при которой наблюдается наиболь-
шее значение катодной поляризации.

3. Введение в электролит глицерина (60—80 г/л) i
сахара (30 г/л) способствует повышению выхода по то
ку железа, а введение желатина (0,2—0,3 г/л) не вли
яет на выход по току железа.

4. Введение в электролит органических вещесп
концентрации, превышающей ту, при которой наблю
дается максимум поляризации, не желательно, так каг
в этом случае повышается выход по току водорода, i
выход по току железа снижается.

5. Увеличение катодной плотности тока во все*
случаях приводит к повышению выхода по току желе-
за и понижению выхода по току водорода.

6. С повышением температуры электролита выхо;.
по току железа, а также и газообразного водорода ра-
стет. При этом выход по току железа растет значитель
но (порядка 10-15%), а выход по току газообразной
водорода—незначительно (порядка 1—2%).

7. Увеличение кислотности электролита приводит г
понижению выхода по току железа и к повышении
выхода по току газообразного водорода.

Глава 4

Влияние условий электролиза на содержание водорода
в железных покрытиях

В настоящее время в литературе отсутствуют систе-
матические исследования влияния различных факторе:
на способность электролитических осадков при электро-
лизе поглощать водород. Изучение этого вопроса по-
зволило бы понять и объяснить те изменения физико-

механических свойств электролитических железных
покрытий, которые происходят под влиянием наводо-
раживания, и способствовало бы устранению нежела-
тельных последствий, возникающих в результате вклю-
. чения водорода в осадок. Большинство исследований,
I относящихся к этой области, осуществлялось попутно
i при решении других вопросов; исключением является
| работа Ю. В. Баймакова и М. И. Замоторина (42). К
i сожалению, и в этой работе вопросу наводораживания
!электролитического железа в зависимости от условий
(электролиза уделяется очень мало внимания.

Наши исследования проводились в лаборатории ме-
таллургии стали Ленинградского политехнического ин-
ститута им. М. И. Калинина. Водород в электролити-
ческих покрытиях определялся способом вакуумного
нагрева (при 4—5-10“5 мм рт. ст.) на установке кон-
струкции А. Н. Морозова. Устройство этой установки,
а также методика определения водорода в сталях под-
робно описаны в книге А. Н. Морозова „Водород и
азот в стали" (76), поэтому мы считаем возможным не
останавливаться на этих вопросах.

Образцы для исследований применялись цилиндри-
ческой формы, те же, что и для определения газооб-
разного водорода.

Баланс тока при электролизе определялся, исходя
из того, что у катода в основном расходуется электри-
ческий ток на:

1) разряд ионов железа —7lFe;

2) разряд ионов водорода — т)°Н9;

3) восстановление трехвалентного железа в двух-
валентное —т]';

4) восстановление органических веществ —•»]".

Следовательно общий баланс тока электролиза мож-
10 представить как сумму:

+ + 1°°%.

, Учитывая, что все исследования проводились в од-
°м и том же электролизере и при постоянных усло-
1Иях, можно считать, что потери на восстановление
|Рехвалентного железа во всех опытах были одинако-
ыми и равнялись какой-то постоянной величине, не
Ревышающей 2%.

5-б23
Тогда баланс тока выразится:

ному влияет на количественное содержание водорода
в железных покрытиях. Так, например, введение в элек-

-Н" =98%.

г е Hg «2 в

Зная ^Fe, т]'н и , мы можем определить т?” .

Порядок проведения исследований был следующий
Образцы цилиндрической формы помещались в электро
лизер и определялся выход по току железа (T)Fe) и выход

тролит глицерина в количестве 80 г/л во всех случаях
уменьшает содержание водорода в электролитическом
осадке (рис. 39).

Характерно, что в этом случае, так же как и в
случае катодного выделения газообразного водорода
(см. главу 3) минимум содержания водорода в осадке
соответствует той концентрации глицерина (60—80 г/л)

300

& '0-!5 "/ск!

.< /да

ВО iO 50 0О Гль-цери

Рис. 39. Влияние концентрации глицерина на содержание
водорода в железном осадке.

Электролит: РеС12-4Н2О=500 г/л; NaCl=100 г/л; Н = 2,2; t=92°C

по току газообразного водорода (т/Н2)*- Затем в этих же
образцах определялся водород, находящийся в осадке
(7]"н ). Суммируя полученные данные, мы определял:
фактический выход по току т)ф —т)рс+^н,+7Гн/ "Ток,
идущий на восстановление органических веществ, оп-
ределялся из уравнения: т]"в=98—-»]ф. Чтобы свести де
минимума выделения окиси углерода, кислорода и дру
гих газов, образцы в вакууме нагревались до 900 <
Известно, что при этой температуре из стали выде.
ется преимущественно водород (98—99%), азот ж.
окись углерода выделяются при температуре бо.
1000°С (73, 76). j

Изучение влияния температуры нагрева на степей»
удаления водорода из покрытия производилось при тем
пературах 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 и 900'Q
При каждой температуре образец выдерживался доте!
пор, пока из него полностью не выделялся водоро!
(когда в течение 5 минут изменение давления не пРе]
вышало 1 мм). При объеме шариков 6,46 мл и вес^ри которой наблюдается максимальная кятплняя пп
образцов 7-7,5 \ порэешнос^ Следовательно, эти оХты, так ж^ как й

чаях не превышала 1—2 мл/100 г. Такая точност • предыдущие, подтверждают существование опоелелен-
мерений и хорошая воспроизводимость результ .ной зависимости между выделением водорода (V
позволили при проведении каждого опыта ограничить^ „ выделением водорода п н_„

одним-двумя образцами. Исследования проводились ^н2 ) и атоднои поляризацией (®). Однако результаты
---------------------------- । последующих исследований показали, что с увеличением
концентрации таких органических добавок, как сахар,
телятин, декстрин и лимонная кислота, содержание во-
ирода в осадке увеличивается (рис. 40 и 41), несмот-
я на то, что катодная поляризация (см. главу 2) ра-
гет. Объяснение этому, на первый взгляд противоре-
ивому явлению, может быть дано, если учесть, что
эсть органических веществ попадает в электролитиче-
*ий осадок, что подтверждается химическим составом
металлографическим исследованием покрытий. К ср-
67

двумя группами электролитов.

Вторая группа:

Первая группа:
FeCl2-4H2O — 500 г/л;
NaCl = 100 г/л;

pH = 2,2-2,6.

FeCl2-4H2O = 500 г/л:

— 100 г/л:

NH4C1

Мп2С12'6Н2О = 100 г./л:
= 1,8-2,0

НС1

Результаты исследований показали, чтоприсутш
в хлористом электролите органических веществ по

* Результаты этих исследований приведены в гл. 3.
15 30 4S SO ?5 Сахар

Рис, 40. Влияние концентрации сахара на содержание водорода
в железном осадке.

Электролит: FeCl2-4H2O—500 г/л; NaCl—100 г/л;
глицерия=80 г/л; pH—2,6; t=92°C.

жалению, до настоящего времени точно не установлен
состав гуминовых веществ, желатина и декстрина.

Однако известно, что желатин, например, является
типичным представителем белковых соединений, одна
из составляющих частей которого—гидратированный
каллоген (C102H151N31O39) имеет в молекуле группы
ОН (49). Гуминовые вещества по своему строению приб-
лижаются к графиту и имеют состав (С21- Н12-О0) -х(36).

Следовательно, в случае попадания молекул органи-
ческих веществ в покрытие, неизбежно присутствие
большего или меньшего количества связанного водоро-
да, который в процессе нагрева в вакууме за счет пи-
ролиза органических веществ выделяется из покрытия
и тем самым увеличивает общее его содержание в
осадке.

Проведенные исследования позволили установить
такие концентрации органических добавок, который
обеспечивают получение железных покрытий с хоро
шими механическими свойствами и с минимальным со!

Рис. 41. Влияние вида добавок и катодной плотности тока на
содержание водорода в железных покрытиях: /—без покрытия;
2—без покрытия после химической подготовки; 3—FeCk • ЛНЮ—
=500 г/л, NH4Cl=100 г/л, МпС12 6Н20=100 г/л, t=75°C; 4—элек-
тролит № 3 с добавкой глицерииа=80 г/л; 5—электролит № 4, но
без NH4C1; 6—электролит № 4 с добавкой декстрина=50 г/л;
7—электролит № 4 с добавкой желатииа=0,25 г/л; 8—электролит
№ 4 с добавкой лимонной кислоты 3 г/л.

держанием водорода. Этим условиям удовлетворяют
следующие концентрации добавок: глицерина=60 г/л;
сахара=30 г/л; желатина=0,2—0,3 г/л; декстрина=40—
60 г/л и лимонной кислоты = 2—4 г/л.

Таким образом, результаты настоящих исследований
полностью подтвердили оптимальные концентрации ор-
ганических добавок, рекомендованных нами в преды-
дущих главах.

Катодная плотность тока также оказы вает большое
плияние на содержание водорода в электролитическом
осадке. С увеличением платности тока содержание во-
дорода в осадке резко уменьшается (рис. 41 и 42).
Так, например, в электролите № 1 (рис. 42) при Дк =
0,026 а/см2 содержание водорода было 265,0 мл/100 г
Покрытия, а при Дк = 0,15 а/см2 уменьшалось до
Рнс. 42. Влияние катодной плотности тока на содержание
водорода в железных покрытиях: 1—без добавок; 2—с добавкой
глицерина 80 г/л; 3—с добавкой глицерина 80 г/л, и сахара
30 г/л; 4—с добавкой глицерина 80 г/л н желатина 0,25 г/л.

146 мл/100 г покрытия; аналогичную картину мы наблюда-
ем и в других электролитах. Уменьшение водорода в элек-
тролитическом осадке с увеличением катодной плотно-
сти тока также объясняется повышением катодной по-
ляризации (наличием концентрационной поляризации
для разряда ионов водорода), т. е. установленная ранее
зависимость справедлива и для этого случая.

Увеличение температуры электролита, как показали
наши исследования, уменьшает содержание водорода в
электролитическом осадке (рис. 43).

Рис. 43. Влияние температуры электролита на содержание
водорода в железных покрытиях: 1—без добавок; 2—с добавкой
глицерина 80 г/л; 3—с добавкой глицерина 80 г/л и сахара 30 г'л;
4—с добавкой глицерина 80 г/л н желатина 0,25 г/л.

Рис. 44, Влияние температуры электролита на выход по току
Т1Ф . '

водорода: '< н2 —суммарный выход по току водорода-Ч н3—
—выход по току газообразного водорода; 71/н3—
выход на току водорода, попавшего в электролитический осадок.

Расчет баланса тока электролиза показал, что с по-
вышением температуры электролита выход по току во-
дорода, выделившегося в газообразном состоянии у ка-
тода (т/н2), растет, а выход по току суммарного (t]oh2) и
попавшего в электролитический осадок водорода (т;"н2)
снижается (рис. 44). В этих исследованиях мы специаль-
^но выбрали электролит без добавок для того, чтобы
свести к минимуму всевозможные погрешности, связан-
Иные с попаданием органических соединений в осадок.
Уменьшение количества поглощенного водорода с
повышением температуры электролита объясняется тем,
что размер пузырьков водорода в этом случае умень-
шается, следовательно, время их пребывания на по-
верхности катода резко сокращается (50); кроме того,
время контакта водорода с катодом уменьшается за
счет усиления конвекции,—все это резко снижает эф-
фект адсорбции водорода.

Выше мы приняли, что водород, попавший в элект-
ролитический осадок (Чн,), слагается из двух частей
1) свободного водорода, поглощенного металлом (ч„2) и
2) водорода, попавшего в осадок с органическими ве-
ществами. Если учесть, что концентрация сахара ь
электролите несколько уменьшает выход по току газо-
образного водорода (табл. 4) и все условия электро-
лиза были приняты постоянными, то можно предполо-
жить, что выход по току водорода (т;^) будет умень-
шаться с увеличением концентрации сахара или, е
крайнем случае, будет постоянным. Тогда объем водо-
рода (Vopr), выделившегося из органических веществ
на
в процессе нагрева в вакууме, будет пропорционален
разности: ,

_7)С — тп -const
‘и3 'н2 ‘н3

Другими словами, с увеличением концентрации са-
хара в электролите количество водорода, попавшего в
электролитический осадок в виде органических веществ,
будет резко увеличиваться, так как в этом случае
ij^-const растет (табл. 4).

Характерной особенностью электролитов с добавка-
ми органических веществ является то, что с увеличе-
нием концентрации этих добавок потери тока также
увеличиваются. Так, например, если в электролите с
концентрацией глицерина 80 г/л потери тока состав-
ляли 5,87%, то при введении в этот электролит сахара
(80 г/л) или желатина (0,5 г/л) эти потери увеличи-
лись до 16,19% (табл. 4). Если учесть, что потери в
основном слагаются из потерь на восстановление трех-
валентного железа и органических веществ, то тогда:

Т(пот =7Гв 4“ 4 в

Выше мы приняли, что Ve^Const, поэтому потери
тока пропорциональны потерям на восстановление орга-
нических веществ. Следовательно, как показывает
72

Таблица
п
табл. 4, с увеличением концентрации органических ве
ществ потери тока, идущего на их восстановление
резко увеличиваются.

Влияние кислотности электролита на содержание
водорода в электролитических осадках показано в таб
лице, приведенной ниже*.

pH 2,0 2,2 3,2 3,8 5,0 6,2
Содержание Н2 в мл/100 142,0 144,1 132,0 118,2 108,1 92, 1

С повышением pH электролита количество водорода
попавшего в электролитический осадок, уменьшается.

В главе 2-й мы установили, что с увеличением pl
электролита катодная поляризация растет, следователь
но, по установленной нами зависимости между <р и ,
содержание водорода в покрытии в этом случае долж
но падать, что и подтверждается опытами.

Таким образом в итоге можно заключить, что сме
щение потенциала электрода в более отрицательную
сторону по тем или иным причинам всегда влечет за со
бой уменьшение общего выхода по току водорода.

Желая изучить природу попавшего в осадок водо
рода, а также механизм его попадания, мы провел!,
серию опытов, связанных с установлением кинетике
выделения водорода в зависимости от температуры
нагрева в вакууме. Результаты этих исследований по-
казали, что водород, в зависимости от температурь
нагрева, выделяется из электролитического осадка скач-
кообразно (рис. 45). При этом наблюдается три макси-
мума выделения водорода: при t=300°C; t 500°С г
t=700°C. Проведенный опыты также показали, что npi
t=3OO°C выделяется более 50% попавшего в осадок во
дорода (от 37,2 до 74,5). При этом введение в элек
тролит глицерина 80 г/л и сахара 30 г/л уменьшае
процентное выделение водорода при t=300°C (с 54,3"
для электролита без добавок, до 37,2% для электролит;
с добавкой 80 г/л глицерина). Введение же в этот элек-

* Исследования проводились в электролите: FeCk • 4НаО =
= 500 г/л; NaCl=!00 г/л; t=92°C; Дк=15 а/дм2.
Рис 45. Кинетика выделения водорода из железных покрытий в
зависимости от температуры их нагрева в вакууме:

——о—-— электролит без добавок органических веществ;

---•---электролит с добавкой глицерина 80 г/л;

---о— электролит с добавкой глицерина и сахара 30 г/л;

----о----электролит с добавкой глицерина 80 г/л и желатина 0.25 г/л;

тролит желатина (0,25 г/л) увеличивает количество вы-
делившегося водорода при этой температуре до 74,5%.

Наиболее вероятный механизм попадания водорода
в электролитический осадок сводится к следующему
(49). В прикатодном двойном слое находятся ионы же-
леза и водорода; последние дегидратируются и на по-
верхности непрерывно строящейся кристаллической ре-
шетки возникают протоны, которые нейтрализуются
электронами, образуя атомарный водород, и частично
захватываются строящейся кристаллической решеткой
железа, образуя твердый раствор внедрения. Оставший-
ся водород адсорбируется поверхностью катода, одна
часть которого захватывается растущим осадком желе-
за, а другая, образуя молекулы, в виде пузырьков вы-
деляется в атмосферу.

Образование твердого раствора внедрения сопро-
вождается сильным искажением кристаллической ре-
шетки а железа; это явление усиливается адсорбцион-
ным водородом, который находится между кристаллами
железа. Все это способствует повышению внутренних
напряжений, твердости и хрупкости железных покры-
тий. Повидимому, адсорбционный водород будет уда-
ляться из осадка при нагреве в вакууме при более
низкой температуре, чем водород твердого раствора с
а железом. Следовательно, можно предположить, что
при температуре до 400°С из электролитического осад
ка в основном выделяется адсорбционный водород, г
максимум при t=300°C соответствует максимальному
его выделению. Правильность такого предположени?1
подтверждают рентгенографические исследования (па
раметр решетки а железа не меняется при нагреве Д(
300°С), которые приведены в следующем разделе.

При температуре 500°С в среднем выделяется 14,5*?
водорода, а всего при этой температуре его выделяет
ся белее 70%. Наличие максимума выделения водоро-
да при этой температуре объясняется началом его вы-
деления из твердого раствора внедрения, а также за-
медленной его диффузией через толщу кристаллов
электролитического железа. Третий максимум, нахо-
дящийся при температуре 700°С, характеризуется пре-
имущественным выделением водорода из твердого рас-
твора внедрения. При этой температуре выделяется
17,45°|0 водорода, а общее выделение водорода в сред-
нем составляет 96,2°1О.

Ранее было установлено, что отпуск электролити-
ческих железных покрытий при температуре 300°С вс
всех случаях улучшает механические свойства послед
них. Поэтому такая термообработка была рекомендо
вана как обязательная операция после восстановлена
деталей железнением. Для уточнения времени отпуска
при температуре 300°С были проведены специальные
исследования, чтобы опредилить время выделения во-
дорода из катодных осадков железа при этой темпе-
ратуре.

Результаты этих исследований показывают, что во
всех случаях водород полностью выделяется в течение
40—50 минут. Учитывая, что эти исследования прово-
дились в вакууме, который облегчает выделение воде-
рода из осадка, мы считаем, что время для проведешь
этого отпуска должно быть в интервале одного—полу
тора часов.

Выводы

1. Введение в хлористый электролит глицерина умень
шает содержание водорода в катодном осадке, а вве-
дение в электролит коллоидных добавок, которые сам)
попадают в катодный осадок, увеличивает содержание
водорода в последнем. Повышенное содержание водоро-
да в этом случае объясняется присутствием органиче-
ских веществ в катодном осадке.

2. Повышение концентрации органических веществ
увеличивает потери электрического тока, идущего на
их восстановление.

3. Установлены концентрации органических доба-
вок, которые позволяют получать покрытия с хорошими
механическими свойствами и с минимально возможным
содержанием водорода: глицерина—60—80 г/л; сахарам
30 г/л; желатина=0,2—0,3 г/л; декстрина—40—60 г/л и
лимонной кислоты—2—4 г/л.

4. Увеличение катодной плотности тока и темпера-
туры электролита во всех случаях уменьшает содержа-
ние водорода в катодном осадке.

5. Увеличение кислотности электролита (уменьшение
pH) повышает содержание водорода в осадке. Наиболее
ярко эта зависимость проявляется при рН> 4; изменение
pH в широких пределах, но меньше 4, незначи-
тельно влияет на содержание водорода в катодном
осадке.

6. В процессе выделения водорода из покрытия при
нагреве в вакууме наблюдается три максимума: при
t=300°C, t=500°C и t=700°C. При t=300°C выделяется
в среднем 50% водорода, при t—500°С—14,5% и при
t=700°C выделяется 17,45% водорода.

7. Водород в катодном осадке находится в двух
видах:

1) в виде адсорбционного, находящегося между
кристаллами и преимущественно выделяющегося из
покрытия при нагреве до температуры 400°С;

2) в виде твердого раствора внедрения в а железо и
выделяющегося из покрытия при нагреве выше 400°С.
РАЗДЕЛА

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОЛИЗА НА ВНУТРЕННИЕ
НАПРЯЖЕНИЯ И СТРУКТУРУ ЖЕЛЕЗНЫХ ПОКРЫТИЙ

Глава I

Влияний условий электролиза и температуры нагрева
железных покрытий на развитие искажений II и III рода*

Из предыдущих разделов известно, что условия
электролиза и последующий нагрев покрытий оказывают
большое влияние на физико-механические свойства
железных покрытий. Однако причину изменения этих
свойств полностью установить еще не удалось. Объяс-
няется это тем, что физические методы исследования,
в частности рентгенографический, в связи с некоторыми
методическими трудностями применялись для этих целей
чрезвычайно редко, а развитие искажений II и III рода
в электролитических осадках вообще не изучалось, ес-
ли не считать работы В. П. Моисеева и С. С. Поповой
f84). Немногочисленные рентгенографические исследо-
вания (85, 86, 89) электролитических покрытий, как пра-
вило, ограничивались определением текстур и измерением
параметров кристаллической решетки, что, естественно,
не могло полностью объяснить изменения их физико-
механических свойств в зависимости от состава ванн и
режима электролиза.

Объяснение причин, вызывающих изменения физико-
механических свойств электролитических железных по-
крытий, может оказаться успешным только в случае
всестороннего рентгенографического исследования.

Исследованию подвергались покрытия, полученные

* Исследования проводились совместно с кандидатом физико-
математических наук Е. А. Мамонтовым.
из ванн, состав которых и режим электролиза приведены
в таблице 5.

Таблица 5’

№№ элек- тролитов Состав электролитов в г/л Режим электролиза
глицерин сахар желатин НС1 Дк а/дм3 t°C
1 — — — 2,2 18 90
2 0-150 — — 2,0 18 80
3 120 0-90 — 1,8 17 92
4 100 40 — 1,6 18 90
5 80 — 0,25 1,8 15 90
6 80 — 0,50 1,6 15 80

Образцы для определения искажений II и III рода в
зависимости от температуры нагрева изготовлялись
разрезанием катода на 8 частей, каждая из которых
подвергалась нагреву в течение 1,5 часа при темпера-
турах: 100°, 200°, 300°, 400°, 500°, 700° и 900°С. В печь
одновременно помещались 6 образцов (по одному от
каждой партии). Эти же образцы в дальнейшем исполь-
зовались для определения интервала температур, в ко-
тором происходило начало рекристаллизации.

Для оценки искажений II и Ш рода применялась
методика, описанная в ряде работ (80, 81, 82, 83). Рент-
генограммы, снятые на кобальтовом излучении по методу
обратной съемки в камере КРОС-1 с алюминиевым
эталоном, фотометрировались на микрофотометре МФ-2
с использованием логарифмической шкалы. Величина
искажений II рода определялась по интегральной ши-
рине линии (310)Fe, которая получалась в результате
деления площади кривой почернения на ее максималь-
ную высоту. Абсолютная ошибка при этом колебалась
в пределах 0,04—0,06 мм.

Искажения Ш рода оценивались по относительной
интенсивности линии (310) железа к линии (331) этало-
_ « J (ЗЮ) л со/

на. Относительная ошибка j-^331y составляла 4—6%.
Для определения параметра решетки железа съемка

* Во всех электролитах FeCl2-4H3O=500 г/л; NaCI = 100 г/л.

L
производилась с серебряным эталоном. Рентгенограммы
фотометрировались на микрофотометре МФ—4, после
чего расстояние между максимумами линий (310) Fe и
(420J Ag измерялось на компараторе. Абсолютная ошибка
при измерении параметра кристаллической решетки для
отожженных образцов составляла ± 0,0002А, для
образцов, не подвергавшихся термической обработке,
а

она доходила до 0,0004А.

Определение температуры начала рекристаллизации
производилось по серии рентгенограмм от образцов,
подвергшихся различной температуре нагрева. Съемка
рентгенограмм была выполнена при статическом поло-
жении образца и кассеты. Появление отдельных точеч-
ных рефлексов на смену сплошного интерференцион-
ного кольца принималось за начало рекристаллизации.

Для оценки степени преимущественных ориенти-
ровок использовалась камера КРОН — 1 конструкции
Ленинградского Государственного Университета. Об-
разцы в виде пластинок устанавливались на кристал-
лоносце под малым углом скольжения по отношению
к пучку рентгеновских лучей. Такая установка образ-
цов давала возможность на цилиндрической пленке
одновременно получать в кобальтовом излучении ин-
терференционные линии от кристаллографических плос-
костей (ПО), (200),(112), (220), (310) с тем, чтобы на пе-
редних линиях выявить текстуру более отчетливо.

Введение в хлористый электролит органических ве-
ществ оказывает большое влияние на процесс элек-
трокристаллизации и на искажения второго и третьего
рода.

С увеличением концентрации глицерина и сахара
искажения II и III рода постепенно растут, проходят
через максимум, а затем падают. При этом наиболь-
шие изменения претерпевают искажения III рода (рис.
46).

Характерно отметить, что максимальное значение
искажений III рода соответствует примерно той кон-
центрации добавок, для которой наблюдаются макси-
мум катодной поляризации и максимум твердости по-
крытий (рис. 6,7, 8, 29 и 30). Так, например, максимум
искажений III рода соответствует концентрации сахара
80
ta зо за 4a so во ю ео
UQ 30 Я 30 ft UO tsa 130 1W

Рис. 46. Влияние концентрации сахара и глицерина на искажения

II н III рода (электролиты № 2 и № 3).

30— 40 г/л, а глицерина 60—80 г/л; максимум же ка-
тодной поляризации и твердости соответствует кон-
центрации сахара 40—50 г/л, а глицерина 50—80 г/л.
Наличие максимумов катодной поляризации и искаже-
ний III рода при одной и той же концентрации орга-
нических добавок дает основание считать, что эти
искажения возникают в процессе электрокристаллиза-
ции, а на характер их изменения оказывает влияние
величина катодной поляризации. Другими словами,
искажения III рода находятся в прямой зависимости
от катодной поляризации. Полученные результаты хо-
рошо согласуются с общепринятой теорией электро-
кристаллизации. Разряд ионов, как известно, происхо-
дит на небольших активных участках кристаллов. При
этом двумерные зародыши, являющиеся основой бу-
дущих граней, могут образовываться лишь при опре-
деленном перенапряжении, в противном случае, они
являются неустойчивыми и распадаются. Для образова-
ния зародышей требуется некоторая энергия актива-
ции. Чем больше катодная поляризация, тем больше
в единицу времени образуется центров кристаллиза-
ции, тем дисперснее получается электролитический оса-
док и с большими искажениями II и III рода.
Например, при концентрации глицерина 60—80 г/л
наблюдается максимум поляризации, условия для элек-
трокристаллизации в этом случае будут наиболее не-
благоприятны, т. е. нормальный рост зерен затруднен,
что приводит к наибольшим искажениям II и III рода.
Дальнейшее повышение концентрации глицерина, как
известно, приводит к понижению катодной поляри-
зации, следовательно, к уменьшению искажений II и
111 рода. Отсутствие максимума искажений II рода при
увеличении концентрации коллоидных добавок, напри-
мер, сахара, объясняется попаданием в межкристаллит-
ные области углеродосодержащих органических ве-
ществ, которые, с увеличением их концентрации в элек-
тролите, в большем количестве попадают в электро-
литический осадок и тем самым дополнительно уве-
личивают искажения II рода.

Анализ полученных данных позволил придти к за-
ключению, что искажения П рода и особенно III рода
являются основной причиной изменений твердости по-
крытий. При этом искажения 111 рода оказывают доми-

Рнс. 47. Влияние температуры нагрева на микротвердость покры-
тий (номера на рисунке соответствуют номерам электролитов, табл. 5).
пирующее влияние, так как они изменяются в гораздо
больших интервалах.

Так, например, при отсутствии сахара в электро-
лите отношение интенсивностей-.'-было 2,04, а введе-
ние в этот же электролит 40 г/л сахара изменило -у-
до 0,46, в то время как интегральная ширина линии
изменилась соответственно с 1,48 мм до 1,62 мм
(рис. 46). Следовательно, основной причиной, вызыва-
ющей изменение твердости электролитических покры-
тий, являются искажения, возникающие в кристалли-
ческой решетке.

Рис. 48. Влияние температуры нагрева покрытий на искажения II
и III рода (электролиты № 1 и 2).

Характер изменения твердости электролитических
'железных покрытий, полученных из различных ванн,
в зависимости от температуры их нагрева не одинаков.
(рис. 47). Электролитические осадки, имеющие более
высокую начальную твердость (кривые № 3 и № 4),
сохраняют ее при нагреве до 300—400°С, тогда как
покрытия, имеющие меньшую исходную твердость (кри-
вые № 1 и 2), увеличивают ее при нагреве до 300°С.
Аналогичные результаты были получены и другими
исследователями (18, 20, 23, 28). По данным автора
(20) те покрытия, которые имеют низкую начальную
твердость, например 130 Нв, при нагреве до 300°С
повышают ее до 180 Нв, т. е. на 30%, а покрытия,
имеющие сравнительно высокую исходную твердость,
например 207 Нв, при нагреве до 300° С увеличивают
ее до 220 Нв, т. е. всего на 8,3%.

Развитие искажений II и III рода в зависимости от
температуры нагрева покрытий происходит аналогич-
но с изменением твердости (.рис. 47, 48 и 49). Так,
например, для покрытий, полученных из ванны № 1 (без
добавок) и ванны № 2 (глицерина 120 г/л) и имеющих
соответственно исходную твердость 175 Hp.100 и 238 Нр.100.
искажения II и особенно III рода в первый период иа-
гр ева растут, проходят через максимум (при t=300°),
а затем снижаются (рис. 48).

В покрытиях, полученных из ванн с добавкой гли-
церина, глицерина и сахара, глицерина и желатина (ис-
ходная твердость соответственно 410, 556 и 505 Нр.100), в
первый период отпуска искажения II и III рода практичес-
ки остаются постоянными. Дальнейшее повышение тем-
пературы нагрева (более 300°С) приводит к постепенному
уменьшению искажений II и III рода. Такое развитие иска-
жений II иШ рода в зависимости от температуры отпуска
в покрытиях, полученных из первых двух электролитов
(№ 1 и №2), можно объяснить особенностями кинетики
выделения водорода из осадка при его нагреве. Извест-
но, что водород в покрытии находится как в виде адсорб-
ционного, так и в виде твердого раствора внедрения в
кристаллическую решетку а железа. Нами было уста-
новлено, что при нагреве электролитического осадка до
300°С из него почти полностью удаляется адсорбцион-
ный водород, а водород, находящийся в покрытии в
виде твердого раствора внедрения, при температуре
300°С не удаляется и еще больше искажает кристалли-
ческую решетку а железа, в связи с появившейся воз-
можностью ее дальнейшей деформации за счет микро-
пустот, образовавшихся выделившимся из межкристал-
литных областей адсорбционным водородом. По этой
причине при нагреве покрытий до t=300°C искажения
II и III рода, а также микротвердость осадка растут.
Существенно отметить, что искажения II рода во время
нагрева покрытий до 300—4С0°С остаются без измене-
ний, несмотря на столь существенные изменения, ко-
торые протекают в осадке. Из этого следует, что до-
полнительные искажения за счет удаления из покрытия
адсорбционного водорода локализуются в весьма ма-
лых объемах. Это же соображение еще раз доказыва-
ет, что искажения III рода являются основной причиной
изменения (повышения) твердости электролитических
покрытий. Отсутствие максимума искажений Л и Ш рода
при нагреве-покрытий, полученных из ванн с добавка-
ми сахара и желатина, объясняется тем, что эти иска-
жения в процессе электрокристаллизации получили
весьма большое значение, достигая некоторой предель-
ной величины. Поэтому описанный выше механизм вы-
деления водорода из осадка не мог привести искажения
к дальнейшему росту, так как они в процессе электро*
кристаллизации уже достигли своего насыщения. Ана-
логичная стабилизация (насыщение) искажений II и III
рода при некоторых видах пластической деформации
(сжатие, усталость и др.) была замечена раньше в ряде
работ (90, 91, 97.) При дальнейшем нагреве, вплоть до
900°С искажения II и III рода должны были согласно
нашему представлению только уменьшаться и они дей-
ствительно уменьшались (рис. 48 и 49).

Доказательством предложенной нами кинетики вы-
деления водорода из осадка в процессе его нагрева
может служить изменение параметра кристаллической
решетки а железа, который должен уменьшаться при
выделении водорода из твердого раствора. Изменение
параметра кристаллической решетки а железа, в зави-
симости от температуры нагрева покрытия, приведено
в таблице № 6.

Таблица 6*

№ № п п Состав электроли- та в г/л Режим электро- лиза Темпера- тура наг- рева по- крытий „а* в о А
глицерин НС1 Дк в а/дм2 t°C
1 2,2 18 90 2,8608
2 — 2,2 18 90 300 2,8610
3 — 2,2 18 90 500 2,8593
4 — 2,2 18 90 700 2,8592
5 — 2,2 18 90 900 2,8592
6 120 2,0 20 90 — 2,8606
7 120 2,0 20 90 300 2,8606
8 120 2,0 20 90 500 2,8594
9 120 2,0 20 90 700 2,8592
10 120 2,0 20 90 900 2,8592

Из таблицы 6 видно, что при нагреве покрытия до
300°С параметр кристаллической решетки остается по-
стоянным (в пределах точности метода измерения),
дальнейший нагрев до 700°С уменьшает параметр ре-
шетки, который затем остается постоянным при повы-
шении температуры до 900°С.

* Во всех электролитах FeCl, • 4Н,0 = 500 г/л, Nr.Cl=l00 г/л;
Таким образом, следует считать доказанным, ч
водород из твердого раствора а железа начинает выде-
ляться при температуре более 300°С.

Введение в хлористый электролит органических ве-
ществ во всех случаях сдвигает точку начала кристал-
лизации в область более высоких температур. Так,на-
пример, если покрытие, полученное из ванны без ор-
ганических добавок (электролит № 1) имеет темпера-
туру начала рекристаллизации, лежащую в интервале от
400 до 500°С, то добавка в этот же электролит глице-
рина 80 г/л смещает температуру рекристаллизации в
область от 600 до 700°С, а введение сахара 40 г/л или
желатина 0,25 г/л в предыдущий электролит повышает
точку начала рекристаллизации до интервала от 800 до
900°С. Это свидетельствует о том, что введение в хло-
ристый электролит указанных органических добавок
значительно повышает жаростойкость покрытий, что
имеет большое значение для ремонтных целей.

Исследование текстуры в нашей работе носило вспо-
могательный характер. Оно было выполнено лишь с
целью оценки: могла ли преимущественная ориенти-
ровка кристаллов существенно исказить полученные
результаты измерений искажений III рода?

Рентгенограммы, снятые с покрытий, полученных
из различных ванн, показали, что текстура имеется,
но весьма несовершенная, а на задних линиях, осо-
бенно на линии (310), на которой мы производили
съемку искажений 111 рода, она вообще не проявляется.

Если даже допустить влияние текстуры на интен-
сивность линии (310), то погрешность в этом случае,
бесспорно, укладывается в пределы точности метода
определения искажений 111 рода.

Выводы

1. Введение в хлористый электролит органических
веществ, влечет за собой рост искажений 11 и III рода,
которые с увеличением концентрации этих веществ
проходят через максимум.

2. Искажения Ill рода, возникающие в процессе
электрокристаллизации, находятся в прямой зависимости
от катодной поляризации и являются основной причи-
ной изменения твердости электролитических покры-
тий.
3. Низкий отпуск электролитических покрытий (до
300°) двояко влияет на искажения II и III рода. Иска-
жения II и особенно III рода при нагреве покрытий до
300°С растут и проходят через максимум в том случае,
если в процессе электролиза катодный осадок имеет не-
значительные искажения. Если же в процессе формирова-
ния катодный осадок приобрел большие искажения II и III
рода, то нагрев его до t=300° практически не влияет на
эти искажения.

4. При нагреве катодных осадков до 300°С параметр
кристаллической решетки а железа остается постоян-
ным; при нагреве от 300 до 700сС параметр кристалли-
ческой решетки уменьшается с 2,8608 А до 2,8592 А и
при дальнейшем повышении температуры остается
постоянным.

5. Введение в хлористый электролит органических
веществ сдвигает точку начала рекристаллизации в об-
ласть более высоких температур с 400—500°С (для по-
крытий, полученных из ванн без добавок) до 800—
900°С (для покрытий, полученных из сахарно-глицери-
новых ванн).

Г лав а 2

Влияние условий электролиза на внутренние
напряжения железных покрытий *

Известно (16, 27, 46, 196, 198), что электролитиче-
ские покрытия, благодаря наличию в них значительных
остаточных внутренних напряжений, обладают повы-
шенной твердостью. При этом рядом авторов (66, 67,
68, 196, 200, 201) установлено, что внутренние напря-
жения могут значительно изменяться в зависимости от
состава электролита и режима электролиза. Если внут-
ренние напряжения достигают достаточно большой ве-
личины, то это отрицательно сказывается на качестве
электролитического покрытия: осадок может растрески-
ваться, вспучиваться и даже отслаиваться. Поэтому
для ремонтных целей особый интерес представляет
изучение изменений остаточных внутренних напряжений
железных покрытий в зависимости от условий электроли-
за. Этот вопрос интересен главным образом еще и по-

* Экспериментальная Часть этого раздела выполнена аспи-;
рантом Ш. 3. Закировым под руководством автора.
тому, что от знака и величины этих напряжений во
многом зависят механические свойства покрытий (твер-
дость, усталостная прочность, износостойкость и т. д.).
Кроме того, количественное определение внутренних
напряжений в электролитических покрытиях имеет из-
вестный теоретический интерес, так как до сих пор нет
общепризнанной методики их количественного опреде-
ления с достаточной полнотой.

Известные в литературе различные методы опреде-
ления внутренних напряжений (метод изгиба катода,
деформация стеклянного шарика или диафрагмы и др.)
дозволяют установить только приближенное их значе-
ние, т. к. они не учитывают снятие части напряжений
за счет деформации катода. Проведенные нами иссле-
дования показали, что катодные пластинки, изготовлен-
ные из черной жести одинаковых размеров (100 мм X
X Ю мм), но разной толщины (^=0,3 мм, 32=О,5 мм),
покрытые в одинаковых условиях электролитическим
железом, изгибаются под разным радиусом кривизны
(р), а их покрытия имеют различную твердость. Учи-
тывая зависимость твердости покрытий от величины их
внутренних напряжений, следует считать, что в про-
цессе деформации катода часть первоначальных на-
пряжений снимается. Следовательно, первичные напря-
жения (впер) равны сумме конечных (акон) и сня-
тых (осн), т, е.

“пер — Окои Н- °си (1)

При выводе формул для определения окон и осн
мы исходили из следующих соображений:

1) покрытие равномерно распределяется по сечению
полоски;

2) состояние покрываемых поверхностей и условия
электролиза для всех 3 образцов постоянны;

3) напряжения растянутых в процессе электролиза
покрытий, стремящихся после осаждения сжаться (из-
гиб происходит в сторону покрытия), считать положи-
тельными.

Распределение усилий в процессе формирования по-
крытий на пластинке изображено на рис. 50. Как вид-
\ Ко, усилие Р2, растягивающее покрытие (2), вызывает
Равное по величине усилие Рь сжимающее пластину
(1), т. е. Р1=Р2=Р. Сумма изгибающих моментов от
Действия этих сил будет:
Рис. 50. Схема распределения усилий на пластинке в процессе
электролитического осаждения железа.

Mt + M2=M =
1 J 2 Р ' р р

откуда

7F’ (2)

где: Ei и Jt—модуль упругости и осевой момент инер-
ции пластинки;

Ег5г— тоже для покрытия;

h—суммарная толщина пластинки и покрытия, мм:
Fn—площадь поперечного сечения покрытия, см2.

Таким образом, конечное напряжение в покрытиях
будет:

Окон = = КГ/СМ“’ (3)

где: EJ—жесткость пластинки, кг/см2;

Р—радиус кривизны относительно нейтрального
слоя, см.

Снятые внутренние напряжения, согласно закона
Гука при растяжении будут:

Е «Z

асн=Е.е или а сн=‘ —у- кг/см2 (4)

где: г—относительное удлинение (укорочение) системы:
Z—расстояние сжатого (растянутого) волокна от
нейтральной оси.

Расстояние (Z) в форме (4)можно заменить радиусоп
инерции сечения i= j/ J_ в см.

Тогда для системы из одного материала снятые на-
пряжения будут:
____ i-E _ E / J кг /лг,
°CH ~~ p “ p у “fT cm2 , (

Для разнородных материалов системы модуль упру-
гости следует брать среднеквадратичным (69), тогда:

= (4")

Радиус кривизны пластинки р определяется опытным
путем по следующей методике. Кривая, по которой
изогнулась пластинка, копируется на бумагу. На полу-
ченной кривой определяется участок, в котором произ-
водилось измерение твердости осадка. Поворотом пря-
молинейного зеркала, приложенного перпендикулярно
к поверхности бумаги, отыскивается такое его положение,
при котором происходит совмещение истинной кривой (на
бумаге) с ее изображением в зеркале. Это положение
зеркала фиксируется проведением прямой до пересе-
чения с дугой. Затем с установкой зеркала в другие
точки выбранного отрезка кривой операция повторяет-
ся. В результате получается пересечение проведенных
прямых между собой. Расстояние от средней точки
пересечения до кривой и будет радиус кривизны этого
участка.

Экспериментальная проверка рассматриваемого ме-
тода определения первичных внутренних напряжений
показала хорошую воспроизводимость результатов из-
мерения, не превышающих 10%.

Исследования производились в электролитах,состав
которых и режим электролиза приведены в табл. 7.

Таблица 7*

№№ электро- литов Состав электролитов в г/л Режим электролиза
глице- рин сахар декст- рин жела- тин лимонная кислота Дк а/дм2 t°C
1. 0-80 __ 20 90
2. 80 0—40 — — — 20 90
3. 80 —— 0-75 — 20 90
4. 80 — — 0-05 — 20 90
5. 80 — — 0-12 20 90
6. 80 30 — — — 10-30 80-100

* Во всех электролитах FeCl2 • 4НЯ0 = 500 г/л; NaCl—100 г/л;

НС1=1,2—1,4 г/л.

I
Для каждого исследования применялись образцы
трех видов: 1) р форме ролика </=40 мм; 2) пластинки
из жести размером 100X10X0,3 мм; 3) пластинки тех
же размеров, но толщиной 8=0,5 мм.

Эти образцы одновременно завешивались в фарфо-
ровую ванну емкостью 15 л, строго на одном и том же
уровне. Время электролиза было во всех опытах оди-
наковым и равнялось 45 минутам.

Изменение концентрации органических веществ в
электролите, в зависимости от их природы и действия
на кинетику электродных процессов, по-разному влияет
на характер изменения внутренних напряжений в по-
крытиях.

Исследования показали, что органические добавки,
в зависимости от их влияния на напряжения покрытий,
можно разделить на две группы:

1) добавки, которые в процессе электрокристаллизации
сами не попадают в осадок, или попадают в ни-
чтожно малом количестве;

2) добавки, которые попадают в электролитический,
осадок в достаточно большом количестве.

Увеличение концентрации органических добавок пер-
вой группы (глицерин, лимонная кислота) способствует
получению покрытий с повышенными напряжениями
1 рода. Твердость покрытий в этом случае также рас-
тет. Существует определенная зависимость между на-
пряжениями и твердостью осадка (рис. 51).

Известно (46), что в процессе формирования осадка
на величину внутренних напряжений оказывает влия-
ние одновременно такие факторы, как изменение рассто-
яния между кристаллами, образование химических сое-
динений металла с примесями и т. д.

Мы считаем, что в рассматриваемом случае основ-
ными причинами, вызывающими появление внутренних
напряжений, являются искажения кристаллической ре-
шетки и отдельных зерен (искажения II и III рода), про-
исходящие в процессе электрокристаллизации покрытия.

Ранее было установлено, что увеличение концент-
рации подобных добавок до определенного предела
приводит к увеличению катодной поляризации, что спо-
собствует получению мелкозернистых покрытий с по-
вышенными искажениями П и особенно III рода. Сле-
довательно, с увеличением катодной поляризации на-
Рис. 51. Влияние концентрации глицерина иа внутренние
напряжения железных покрытий (электролит №

пряжения в покрытиях должны увеличиваться и, наобо-
рот, с уменьшением поляризации—уменьшаться. Следу-
ет отметить, что другие приведенные раньше факторы
несомненно оказывают влияние на внутренние напря-
жения покрытий, но в данном случае их действие не-
значительно.

Вторая группа добавок (сахар и декстрин) оказы-
вает более сложное влияние на процесс возникновения
внутренних напряжений. С одной стороны, в этом слу-
чае, так же как и в предыдущем, с увеличением их
концентрации до определенного предела катодная по-
ляризация растет, что приводит к повышению внутрен-
них напряжений покрытий. С другой стороны, с уве-
личением концентрации эти добавки в большем коли-
честве попадают в межкристаллитные пространства и
тем самым снимают часть растягивающих напряжений.
Наиболее вероятный механизм действия этих добавок
сводится к следующему (46).

Находящиеся в двойном электрическом слое органи-
ческие молекулы деформируются под действием элект-
рического поля и вытягиваются преимущественно в на-
правлении роста зерен (перпендикулярно к поверх-
ности катода). По мере перемещения границы двойного
слоя в сторону электролита действие электрического
поля на молекулы прекращается, и последние, желая
принять нормальную форму, создают дополнительные
усилия на кристаллы покрытия, стремясь раздвинуть
их, и тем самым снимают растягивающие внутренние
напряжения. Кроме того, попавшие в осадок, органи-
ческие вещества блокируют микроучастки по границам
зерен и тем самым препятствуют суммированию напря-
жений в объеме катода. Следовательно, с увеличением
количества органических веществ, попавших в осадок,
их действие может быть настолько велико, что снимут-
ся полностью растягивающие напряжения, а в неко-
торых случаях (при малой катодной поляризации) воз-
можно даже изменение их знака.

Таким образом, с повышением концентрации доба-
вок второй группы (сахара и декстрина) на величину
внутренних напряжений одновременно действуют два
фактора: 1) увеличение напряжений с ростом катод-
ной поляризации; 2) уменьшение напряжений в резуль-
тате действия органических включений в осадок.

Правильность предложенного механизма действия
органических добавок II группы подтверждается наши-
ми исследованиями. Введение в электролит 10 г/л са-
хара способствует уменьшению напряжений в покры-
тиях за счет доминирующего действия II фактора (сня-
тие напряжений органическими включениями). Катод-
ная поляризация в этом случае растет незначительно,
а это усиливает действие II фактора. Дальнейшее уве-
личение концентрации сахара (до 40 г/л) приводит к
значительному росту поляризации, что способствует
росту напряжений (доминирует I фактор). В этом слу-
чае количество органических включений в осадке уве-
личивается, но не настолько, чтобы полностью снять
напряжения, возникающие в результате искажений
кристаллической решетки и зерен (рис. 52).

Введение в электролит декстрина оказывает более
сложное действие на внутренние напряжения покрытий.
При увеличении его концентрации напряжения несколь-
ко растут, проходят через максимум и при концентра-
ции более 25 г/л снижаются. При концентрации декс-
Гис. 52. Влияние концентрации сахара на внутренние напряжения
железных покрытий (электролит № 2).

трина 60 г/л напряжения в покрытиях отсутствуют;
дальнейшее повышение его концентрации способствует
получению покрытий с напряжениями обратного зна-
ка. Результаты этих исследований также объясняются
механизмом действия органических включений, рас-
смотренных выше.

Проведенные исследования показывают, что при вве-
дении в электролит органических добавок второй груп-
пы (сахара и декстрина) не наблюдается определенной
зависимости между напряжениями 1 рода и твердостью
покрытий (рис. 52).

Режим электролиза также оказывает большое вли-
яние на внутренние напряжения в покрытиях. С умень-
шением температуры электролита и повышением плот-
ности тока напряжения в покрытиях увеличиваются за
счет повышения катодной поляризации (рис. 53). По-
лученные результаты согласуются с работами В. Блю-
ма, И. Е. Старека, Д. М. Фегредо, И. Балагандра,
Н. Садека, М. Халорави, С. Абду и др. (196, 199, 200,
201 и 204).

Анализ проведенных исследований позволяет заклю-
чить, что в реальных условиях осаждения железа ос-
Рис, 53, Влияние режима электролиза на внутренние напряжения
железных покрытий (электролит № 6).

новными причинами, вызывающими возникновение внут-
ренних напряжений являются: 1) искажения кристал-
лической решетки а железа; 2) искажения зерен по-
крытия и 3) неметаллические включения в осадок, кото-
рые создают, как правило, сжимающие напряжения.

Таким образом, имеют место сложные закономер-
ности, объяснить которые можно действием многих
факторов.

Выводы

1. Экспериментально подтверждена правильность и це-
лесообразность применения предложенной методики оп-
ределения остаточных напряжений в электролитических
покрытиях.

2. С увеличением концентрации добавок, которые
попадают в осадок в ничтожно малом количестве, на-
пряжения растут с повышением катодной поляризации.
Введение в электролит добавок (сахар, декстрин), ко-
торые в большом количестве попадают в осадок, не
дало возможности установить определенной зависи-

те
мости между их концентрацией, катодной поляризацией
и остаточными напряжениями.

3. Установлено, что остаточные внутренние напря-
жения в основном зависят от 1) искажения кристалли-
ческой решетки; 2) искажения зерен (кристаллов); 3) раз-
личного рода включений в осадок.

4. Между напряжениями 1 рода и твердостью по-
крытий не существует определенной зависимости. Твер-
дость покрытий, в которых отсутствуют органические
включения, увеличивается с ростом остаточных напря-
жений. В покрытиях, в которых имеются органические
включения, такая зависимость не установлена.

5. Увеличение температуры электролита, а также
уменьшение катодной плотности тока способствуют
получению покрытий с меньшими остаточными напря-
жениями.

Г ла в а 3

Влияние условий электролиза и температуры иагрева иа
структуру железных покрытий

Наши исследования показали, что в зависимости от
состава электролита и условий электролиза можно по-
лучать железные покрытия с различными физико-меха-
ническими свойствами.

Рентгенографический метод позволяет выяснить ха-
рактер изменений искажений II и III рода в зависимо-
сти от состава электролита, температуры нагрева и т. д.,
однако он не позволяет обнаружить изменение струк-
тур покрытий в зависимости от различных факторов.

Известно (92, 205), что структура металла во мно-
гом характеризует его физико-механические свойства. В
: свою очередь, получение железных покрытий с повы-
j шенным содержанием углерода обязывает нас изучить
i влияние вида термической обработки (отжиг, нормали-
зация, закалка) на структуру.

Следовательно, металлографические исследования
железных покрытий в зависимости от состава электро-
лита, режима электролиза и температуры нагрева явля-
ются необходимыми, тем более, что этот вопрос в лите-
ратуре почти не освещен.

Изучение структур и их фотографирование произво-
дилось при тысячекратном увеличении (Х1000) на гори-
зонтальном металломикроскопе системы „Reichert" 1
металлографической лаборатории Ленинградского ин
ститута инженеров железнодорожного транспорта. Ис
ледованию подвергались покрытия, полученные из ванн,
состав которых и режим электролиза приведены в табл. 8

Образцы для изучения влияния температуры нагре-
вания на структуру покрытий изготовлялись разрезанием
катода на 8 частей. В дальнейшем каждая часть подвер-
галась нагреву в электропечи при соответствующей
температуре 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 900° С.
Время нагрева во всех случаях равнялось 1,5 часам.

Таблица 8’

с, 1 Состав электролитов в г/л I Режим электролиза

№№ 1 электр I литов глицерин сахар НС1 Лк а/дм2 t=C
1 1-150 — 1,8-2,0 15 90
2 80 0-70 1,4-1,6 16 90
3 80 — 1,8-1,6 16 90

Приготовленные шлифы травились 4% раствором
азотной кислоты в спирте. Структурно-свободный цемен-
тит в осадке выявлялся кипячением некоторых шлифов
в пикрате натрия в течение 30—40 минут. Образцы для
изучения влияния термообработки (отжига, нормали-
зации и закалки) покрытий на их структуру изготовля-
лись разрезание.м катода на 3—4 части. В дальнейшем
одна часть подвергалась отжигу, другая—нормализации,
а третья—закалке.

Изучение микроструктур показало, что введение в
хлористый электролит органических веществ (глице-
рина, сахара, желатина, декстрина и т. д.) способству-
ет получению более плотных и мелкозернистых покры-
тий. Наиболее дисперсную структуру приобретают по-
крытия, полученные из электролита № 2 (таб. 8) в присут-
ствии сахара 40 г/л (рис. 54). Однако дальнейшее
измельчение стуктуры прекращается, когда концентра-
ция добавок слишком велика. В этом случае наблюдает-

* Во всех электролитах FeCL-4H_O — г/л 500 г/л; NaCl=100 г/л
:я даже укрупнение зерен и появление слоистости
структуры.

Такое изменение структуры электролитических желез-
ных покрытий в зависимости от концентрации органи-
ческих добавок подтверждает ранее описанный механизм
действия этих добавок на кинетику электродного процес-
са. В самом деле, как было установлено выше, с увели-
чением концентрации поверхостно-активных веществ
катодная поляризация (?) растет, проходит через макси-
мум, затем снижается (рис. 29, 30 и 31).

Рядом исследователей (7, 14, 26, 205, 207) доказано,
что чем выше катодная поляризация при электроосаж-
дении металлов, тем больше в единицу времени будет
образовываться зародышей кристаллов, тем более ди-
сперсными должны быть электролитические покрытия.
Наши исследования полностью подтверждают эту зависи-
мость.

Действительно, максимум катодной поляризации
наблюдается для электролита № 1 при концентрации
глицерина 60—80 г/л, а для электролита № 2 при концен-
трации сахара 40-50 г/л. При этих же концентрациях
органических веществ образуется самая дисперсная
структура покрытий (рис. 54). Слоистость структуры,
которая наблюдается при введении в хлористый электро-
лит коллоидов определенной концентрации, объясняется
большим их попаданием в осадок.

j Характерно, что слоистость во ’всех случаях увели-
чивается с увеличением концентрации этих добавок.
Следовательно, с увеличением толщины адсорбцион-
ной пленки у катода ее прочность уменьшается, и она,
в связи с этим, в большем количестве заносится в осадок.
Известно, что чем мельче зерно, чем равномернее струк-
тура, тем лучше механические свойства металла (92).

, Образовавшаяся микрослоистость покрытий, в результа-
те повышенных концентраций коллоидных добавок,
I резко ухудшает его механические свойства. Для ремонт-
ных целей мы должны определить такие условия
электролиза, которые давали бы возможность получать
покрытия с однородной плотной и мелкозернистой струк-
турой. Таким условиям удовлетворяют покрытия, полу-
ченные из хлористых электролитов с концентрацией гли-
церина 60-100 г/л, сахара до 50 г/л, декстрина до 50 г/л,
желатина до 0,3 г/л и лимонной кислоты до 12 г/л.
a

Рис 54. Влияние органических добавок в хлористый электролит
на структуру железных покрытий: а)) структура покрытия,
получеииого из электролита № 1 без глицерина; б/ структура
покрытия, полученного из электролита № 3 с добавкой глицерина
80 г/л; в)—структура покрытия, полученного из электролита
№ 2 с добавкой сахара 40 г/л. Увеличение 1000.

Режим электролиза так же как и состав электролита
оказывает большое влияние на структуру покрытий. С
увеличением катодной плотности тока и уменьшением
температуры электролита катодная поляризация увели-
чивается, и в связи с этим покрытия получаются более
мелкозернистыми. Следует отметить, что чрезмерное
увеличение катодной плотности тока и уменьшение
температуры электролита способствуют возникновению
больших внутренних напряжений, которые в свою оче-
редь приводят к появлению в осадке внутренних микро-
трещин.
Для получения железных покрытий с хорошими
механическими свойствами, как показали металлогра-
фические исследования, катодная плотность тока при
температуре электролита более 90° С не должна пре-
вышать для ванн:

1) глицериновых —22 а/дм2;

2) сахарно-глицериновых —26 а/дм2;

3) декстриновых —32 а/дм2;

Таким образом, проведенные исследования позво-
лили установить, что факторы, влияющие на катодную
поляризацию, также влияют и на зернистость (струк-
туру) электролитического железа; с увеличением катод-
ной поляризации покрытия получаются более дис-
персными.

Нагрев электролитических железных покрытий ниже
температуры начала рекристаллизации заметно не
влияет на их структуру. Нагрев выше температуры
начала рекристаллизации приводит к постепенному ро-
сту зерен. Так как температура начала рекристаллиза-
ции покрытий, полученных из различных ванн, раз-
лична, то, следовательно, и температура их нагрева
по-разному влияет на изменение структуры. Так, на-
пример, если для покрытий, полученных из электро-
лита без органических добавок, рост зерен начинается
при нагреве свыше 400° С, то для покрытий, получен-
ных из глицериновых, сахарно-глицериновых и жела-
тиновых ванн, изменение структуры начинается соот-
ветственно при нагреве выше 600 и 800° С.

Железные покрытия, полученные из сахарно-глице-
риновых ванн п содержащие углерода более 0,4%,
поддаются любой термической обработке (отжигу, нор-
мализации и закалке). Однако, применительно к ремон-
ту деталей машин, изучение структур железных по-
крытий, подвергнутых тому или иному виду термообра-
ботки, скорее имеет теоретическое, чем практическое
значение, так как вряд-ли целесообразно детали ма-
щин, восстановленные железнением из ванн, обеспечи-
вающих получение покрытий с достаточно высокой
твердостью и износостойкостью, подвергать термиче-
ской обработке. В этом случае, во-первых, уменьшает-
ся твердость и износостойкость покрытий, а во-вторых,
нарушается заводская (первоначальная) термическая
обработка деталей, что неизбежно приведет к ухудшению
их механических свойств. Последующее же восстановле-
ние первоначальной структуры деталей машин при
помощи соответствующей термической обработки, с
одной стороны, потребует дополнительных затрат ра-
бочего времени, что приведет к увеличению себестои-
мости ремонта, а, с другой стороны, качественное про-
ведение указанных операций в условиях ремонтных
предприятий не всегда возможно из-за отсутствия спе-
циального оборудования и специалистов соответствую-
щей квалификации.

Выводы

1. Присутствие в электролите органических веществ
в определенной концентрации способствует получению
покрытий с мелкозернистой, сорбитообразной струк-
турой.

2. Покрытия с однородной, мелкозернистой струк-
турой получаются из хлористых электролитов при вве-
дении органических веществ следующей концентрации:
1) глицерина^ 60—100 г/л; 2) сахара или декстрина до
50 г/л; 3) желатина до 0,3 г/л; 4) лимонной кислоты
до 12 г/л.

3. Повышение катодной плотности тока и понижение
температуры электролита пригодит к образованию бо-
лее дисперсных и плотных покрытий.

4. Структура электролитических осадков зависит от
катодной поляризации. Чем больше катодная поляри-
зация, тем больше в единицу времени образуется за-
родышей кристаллов, тем более дисперсна структура
покрытий.

5. Нагрев электролитических покрытий ниже тем-
пературы начала рекристаллизации не влияет на их
структуру. Нагрев покрытий выше температуры нача-
ла рекристаллизации приводит к постепенному росту
зерен в зависимости от температуры нагрева и време-
ни выдержки при этой температуре.
РАЗДЕЛ V

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИИ ЭЛЕКТРОЛИЗА НА
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ПОКРЫТИИ

Глава 1

Прочность сцепления покрытий*

Прочность сцепления железных покрытий является
важнейшим фактором, характеризующим возможность
применения железнения, как способа восстановления
изношенных деталей машин. Тем не менее, в ранее
проведенных исследованиях процесса железнения (19,
22, 23, 28) применительно к ремонту деталей машин, во-
просу сцепления покрытий уделялось недостаточное
внимание. В указанных работах не производилось систе-
матического исследования влияния различных факторов
(состав электролита, режим электролиза, структура
покрытия и т. д.) на прочность сцепления, не изуча-
лась природа сцепления, и, следовательно, не давались
рекомендации, позволяющие получать наилучшее сцеп-
ление покрытий.

По этой причине мы считали необходимым изу-
чить влияние различных факторов на прочность сцеп-
ления, тем более, что прочность сцеплений, получен-
ных нами новых покрытий, еще не исследована.

Изучение сцепляемости железных покрытий произ-
водилось на прессе Гагарина по схеме, изображенной
на рис. 55.

В планке, изготовленной из полосового железа тол-
щиной 6 — 7 мм, сверлились, а затем развертывались

* Экспериментальная часть выполнена аспирантом Г. Аласа-
ния под руководством автора.
Рнс. 55. Схема определения прочности сцепления покрытий.

1 покрытие; 2—образец; 3—реверсор.

до d=ll>3±0’1 мм три-четыре отверстия; в них с не-
большим натягом вставлялись стандартные гагаринские
образцы, с таким расчетом, чтобы их торцы выступали
над плоскостью планки на 0,2—0,5 мм. Подгонка об-
разцов по отверстиям в планке считалась законченной,
если усилия при их выпрессовке лежали в пределах
от 6 до 8 кг. Такая точная подгонка образцов позво-
лила нам снизить погрешность при испытаниях (с уче-
том погрешности работы пресса и отклонений Нск
поверхности) до 10 кг/см2. Усилие на в'^прессовку
образцов в дальнейшем вычиталось из полученных
результатов.

Выступающая часть образцов подвергалась такой ме-
ханической обработке, которая обеспечивала средне-
квадоатичное отклонение неровностей поверхности
(Нск) в пределах 12—18 микрон. Указанная высота не-
ровностей поверхности оценивалась оптико-механиче-
ским профилографом И. 3. П—21 (конструкция Левина).
Механическая обработка (опиловка) заканчивалась тог-
да, когда торцы образцов совпадали с лицевой сторо-
ной планки, которая перед постановкой образцов шли-
фовалась на плоскошлифовальном станке. Затем по-
верхность образцов и планка (кроме лицевой стороны)
изолировались перхлоровиниловым лаком (трехкратное
покрытие). При изучении шероховатости поверхности
катода на прочность сцепления средне-квадратичное
отклонение неровностей (Нск) изменялось от 0,4 до 27
микрон. В этом случае последующая подготовка по-
верхности была общепринятой (см. ниже) с той только
разницей, что обезжиривание производилось электро-
химическое (комбинированное) по способу № 6, а
травление с целью уменьшения искажений величины
неровностей было заменено декапированием в ванне
железнения при Да =15 а/дм2 в течение 30 секунд.

Для изучения влияния обезжиривания поверхности
катода на прочность сцепления применялись следующие
способы обезжиривания:

1) венской известью;

2) химическое в течение 15 минут в составе
ЫаОН=ЗОг/л, Ыа2СО3=Ю0 г/л, Na2SiO3=10 г/л, t=80°C;

3) химическое в течение 15 мииут в составе

КОН=30 г/л, Na2P04=100 г/л, Na2SiO3=10rpi, t=80°C;

4) анодное в течение 5 минут в электролите

NaOH = 20 г/л, Na2CO3=50 г/л, Na2 51О3=5г/л, t=75°C,
Да =10 а/дм2;

5) катодное в течение 5 минут в* электролите
NaOH=20 г/л, Na2CO3=50 г/л, Na2SiO3=5 г/л, t=75°C,
Дк=10 а/дм2;

6) комбинированное—на катоде 3 минуты, а затем
на аноде 2 минуты в вышеуказанном электролите.

Травление поверхности образцов в этом случае про-
изводилось в соляной кислоте (уд. вес 1,14), продол-
жительностью 1,5 минуты.

При исследовании влияния травления поверхности
катода на прочность сцепления изучались следующие
способы травления:

1) в соляной кислоте (уд. вес 1,14) в течение 1,5
минут;

2) в серной кислоте (уд. вес 1,50) в течение 1,5
минут;

3) в азотной кислоте (уд. вес 1,31) в течение 1,5
минут;
4) анодное в течение 30 секунд в электролите
H2SO4-150 г/л, NaCl=50 г л, t=15-20сС, Да = 10 а/дм2;

5) анодное в течение 30 секунд в электролите
FeCl2 • 4Н2О=150 г/л; NaCl=5 г, л, НС1=5 г/л,t= 15-20°С,
Да =10 а/дм2;

6) катодное в течение 30 секунд в электролите
H2SO4=150 г/л, NaCl=50 г/л, t=15-20°C, Дк=10 а/дм2;

Обезжиривание поверхности образцов в этом случае
производилось венской известью.

Во всех последующих исследованиях подготовка
поверхности образцов перед железнением была постоян-
ной и осуществлялась следующим образом:

1) механическая обработка (Нс,<12-18 мк);

2) обезжиривание в керосине с последующей промыв-
кой в холодной и горячей воде;

3) обезжиривание венской известью с последующей
промывкой в холодной и горячей воде;

4) травление в соляной кислоте с последующей
промывкой в горячей воде.

Исследованию подвергались покрытия, полученные
из электролитов, состав которых, а также режим
электролиза приведены в табл. 9. Длительность процесса
железнения образцов обеспечивала получение покрытий
толщиной более 0,8 мм.

Таблица 9*

элитов! Состав электролита г/л Режим электро- лиза
а, S NaCl NH,C1 гл и це- жела- декст- ли- мон- MnCIo Дк t°c
f6 ojyofJ рин сахар тин рин ная кнсл. 611.0 а, дм2
0 100 __ . 15 92
1 100 — 0-140 — — —. — — 15 92
2 100 —— 80 0—70 — — — — 15 92
3 100 — 80 — 0-0,5 — — — 15 92
4 —. 100 -— — — — — 100 30 90
5 —— 100 80 — — 0-80 — 100 30 90
6 — 100 80 — 0,2 — — 100 30 90
7 — 100 — — — —. 6,0 100 '30 90

* Концентрация хлористого железа и свободной соляной кислоты
во всех электролитах была постоянной и равнялась соответственно
500 г/л и .1,4—2,0 г/л.
Все исследования проводились с образцами двух видов:
1) из стали 45; 2) из серого чугуна марки сч. 28—32.

Влияние материала катода и его структуры на проч-
ность сцепления изучалось с применением образцов,
изготовленных из различных материалов и подвергну-
тых различным видам термической обработки (табл. 10).

Таблица 10

ЖМ' пл Материал образцов Т ермообра- бо 1 ка Температура нагрева в °C Охлаждаю- щая среда
i i Сталь 20 нормализация 830 воздух
. 20 цементация 910 я
|3 Сталь 20 цементация и закалка . 830 вода
f 4 . 45 нормализация 830 воздух
t 5 . 45 закалка 830 вода
I6 , 45 закалка т.в.ч. 830-900 п
В7 . 40Х нормализация 830 воздух
" 8 Сч. 28-32 — — —

Выбор указанных материалов и видов термической
обработки объясняется широким их применением в
автотракторостроении.

Исследования показали, что среднеквадратичная вы-
сота неровностей поверхности катода (Нск) оказывает
заметное влияние на прочность сцепления железных
покрытий. С увеличением шероховатости поверхности
прочность сцепления растет как со сталью 45, так и
с чугуном Сч. 28—32.

Однако этот рост прекращается, когда Нск достигает
25 микрон (табл. И).

Самое лучшее сцепление как со сталью 45 (535—
547 кг/см2), так и с чугуном (345—348 кг/см2) наблю-
дается при среднеквадратичном отклонении шерохо-
ватости поверхности катода от 10 до 20 мк.

Повышение прочности сцепления покрытия с уве-
личением шероховатости поверхности катода объясняет-
ся увеличением в этом случае площади их соприкосно-
вения. Снижение прочности сцепления при дальнейшем
увеличении Нск более 20 мк вызвано тем, что указан-
ная шероховатость частично экранирует впадины по-
верхности катода и тем самым уменьшает площадь
Таблица 11*

№№ пп Классы чистоты по- верхности Прочность сцепления Q в кг/см2
со сталью 45 с чугуном 28—32
Нек в мк обозна- чения Q ст. Qcp Q чуг. Qcp
1 0,4—0,6 V V V8 451, 483, 465 465 258, 299, 319 292
о 0,8-1,0 V V V7 464, 478, 481 471 254, 298, 326 293
3 1.2-1,5 V V V7 456, 468, 487 470 291, 268, 348 302
4 1.7-2,4 V V8 492, 490, 506 496 309, 288, 343 312
5 2,6-3,1 V V8 478 , 508, 520 502 300, 324, 331 318
6 3,4—4,6 V V5 510, 521, 516 515 342, 314, 330 327
7 5,1-6,2 V V5 519, 538, 527 528 324, 328, 338 330
8 6,9-10,2 V V4 528, 546, 543 535 348, 324, 330 339
9 10,4-12,3 V V4 527, 548, 554 543 345, 338, 340 341
10 12,4—18,0 V3 540, 546, 551 545 341, 334, 356 345
11 18,2-24,1 V3 554, 541, 546 547 360, 348, 337 348
12 25,2-27,4 V2 532, 516, 527 525 324, 299,331 318

соприкосновения. Возможно, что при этом, в образо-
вавшихся пустотах задерживается электролит, который
в дальнейшем вызывает окисление граничного слоя,
что также снижает прочность сцепления. Правильность
этих рассуждений подтверждает тот факт, что проч-
ность сцепления покрытия с чугуном значительно ни-
же, чем со сталью (табл. 11). Такое большое пониже-
ние прочности сцепления с чугуном также объясняет-
ся малой площадью контакта, так как чугун неодно-
роден, порист и содержит большое количество свобод-
ного углерода и других неметаллических включений.

Изучение различных способов обезжиривания пока-
зало, что хорошее сцепление покрытий можно полу-
чить как при химической, так и при электрохимической
подготовке поверхности катода. При этом самое лучшее
сцепление получается при обезжиривании венской изве-
стью (со сталью 45—610 кг/см2, а с чугуном —394кг/см2).
Все электрохимические способы обезжиривания пока-
зали вполне удовлетворительные результаты (со ста-
лью 45 500—564 кг/см2, а с чугуном 308—360 кг/см2.
Наилучшим из них оказался способ № 5 (катодное

* Электролит без органических добавок (табл. 9 электролит №0).

обезжиривание), при котором Q ст = 564 кг/см2, а
Q4yr=360 кг/см2 (табл. 12).

Снижение прочности сцепления при электрохими-
ческом обезжиривании по сравнению с химическим
(венской известью) объясняется тем, что в первом
случае, в зависимости от катодной или анодной обра-
ботки детали, происходит наводороживание или пасси-
вирование поверхности детали, что и вызывает умень-
шение Q. Следует отметить, что пассивная пленка
оказывает большее влияние на прочность сцепления
покрытия, чем наводороживание поверхности катода.

Различные способы травления по-разному влияют на
прочность сцепления железных покрытий. При химиче-
ском травлении наилучшее сцепление (Q ст- 610 кг/см2,
Q чуг=394 кг/см2) показали образцы, поверхность ко-
торых обрабатывалась соляной кислотой (табл. 12). Из-
менение прочности сцепления в зависимости от при-
меняемых кислот объясняется разной их агрессивностью.
Известно (161, 217), что соляная кислота по сравнению
с серной и азотной, с одной стороны, быстрее раство-
ряет окисные пленки углеродистых сталей, а, с другой
стороны, в процессе травления уменьшается их наво-
дороживание. Все это способствует повышению проч-
ности сцепления железных покрытий.

Таблица 12*

№№ пп Способ обезжири- вания и травления Прочность сцепления покрытия (Q) в кг/ см2
со сталью 45 с чугуном 28—32
Q ст 1 Q ср Q чуг Qcp
1 I 612, 598, 620 610 375, 388, 419 394
2 II 362, 367, 339 356 209, 189, 226 208
3 III 328, 345, 371 348 233, 252, 225 220
4 IV 496, 496, 508 500 315, 316, 293 308
5 V 552, 579, 561 564 350, 357, 373 360
6 VI 522, 554, 526 534 328, 297, 341 322
1 I 612, 598, 620 610 375, 388, 419 394
2 II 568, 586, 556 570 343, 366, 359 356
3 III 543, 561, 516 540 306, 311, 328 315
4 IV 462, 476, 514 484 180, 188, 202 190
5 V 584, 552, 602 580 210, 239, 222 224
6 VI 593, 622, 580 598 220, 228, 254 234

* Первые шесть способов относятся к обезжириванию, последу-
ющие шесть—к травлению.
При электролитическом травлении самая большая
прочность сцепления наблюдается при катодной обработ-
ке (табл. 12, способ № VI). Уменьшение прочности сцеп-
ления при анодном травлении объясняется также Пас-
сивированием поверхности катода. Следует отметить,
что электрохимическое травление чугунных като-
дов значительно снижает прочность сцепления (190—
230 кг/ см2), поэтому в данном случае этот вид обра-
ботки неприемлем.

Как показали наши исследования, режим электролиза
также оказывает большое влияние на прочность сцеп-
ления. Особенно заметное влияние оказывает темпера-
тура электролита (табл. 13). С увеличением темпера-
туры сцепление растет, достигает максимума (при t =
= 95° С), а затем остается примерно постоянным
(Q ст—618 —624 кг/см3, Q чуг—384—400 кг/см2).

Увеличение катодной плотности тока с 10 до 20 а'дм2
почти не влияет на прочность сцепления как со
сталью, так и с чугуном (табл. 13). Дальнейшее повы-
шение плотности тока (более 20 а/дм2) несколько
уменьшает прочность сцепления покрытия (табл. 13).
Так, например, если при Дк=20 а/дм2 Q ст—600 кг/см2,
a Q чуг = 380 кг, см2, то при Дк=25 а /дм2, прочность
сцепления уменьшилась соответственно до 584 и
370 кг/см2.

Таблица 13*

№№ пп Режим электро- лиза Прочность сцепления (Q) в кг/см2
со сталью, 45 с чугуном 28—32
Дк а/дм2 t°C Q ст Q ср Q чуг Q ср
1 10 90 614, 598, 570 594 390, 382/380 384
9 15 90 618, 612, 594 608 384, 404, 376 388
3 20 90 596, 584, 620 600 368, 382, 390 380
4 25 90 564, 588, 600 584 384, 374, 352 370
о 10 80 474, 500, 508 494 270, 288, 300 286
6 10 85 542, 550, 588 560 308, 346, 330 328
7 10 90 596, 586, 618 600 389, 383, 244 372
8 10 95 631, 601, 622 618 378, 404, 370 384
9 10 100 648. 608, 610 622 380, 386. 404 390
10 10 105 638, 622, 612 624 415, 399. 389 401

К таким же выводам пришел и румынский ис-
следователь М. Розенталь (219) при изучении проч-

* Электролит; FeCl, • 4 Н20 = 500 г/л; NaQ-ДОО г/.т НС1-
= 1,8—2,0 г/л.
лости сцепления цинковых и никелевых покрытий в
зависимости' от изменения плотности тока,

С повышением температуры электролита и пониже-
нием плотности тока катодная поляризация уменьшает-
ся, условия электрокристаллизации улучшаются, а
это способствует в начальный период электролиза луч-
шему воспроизводству структуры катода. Покрытия в
этом случае получаются крупнозернистыми и с мень-
шими внутренними напряжениями. Все это улучшает
прочность сцепления.

Нагрев образцов, покрытых электролитическим же-
лезом, увеличивает прочность сцепления как со сталью,
так и с чугуном. При этом нагрев до 200° С заметно
не улучшает прочности сцепления, а дальнейший на-
грев до температуры 400° С постепенно повышает проч-
ность сцепления покрытий. Так, например, если при
+ -;200°С QCT---610 кг/см2, a Qnyr=388 кг/см2 (элек-
тролит № 0 без добавок), то при повышении темпера-
туры до 400° С прочность сцепления повысилась: со
сталью до 638 кг/см2, а с чугуном до 419 кг/см2

Ряс, 56. Влияние температуры нагрева покрытий на прочность
сцепления: Q ст и Q сч—сцепляемость покрытий, полученных из
электролита без добавок; Q1 ст—сцепляемость покрытий, получен-
ных из электролита «V? 2 с концентрацией сахара 30 г/л.
(рис. 56). Такое повышение прочности сцепления объ-
ясняется уменьшением внутренних напряжений желез-
ных покрытий.

Как уже отмечалось раньше, при нагреве покрытия
до 400° С из него выделяется более 60% водорода, в
результате чего внутренние напряжения уменьшаются
(раздел III), а это способствует повышению прочности
сцепления. Дальнейшее повышение температуры на-
грева приводит к еще большему повышению прочности
сцепления. Однако интенсивность роста Q для различ-
ных покрытий различна. Так, например, если покрытия,
полученные из электролита без добавок и нагретые до
t=700°C, увеличивают прочность сцепления со сталью до
850 кг/см2, то покрытия, полученные из электролита с до-
бавками глицерина 80 г/л и сахара 30 г/л, увеличивают
прочность сцепления всего до 602 кг/см2 (рис. 56). Та-
кая разница в изменении прочности сцепления объяс-
няется разными температурами начала рекристаллиза-
ции. Действительно, покрытия, полученные из элект-
ролитов без органических добавок, имеют точку нача-
ла рекристаллизации порядка 450—500°С, а покрытия,
полученные из сахарно-глицериновых ванн—около
800°С (раздел IV). Правильность этих рассуждений
подтверждает тот факт, что покрытия, полученные из
сахарно-глицериновой ванны, при их нагреве выше
700°С резко увеличивают (до 882 кг/см2) прочность
сцепления (рис. 56).

Таким образом, нагрев железных покрытий выше
температуры начала рекристаллизации способствует
укрупнению зерен и взаимной диффузии одноименных
структурных составляющих, а все это приводит к зна-
чительному повышению прочности сцепления.

Повышение температуры нагрева чугунных образ-
цов, покрытых слоем железа, оказывает меньшее вли-
яние на прочность сцепления по сравнению со сталью
(рис. 56). Объясняется это, как уже указывалось рань-
ше, тем, что чугун по своей структуре неоднороден,
содержит много неметаллических включений и пор, в
которые проникают кислоты и электролит. Кроме тоге
даже при высоком нагреве, в результате большой н
однородности материалов (покрытия и чугуна), пр
исходит неполная взаимная диффузия одноименнг
структурных составляющих.
Структура катода также оказывает большое вли-
яние на прочность сцепления железных покрытий
(табл. 14). Так, например, если прочность сцепления
со сталью 45 (нормализованная) равна 604 кг/см.2, то
закалка этой стали повышает Q до 866 кг/см2. Проч-
ность сцепления со сталью 40Х значительно выше, чем
со сталью 45 и равна 706 кг/см2 (табл. 14).

Таблица 14

№№ пп Материал катода Наименование термообработки Прочность сцепления в кг/сма
Q Qcp
। 9 ст. 20 нормализация 612, 592, 620 608
I о ст. 20 цементация 498, 523, 497 506
1 3 ст. 20 цементация и
закалка 604, 570, 590 588
4 ст. 45 нормализация 616, 588, 608 604
5 ст. 45 закалка 858, 870, 852 860
6 ст. 45 закалка т. в. ч. 878, 867, 853 866
7 ст. 40Х нормализация 696, 720, 702 706
3 сч. 28-32 — 404, 398, 380 394

Известно (5, 10, 13, 17,26 и 53), что процесс электро-
кристаллизации электролитических осадков состоит из
двух стадий: 1) образование центров кристаллизации и
2) рост уже образовавшихся кристаллов. Чем больше
центров кристаллизации образуется в единицу време-
ни, тем мельче будут зерна в покрытии. Скорость этих
процессов зависит от условий электролиза и природы
(структуры) катода (208, 209, 218, 220).

В начальный период электрокристаллизации происхо-
дит рост существующих кристаллов катода, что в свою
очередь приводит к воспроизводству (продолжению)
структуры основного металла и улучшению сцепля-
емости покрытий (214).

Рассмотренный механизм электрокристаллизации пол-
ностью подтверждается результатами исследований: чем
однороднее структуры (покрытия и основного металла),
тем меньше заметна граница между осадком и основ-
ным металлом, тем больше площадь их соприкоснове-
ния и лучше сцепляемость.

Таким образом, полученные нами данные показы-
вают, что железные покрытия имеют хорошее сцепле-
ние со всеми конструкционными сталями. Термическая
обработка этих сталей, особенно закалка, улучшает
сцепляемость их с покрытиями. Последнее обстоятель-
ство имеет большое значение при ремонте деталей
машин, так как большинство деталей подвергается за-
калке.

Введение в хлористый электролит органических ве-
ществ снижает прочность сцепления покрытий. Так,
например, введение в электролит глицерина (80 г/л)
снижает прочность сцепления покрытия как со сталью
45, так и с чугуном на 50 кг/см- (рис. 57). Введение
же совместное глицерином сахара—50 г'л (электролит
№ 2) снижает сцепление еще на 22 кг/см2 (рис. 58).

Рис 57. Влияние концентрации глицерина на прочность сцепления
железных покрытий.

Аналогичная картина наблюдается и при введении
в электролит других органических добавок (декстрина,
желатина и т. д.).

Анализируя характер изменения прочности сцепле-
ния покрытий в зависимости от концентрации органи-
ческих добавок, нетрудно заметить, что кривые про-
ходят через минимумы (рис. 57 и 58). При этом
именыпая прочность сцепления (Qct= 480—558 кг/с
наблюдается при тех концентрациях органических
ществ, при которых имеют место максимальные зна
ния катодной поляризации. Следовательно, между пр
ностью сцепления и катодной поляризацией суще

К Рц.; '8. Влияние концентрации сахара на прочность сцепления

V железных покрытий.

вует определенная зависимость, а именно: чем поля-
I ризация меньше, тем сцепляемость покрытия с ка-
I тодом лучше. К подобному выводу пришел и Ф. Кел-
j ли (218) при изучении сцепляемости цинкового покры-
тия с алюминиевым катодом. Действительно, с увели-
- чением концентрации органических добавок на поверх-
i ности катода образуется адсорбционная пленка, кото-
! рая создает дополнительный активационный барьер,—
’ поляризация растет. Наличие этой пленки уменьшает
активную поверхность катода, площадь соприкоснове-
' ния покрытия с основным металлом уменьшается и
^прочность сцепления снижается. Кроме того, с увели-
чением поляризации внутренние напряжения в осадке
коастут, что, в свою очередь, также ухудшает прочность
сцепления.

Таким образом, для получения наилучшей прочно-
сти сцепления покрытий поверхность катода должна
выть свободной от всякого рода пленок (от пассивации)
С сохранена в таком активном состоянии до начала
Иелектролиза.

I Выводы

| 1. Наилучшую прочность сцепления покрытия со

Г сталью и чугуном обеспечивает такая механическая
обработка поверхностей деталей, при которой средне-
квадратичные отклонения неровностей лежат в преде-
лах от 10 до 20 мк.

2. Наилучшую прочность сцепления со сталью и
чугуном обеспечивают химическое обезжиривание по-
верхности венской известью (Q ст=610 кг/см2, Q чуг~
= 396 кг/см2), а также катодное электрохимическое обез-
жиривание в электролите NaOH = 20 г/л, Na2COs = 50 г/л;
Na2SiO2=5 г/л; t=80 С и Дк = 10 а/дм2.

4. Повышение катодной плотности тока (<20 а/дм2),
а также понижение температуры электролита (менее
90 С) влекут за собой снижение прочности сцепле-
ния покрытий.

5. Отпуск деталей машин, покрытых слоем железа,
при t=300—350°С улучшает прочность сцепления на
10 — 25 кг/см2. Нагрев покрытий выше температуры
начала их рекристаллизации приводит к значительному
увеличени о прочности сцепления (Qct =981—998 кг/см2.
Q чуг=546 кг/см2).

6. Структура основного металла (катода) влияет на
прочность сцепления. Чем однороднее структура (пок-
рытия и детали), тем выше прочность их сцепления.
Наивысшую прочность сцепления показали закаленные
образцы (866 кг/см2), изготовленные из стали 45, а
также нормализованные образцы (706 кг/см2), изготов-
ленные из стали 40Х.

7. Введение в хлористый электролит органических
добавок (глицерин, сахар, декстрин, желатин и лимон-
ная кислота) снижает прочность сцепления покрытий
как со сталью, так и с чугуном.

8. Прочность сцепления находится в обратной зави
симости от катодной поляризации—чем последняя боль
ше, тем сцепляемость хуже.

Глава 2

Усталостная прочность железных покрытий

Испытания на усталость (выносливость) относятся
к той области исследования материалов, в которой еще
не выработались вполне определенные правила и нор-
мы. Между тем, для получения правильного суждения
о прочности материала этот вид испытания является
наиболее важным, так как он отражает способност:
металла выдерживать знакопеременные нагрузки.
Испытания на усталость, как и в ряде других ра-
бот (103, 106, 128, 129 и др.), проводились при чистом
изгибе на машине „НУ“ конструкции Московского экс-
периментального завода испытательных машин и ве-
сов. Применялись образцы типа Шенка, изготовленные
по условиям ГОСТ-2860-45 с диаметром рабочей части
9,48+ 0’01 мм. Установка образцов в машине проверя-
лась индикатором; допустимое биение при вращении
от руки не превышало 0,01-0,02 мм. Химический со-
став материалов, из которых готовились образцы, при-
веден в табл. 15.

Таблица 15

№№ пп Материал Собщ Si Мп S Р Сг Ni $вр кг/мм2
1 Сталь 20 0,23 0,2 0,60 0,2 4 44,6
2 Сталь 40 0,39 0,23 0,61 0,24 0.014 0,12 — 56,4
7 Сталь 45Х 0,46 0,3 0,69 0,016 0,14 0,88 0,14 65,4
Чугун Х-12* 3,91 2,85 9,34 0,03 0,032 — — —

Испытанию на усталостную прочность подвергались
покрытия, полученные из электролитов, состав кото-
рых и режим электролиза приведены в табл. 16.

Таблица 16

6 Состав электролита в 7л Режим электро- лиза
о д Я к __
/ №№ ЭЛ 1 литов FeCl2. 4Н2О NaCl о X Z МпС12 6Н2О глицер! сахар 1 же лат и 1 Q- U И 0) ЛИМОЙU кислот* НС1 Дк а/дм3 t°C
1 500 100 . 1,2 15 90
2 500 100 — — 80 — 1,4 15 90
3 500 100 -— 80 30 — — 1,26 15 90
4 500 100 — 80 0-60 — 1,3 15 90
5 500 — 100 — — 1,45 15 90
6 500 — 100 100 — — — —-. 1,4 15 90
7 500 — 100 100 80 — — — 1,4 15 90
8 500 — 100 100 80 — 0,25 — 1,3 15 90
9 500 — 100 100 80 — 30 — 1,3 15 90
10 500 — 100 100 80 — — — 6 15 90

Этот чугун был получен

канд. техн, наук В. Б. Лядским.
Образцы перед шлифовкой нагревались в муфель-
ной электропечи до t~250—300°С одновременно не-
сколькими сериями.

С целью устранения влияния поверхностного на-
клепа, возникающего в процессе механической обра-
ботки, на предел усталости шлифовка образцов под
номинальный размер производилась при одних и тех

же режимах резания. Толщина покрытия для всех ис-
и равнялась 0,3 мм на СТО-

пытаний была постоянной
рону.

Исследование влияния
усталости проводилось с
которых был постоянным

толщины покрытия на предел
образцами, рабочий диаметр
(9,48±01М мм), а измененш

толщины осадка осуществлялось за счет уменьшения
диаметра сердцевины.

Чугунные образцы были изготовлены по размерам
ГОСТа 2860-45 с рабочим диаметром 15±a,l>1 мм.

Все испытания проводились на базе 10.10е циклов
с частотой 2800 в минуту.

Исследования показали, что различные виды доба-
вок в хлористый электролит различно влияют на уста-
лостную прочность железных покрытий. Некоторые ш
них (глицерин, хлористый марганец и поваренная соль’
повышают предел усталости на 3—4%. Другие же
(сахар, желатин, декстрин и лимонная кислота) пони-
жают предел усталости (табл. 17). Характерно при
этом, что добавки, которые значительно повышают ка-
тодную поляризацию и сами в достаточном количестве;
попадают в покрытие (сахар и желатин), значительнее
снижают его предел усталости (на 9—10%). Такие до-j
бавки, как лимонная кислота и декстрин, незначитель-
но повышающие катодную поляризацию, уменьшают
предел усталости всего на 1—3%.

В настоящее время доказано (94, 118, 121, 122, 130,
222), что сжимающие напряжения повышают предел
усталости, а растягивающие—его уменьшают.

В железных покрытиях имеются растягивающие на-
пряжения, которые, как нами отмечалось раньше, ме-
няют свою величину в зависимости от состава электро-
лита, вида добавок и режима электролиза (раздел IV).
Следовательно, большинство железных покрытий долж-
но уменьшать предел усталости, что подтверждается
нашими экспериментами. При этом, меняя уело '

электролиза, мы можем в зависимости от напряжен-
ности покрытия иметь различные пределы усталости.
Действительно, в случае добавок сахара и желатина,
в результате большой катодной поляризации, особых
условий электрокристаллизации и наличия в межкри-
сталлитных областях углеродосодержащих органиче-
ских веществ, мы наблюдаем большие искажения П и
особенно Ш рода (раздел IV). Все это приводит к зна-
чительному снижению усталостной прочности покры-
|ий. В случае же других добавок все указанные фак-
оры проявляются в гораздо меньшей степени, покры-
ия получаются менее напряженными и предел уста-
ости снижается незначительно, а при наличии глице-
рина и МпС12-6Н2О за счет плотной, мелкоз рнисюй
структуры предел усталости в некоторых случаях даже
увеличивается.

Для подтверждения сказанного мы провели допол-
нительные исследования по влиянию концентрации до-
бавок коллоидного типа (сахара) на величину предела
т'сталости покрытия (табл. 17).

'T а б л и ц а 17*

пп № № электро- литов Материал образцов Сахар в г/л р в кг а—1 в кг/мм2 Изменение 3-1 в % %
. 1 эталон 40 50 29,90 100
Ь 2 1 40 — 52 31.02 -* 3,72
[ 3 3 40 . 30 45 26 91 —10,00
г 4 5 40 — 49 29,6 —1,02
£ 5 6 40 — 51,5 31,0 +3,66
г‘ 6 7 40 — 54 32,2 + 4.1
7 8 40 — 45,5 27,2 -9,0
» 8 9 40 — 48,5 29,2 -2,33
( 9 10 40 — 48,0 29,0 -3,00
10 эталон 45Х — 54 32,10
1 И 4 45Х — 52 31,02 100
р ]2 4 45 X 30 45 26,91 -13.2
13 4 45Х 60 40 23,92 -22,8

Эти

исследования показали,

что

увеличением кон-

центрации сахара в хлористом электролите, за счет
больших растягивающих напряжений и неоднородной
(слоистой) структуры покрытий, предел усталости рез-

* Все образцы подвергались отпуску при t=300°C с выдержкой
1.5 часа.
ко уменьшается. Так например, повышение концеи
рации сахара до 60 г/л приводит к понижению преде:
усталости на 22,2%.

Раньше нами было установлено, что режим элек
тролиза оказывает большое влияние на катодную по-
ляризацию, а следовательно, и на условия электро-
кристаллизации. Из этого следует, что режим электро-
лиза должен оказывать влияние и на усталостную проч-
ность. Наши исследования полностью подтвердили это
и показали, что с увеличением температуры электро-
лита и уменьшением катодной плотности тока предел
усталости покрытий растет (табл. 18).

Таблица 18*
№№ №№ электро- литов Режим электро- лиза Р а—* 1 Изменение
пп Дк а/дм2 t°C В кг в кг/мм2 в % %
1 3 15 85 38 22,7 -29,2
2 3 15 90 45 26,91 -16,2
3 3 15 95 47 28,02 -12,7
4 3 10 90 48 29,01 — 9,45
5 3 15 90 45 26,91 —16,2
6 3 20 90 29 23,2 —27,60

Так, например, повышение температуры электро-
лита с 85 до 95°С способствует увеличению предела
усталости с 22,7 до 28,02 кг/смЗ, а уменьшение катод-
ной плотности тока с 20 до 10 а/дм2 приводит к уве-
личению предела усталости с 23,2 до 29,01 кг/мм"
(табл. 18). Таким образом, подводя итоги исследований,
мы пришли к выводу, что усталостная прочность же-
лезных покрытий в основном зависит от условий элек-
трокристаллизации. В тех случаях, когда катодная по-
ляризация сравнительно невелика, что способствует
нормальному протеканию процесса электрокрчсталли-
зации, покрытия получаются с меньшими внутренними
напряжениями и с большим пределом усталости. Кроме
того, на величину усталостной прочности покрыт!
оказывают большое влияние различного рода включ
ния (углеродосодержащие вещества, водород и д[

* Все образцы подвергались. отпуску при t=300°C с выдержк

1 ,& часа.
Чем меньше этих включений, чем однороднее струк-
тура покрытий, тем больше будет предел усталости.

Температура нагрева образцов, покрытых слаем
электролитического железа, также оказывает большое
влияние на их усталостную прочность. Если сталь 45Х
,ри ее нагреве до 830°С почти не меняет свой предел
гсталости, то эти же образцы, покрытые слоем железа
электролит № 1) толщиной 0,3 мм на сторону и от-
мщенные при t=300°C, увеличивают предел устало-
ти на 7,85% (с 26,91 до 28,02 кг/мм2). Дальнейшее
ювышение температуры нагрева приводит к еще боль-
шему повышению предела усталости, и при t=830°C
iH увеличивается на 22,2% (табл. 19). Характерно,
до в этом случае предел усталости превышает предел
сталости стали 45Х на 3,5% (а~э) =31,62 кг/мм2, а
г-П(*к=32,89 кг/мм2).

Таблица 19*

№№ пп №№ электро- литов & пок. в мм t°C р в кг а-1 в кг|мм2 Измене- ние а-1 в °,о°/о Увеличе- ние а—1 в °/о°/о
1 СТ45Х 90 53 31,62
2 СТ45Х 300 54 32,10 —
3 СТ45Х — 830 53 31,62 —
4 1 0,3 90 45 26,91 —14,9 0
5 1 0,3 300 47 28,02 —12,7 7,85
6 1 0,3 830 55 32 89 +3,52 22,2
7 1 0,2 300 52 31,04 -3,3 24,0
8 1 0,3 300 47 28,02 -12,7 11,8
9 1 0,4 300 45 26,91 -16,2 7,4
10 1 0,5 300 42 25,05 -22,0 0

Повышение усталостной прочности покрытий с по-
вышением их температуры нагрева объясняется удале-
нием водорода из осадка, снятием растягивающих на-
пряжений и значительным уменьшением искажений П
и Ш рода (раздел IV).

Изменение толщины покрытия, как показали наши
исследования, также оказывает влияние на устало-
стную прочность. Так, например, если принять предел
сталости образцов, изготовленных из стали 45Х и по-
рытых слоем железа толщиной 0,5 мм на сторону, за

* Образцы изготовлялись из стали 45Х. Выдержка при указан-
ных температурах равнялась 1,5 часам,
100%, то уменьшение толщины до 0,2 мм приводит к
повышению предела усталости на 24,0% (табл. 19).
Аналогичные результаты были получены для гладкого
хрома И. В. Кудрявцевым и А. В. Рябченко (125)
Уменьшение предела усталости с увеличением толщи-
ны покрытия объясняется также величиной растягиваю-
щих внутренних напряжений. Известно, что с увели
чением толщины покрытия напряжения растут, следо-
вательно, усталостная прочность будет падать.

Железные покрытия различно влияют на усталост-
ную прочность различных материалов. Если предел
усталости исходного материала невысок (не превышает
25 кг/мм2), то покрытия в большинстве случаев его
увеличивают. Так, например, сталь 20 имела
20,93 кг/мм3, а образцы, которые изготовлены из этой ста-
ли и покрытые слоем железа из электролита № 1 и
№ 3, имели предел усталости соответственно 25,62 и
22,72 кг/мм2. Другими словами, сталь 20 повысила свой
предел усталости в первом случае на 22, 25, а во вто-
ром—на 8,6% (табл. 20).

Таблица 2>'

№№ пп №№ электро- литов мате- риал 3 пок в мм t°C р в кг кг/мм2 Измене- ние а—1 вО
1 эталон 45Х 300 54 32,10 100
2 1 45Х 0,3 300 47 28,02 -12,7
3 2 45Х 0,3 300 52 31,02 -3,36
4 3 45Х 0,3 300 45 26,91 -16,2
5 эталон 40 —— 300 50 29.90 100
6 1 40 0,3 300 52 31,02 +3,72
7 3 40 0,3 300 45 26,91 -10,0
8 эталон 20 -•*—— 300 35 20,93 100
9 1 20 0,3 300 42 25,62 +22,25
10 3 20 0,3 300 38 22,72 +8,6
11 эталон С. ч. -•*—— 300 65 9.82 100
12 I с. ч. 0,3 300 98 14,79 | + 51,0

Сталь 45Х в зависимости от качества покрытия
уменьшила свой предел усталости от 3 до 16%. Сталь
40 в этом отношении занимает промежуточное положе-
ние. Покрытие из электролита № 1 увеличило предел
усталости этой стали на 3,72%, а из электролита № '
уменьшило его на 10%.

Серый чугун (в случае покрытия образцов слое
железа) увеличивает предел усталости на 50%.
I Таким образом, наши исследования показали, что
галоуглеродистые стали, а также чугуны в случае их
окрытия слоем железа не уменьшают свой предел
сталости, а в некоторых случаях даже его увеличи-
ают.

Следовательно, детали машин, изготовленные из
тих материалов и работающие при знакопеременных
агрузках, с успехом могут восстанавливаться желез-
ением. Детали, изготовленные из среднеуглеродистых
легированных сталей, также могут восстанавливаться
«елезнением; при этом для каждого конкретного слу-
ая необходимо выбирать такие условия электролиза,
оторые позволили бы получать покрытия в менее на-
ряженном состоянии, а следовательно, с максималь-
о возможным пределом усталости.

Подавляющее большинство деталей машин, работаю-
щих при знакопеременных нагрузках, изготовляются,
ак правило, с 2 и 3-кратным запасом прочности. Это
озволяет считать, что понижение их усталостной проч-
ости даже на 20—30% в случае восстановления же-
езнением не приведёт к усталостным поломкам.

Выводы

| 1. Введение в хлористый электролит добавок кол-
Коидного типа (сахара и желатина), которые значитель-
о повышают катодную поляризацию и сами в доста-
точном количестве попадают в покрытие, приводит к
Заметному уменьшению предела усталости покрытий
|(на 9-10%).

Введение в электролит поверхностно-активных ве-
ществ, которые в небольшом количестве попадают в
осадок, приводит к незначительному уменьшению пре-
дела усталости (1—3%).

2. Увеличение температуры электролита и уменьше-
ние катодной плотности тока способствуют получению
покрытий с повышенной усталостной прочностью.

3. На усталостную прочность покрытий оказывают
большое влияние условия электрокристаллизации и не-
металлические включения. Чем больше катодная поля-
ризация и чем больше в осадок попадает включений,
’м меньше усталостная прочность покрытий.

4. Отпуск покрытий приводит к увеличению устало-

I
стной прочности. Чем выше температура отпуска, тем
больше предел усталости покрытий.

5. Увеличение толщины покрытия приводит к умень-
шению усталостной прочности.

6. Малоуглеродистые стали, а также чугуны в слу-
чае их покрытия слоем железа не уменьшают предела
усталости, а в некоторых случаях даже его увеличи-
вают. Среднеуглеродистые стали, в зависимости от ка-
чества покрытий, уменьшают предел усталости от с
до 16%.

Глава 3

Износостойкость железных покрытий*

Основным показателем, характеризующим целесооб-
разность применения тех или иных способов ремонта,
является износостойкость восстановленных ими деталей
машин. Поэтому понятен большой интерес к изучению
износостойкости покрытий, применяемых в ремонтном
производстве.

Большой вклад в эту область науки внесли совет-
ские ученые В. Д. Кузнецов, М. М. Хрущев, А. К.
Зайцев, В. И. Казарцев, Д. В. Конвисаров и др. Ими
были созданы специальные машины, позволяющие про-
изводить испытания в лабораторных условиях (4, 133,
146, 147); разработаны методы проведений этих испы-
таний, исследована износостойкость различных мате-
риалов, применяемых при ремонте деталей машин и
т, д. Однако, исследованию износостойкости железных
покрытий все еще уделяется очень мало внимани
Имеющиеся данные по этому вопросу не полны, а п
рой противоречивы.

Желая расширить наши знания в этой области, ь
считали необходимым провести испытания на изнс
тем более, что полученные нами покрытия вообще нс
подвергались этим испытаниям.

Исследовались покрытия, полученные из электроли-
тов, состав которых и режим электролиза приведены в
табл. 21.

* Экспериментальная часть проводилась аспирантами Закиг
вым Ш. 3. и Лехикойнен. М. М. под руководством автора.
Поверхность образцов перед железнением подвер-
галась следующей химической и электрохимической
подготовке:

1) обезжириванию керосином с последующей про-
мывкой в горячей и холодной воде;

2) обезжириванию венской известью с последующей
промывкой в горячей и -холодной воде;

3) травлению в соляной кислоте (уд. вес 1,14) в те-
чение 1,5—2 минут;

4) декапированию в ванне железнения при анодной
плотности то ..а Да = 10 а/дм2 в течение 15—20 секунд.

Образцы, покрытые слоем железа, перед шлифов-
кой подвергались отпуску при t=250—300сС с выдерж-
кой при этой температуре 1,5 часа. Все образцы как
перед испытаниями, так и после их проведения тща-
тельно протирались спиртом, эфиром и просушивались.

Таблица 21*

№№ элект- роли- тов Состав электролита в г/л Режим элек- тролиза
NaCl NH4C1 сахар декст- рин жела- тин лимон- ная кисл. МпС12 6Н2О Дк а/дм2 t°C
1 100 0-60 20 90
2 — 100 — — — — 100 30 90
3 — 100 — 50 — — 100 30 90
4 — 100 — — 0,25 — 100 30 90
5 — 100 — — — 6 100 30 90

Износостойкость покрытий определялась на машине
трения „МИ“ Московского экспериментального завода
испытательных машин и весов трением скольжения ро-
лика по колодке без смазки.

Ролики, на которые наносились покрытия (рис. 59),
изготовлялись из стали 45 Г2 следующего химического
состава: С=0,43%; Si=0,32%; Мп=2,С%; S=0,029%;
Р=0,027%; Сг=0,16% и Ni=0,2%. Поверхность роли-
ков обрабатывалась на токарном станке при тагом ре-
жиме резания (S=0,l мм/об t=0,5 мм; п=750 об/мин),
который обеспечивал среднеквадратичные отклоне-

* Во всех электролитах FeCh. 4Н20=500 г/л; глицерин=80 г/л;
НС1=1,2—1,4 г/л (для электролита № 1); и НС1=1,8—2 г/л (для
остальных электролитов).
ния неровностей поверхности в пределах 10—14 мк.
Образцы, покрытые слоем электролитического железа,
шлифовались на круглошлифовальном станке ЗД 16 с
таким расчетом, чтобы максимальная высота неровно-
стей не превышала 2,0 мк. Шероховатость поверхности
трения образцов определялась на приборе МИС—11
(двойной микроскоп Линника).'

V Рис 59. Сопряжение ролика (образца) с колодкой.

В качестве контртела применялись колодки, изготов-
ленные из серого чугуна (Нв=187) следующего хими-
ческого состава: Соб=3,37%; Si=2,12%; Мп = 0,65%;
Р=0,16%; 5—0,082%; Сг=0,06э%. Площадь соприко-
сновения колодок с роликами была постоянной и рав-
нялась 2 см2. Выбор малого угла охвата дает возмож-
ность пренебрегать неравномерностью распределения
сил трения по всей площади сопряжения. Выбор мате-
риала колодок объясняется условиями испытаний и це-
лями данного исследования.

Такие антифрикционные материалы, как баббит и
бронза, хотя имеют достаточное распространение в ма-
шиностроении, но в наших исследованиях не нашли
применения в связи с тем, что в условиях трения без
смазки они не сохраняют постоянства свойств (твер-
дость, структуру и т. д.) и дают неустойчивую работу.

Для обеспечения лучшей воспроизводимости ре-
зультатов испытаний, образцы на машину трения уста-
навливались при помощи специального приспособления,
предложенного доц. В. Б. Лядским и Ш. 3. Закиро-
вым (144). Применение этого приспособления при на-
чальной установке образцов значительно сокращало
период приработки, а перерывы в работе, связанные с
определением износа, вообще не вызывали изменения
момента трения.

От испытаний на износ со смазкой мы отказались
по следующим соображениям:

1) эти испытания в большей мере характеризуют
качество смазки, чем антифрикционные свойства испы-
туемого материала;

2) результаты испытаний без смазки получаются за
более короткий промежуток времени, чем со смазкой.

Продолжительность испытания образцов при уста-
новившейся работе сил трения во всех случаях была
постоянной и равнялась 30 минутам. Износ определял-
ся через каждые 10 минут испытания, т. е. через 2000
оборотов образца. Температура образцов в процессе
испытании определялась термопарой по методике В.И.
Казарцева (4).

Износ определялся как среднее арифметическое
значение потери веса образца при 4—5 кратном испы-
тании. В каждой серии опытов испытывалось по 4 об-
разца, средне-арифметический износ которых заносился
в таблицы.

Момент трения, шероховатость и микротвердость
поверхности трения приведены в таблицах по резуль-
татам испытаний образцов, давших износ, близкий к
среднему.

Износостойкость покрытий сравнивалась с износо-
стойкостью эталонных образцов, изготовленных из стали
45 Г2, закаленной т. в. ч. (7?-с=45—47) и стали 20, це-
ментированной и закаленной в воде с последующим
отпуском при Z=300'C (7?с=52—56).

Испытания эталонных образцов показали, что при
удельной нагрузке в 15 кг/смг они имеют хорошую
износостойкость. Износ их после приработки умень-
шается и принимает постоянное значение, равное 5 мг.
Увеличение нагрузки до 25 кг/смг приводит к катастро-
фическому износу как стали 45 Г2, так и цементиро-
ванной стали 20. Характерно, что у последней этот
износ выражается налипанием продуктов износа на по-
верхность трения. Момент трения, коэффициент трения
и шероховатость поверхности трения в этом случае
резко увеличиваются, а твердость остается постоянипй

Рис. 60. Изменение износа (Ир и Ик), коэффициента трения (О
момента трения (М), шерховатости (Нтах) поверхности эталон-
ных образов (ст. 45Г2) в зависимости от удельного давления.

Таким образом, закаленная т. в. ч. сталь 45 Г2, це-
ментированная и закаленная сталь 20 при трении без
смазки не выдерживают нагрузку в 25 кг/см2.

Исследование износостойкости электролитических
осадков железа в зависимости от удельных нагрузок
показало, что покрытия, полученные из электролита
№ 1 как без добавок сахара, так и с его концентра-
цией 10 г/л, по сравнению с эталонными образцами
менее износостойки; катастрофический износ у них
наступает уже при удельном давлении в 15 кг/см2. В
связи с этим указанные покрытия в дальнейшем иссле-
дованию не подвергались.

Увеличение концентрации сахара в электролите спо-
собствует получению покрытий с лучшей износостой-
костью.

Так. покрытия, полученные из электролита с кон-
центрацией сахара 20 г/л, имели износостойкость, при-
мерно, такую же, как и эталонные образцы. Увели-
чение удельной нагрузки до 25 кг/см2 приводит к
катастрофическому износу этих покрытий. Лучшие
результаты в этом отношении показали покрытия с
концентрацией сахара 30—40 г/л, износ которых с уве-
личением удельной нагрузки даже до 35 кг/см2 оста-
5лея, примерно, постоянным и колебался в пределах
4 до 6 мг. Увеличение удельной нагрузки до
"кг/см2 приводит к постепенному увеличению износа
как покрытия (ролика), так и чугуна (колодки).

Рис 61. Изменение износа, коэффициента и момента трения,
шероховатости и микротвердости покрытий, полученных из
электролита с концентрацией сахара 30 г/л, в зависимости от
удельного давления.

Характерно, что при таком большом удельном дав-
лении износ покрытий оставался сравнительно неболь-
шим и равнялся для сахара 30 г/л —10,4 мг, а для са-
хара 40 rOi — 22 мг*. Коэффициент трения с увеличением
удельной нагрузки до 25 кг/см2 растет с 0,4—0,5 до
0,7—0,72, дальнейшее увеличение давления до 45 кг/см2
не влияет на коэффициент трения—он остается посто-
янным. Постоянство износа и коэффициента трения в
интервале давлений 25—45 кг/см2 объясняется выделе-
нием графита из чугунных колодок, который действует
как смазка и уменьшает износ и коэффициент трения

* Сокращенное выражение предложения: «покрытий, получен-
ных из электролитов с концентрацией сахара 40 г/л», которое бу-
дет употребляться и в дальнейшем
(141). Для указанных удельных давлений коэффициент
трения соответствует по величине (0,7) коэффициенту
граничного трения стали по чугуну (142). Такое сов-
падение свидетельствует о смазывающей роли графита,
выделенного из чугуна. Повышение удельных давлений
более 45 кг/см3 приводит к разрушению графитовой
пленки, в результате чего уменьшается ее смазываю-
щее действие, что приводит к росту износа и коэффи-
циента трения (рис. 61).

Увеличение концентрации сахара в электролите бо-
лее 40 г/л за счет повышения хрупкости покрытие
ухудшает их износостойкость. Так, например, у покры-
тий, полученных из электролита № 1 с содержанием
сахара 60 г/л при удельной нагрузке в 55 кг/см2, на-
ступает катастрофический износ. Покрытия же, полу-
ченные из электролита с концентрацией сахара 50 г/л.
хотя удовлетворительно работают при нагрузке в
55 кг/см2, но износ их достигает сравнительно большой
величины, порядка 40 мг, т. е. в четыре раза больше
износа покрытий, полученных из электролита с кон-
центрацией сахара 30 г/л.

Характер изменения других показателей испытаний
(момента трения, шероховатости и твердости поверхно-
сти трения) остается постоянным для всех покрытий,
полученных из сахарно-глицериновых ванн, т. е. с уве-
личением удельного давления момент трения,шерохо-
ватость и твердость поверхностей трения возрастают
(рис. 61).

Анализ полученных данных показывает, что с уве-
личением концентрации сахара в электролите износ,
коэффициент и момент трения снижаются и дают ми-
нимальную величину при его концентрации 30—40 г/л,
а затем снова возрастают (рис. 62 и 63).

Раньше нами было установлено, что с увеличением
концентрации сахара в электролите катодная поляриза-
ция и твердость покрытий растут, проходят через
.максимум при концентрации 40—50 г/л, а зате.м сни-
жаются. Следовательно, между твердостью, условиями
электрокристаллизации (поляризацией) и износостой-
костью покрытий существует определенная зависимост!
Чем выше катодная поляризация и дисперснее crpyF
тура осадка, чем больше внутренние напряжения
твердость покрытий, тем выше их износостойкост!
Рис 62. Изменение износа покрытий и момента трения, в зависи-
мости от концентрации сахара в электролите: 1—Р=Г5 кг/см2;

2—Р==25 кг/см2; 3—Р=35 кг/см2; 4—Р=45 кг'сма; 5—Р = 55 кг/см2

Рис 63. Изменение коэффициента трения в зависимости от кон-
центрации сахара в электролите: 1—Р=15 кг/ем2; 2—Р=25 кг/см2;
3—Р=35 кг/см2; 4—Р=45‘ кг,'см2; 5-~Р=55 кг/см2.
Следует заметить, что износостойкость не находит-
ся в прямой зависимости от твердости осадка, так как
с увеличением последней покрытия приобретают повы-
шенную хрупкость, которая способствует более легкому
диспергированию мелких частиц с поверхности трения,
в связи с чем износ увеличивается. Действительно,
твердость покрытий, полученных из ванн с концентра-
цией сахара 40 г/л, выше, чем из ванн с концентра-
цией сахара 30 г/л, однако последние более износо-
стойки при высоких удельных нагрузках. Твердость
цементированной и закаленной стали 20 выше твердо-
сти покрытий, полученной из ванн с концентрацией
сахара более 30 г/л, а износостойкость стали значи-
тельно хуже (рис. 65).

Наилучшую износостойкость имеют покрытия, по-
лученные из электролита № 1 с концентрацией сахара
30 г/л, потому что они обладают одновременно доста-
точно высокой твердостью и хорошей вязкостью, одно-
родной и мелкозернистой (сорбитообразной) структурой,
наличием больших внутренних напряжений и, кроме
того, имеют температуру начала рекристаллизации зна-
чительно выше, чем у углеродистых сталей (см. раз-
дел IV).

Исследование износостойкости различных серий об-
разцов в зависимости от времени испытания при по-
стоянной нагрузке в 25 кг/см2 показало, что эталонные
образцы по сравнению с покрытиями, полученными из
сахарно-глицериновых ванн, обладают значительно худ-
шей работоспособностью (продолжительность работы
до наступления катастрофического износа). Так, напри-
мер, катастрофический износ закаленной т. в. ч.стали
45 Г2 наступает через 7,15 минут работы; а закаленной
стали 20 через 23,0 минуты (4600 оборотов ролика).
По истечении указанного времени износ, коэффициент
и шероховатость поверхности трения растут, а момент
трения изменяется скачкообразно.

Износ покрытий, полученных из электролита № 1 с
концентрацией сахара 30 г/л и 40 г/л, не достигае
катастрофического значения даже после пятичасово
работы (рис. 64). В этом случае момент трения, коэ4
фицент трения и шероховатость поверхностей тренп
остаются постоянными, а твердость покрытий несколь
ко увеличивается.
Время приработки и величина износа зависят от
Свойств материала. Так, при одинаковом времени при-
работки (1,25 мин.) износ эталонных образцов был
различный. Цементированная сталь 20 показала больший
износ, чем сталь 45 Г2 (рис. 64).

Рис. 64. Предельная работоспособность при Р=25 кг/см2: Vх

7—покрытие из электролита с концентрацией сахара 30 г/л; 2—покрытие из
электролита с концентрацией сахара 40 т/л; <3-сталь 45 Г2 (закаленная); 4—сталь
20 (цементированная и закаленная).

Аналогичная картина наблюдалась и с покрытиями,
полученными из ванн с различной концентрацией
сахара. Покрытия, полученные из ванн с концентра-
цией сахара 30 г/л, прирабатывались за 1,5 минуты и
имели износ, равный 6 мг. Более хрупкие покрытия,
полученные из ванн с концентрацией сахара 40 г/л,
прирабатывались за меньшее время, но их износ за это
время был большим, равным 10 мг (рис. 64).

Желая проверить работоспособность покрытий, полу-
ченных из ванн с концентрацией сахара 30 г/л и 40 г/л,
при более высоких удельных нагрузках, мы про-
вели исследования износостойкости этих покрытий при
Р—35, Р=45 и Р=53 кг/см3 в зависимости от времени
Рис. 65. Сравнительная диаграмма износостойкости железных
покрытий, полученных из электролитов с различными добавками:

/~сяхара=30 r/jf; 2—сахара—40 г/л; 3—МпС1а« 6НЭ0==ЮО г/л; 4—лекстрина®»50 г/л
5-желатииа==0,25 г/л; 6—лимонной кислоты=6 г/л; 7-сталь 45 Г2 (закаленная);

Я—сталь 20 (цементированная и закаленная).

испытания. Результаты исследований показали, что при
работе ролика при таких больших удельных давлениях
в течение часа катастрофический износ покрытий не
наступает. Момент трения после приработки поверх-
ностей трения с увеличением времени испытания во
всех случаях остается постоянным.

Изучение изменения температуры поверхности тре-
ния покрытий в зависимости от условий испытания
показало, что для каждого удельного давления уста-
навливается вполне определенная температура, зави-
сящая при прочих равных условиях от начальной тем-
пературы. Эти температуры трения для каждой удель-
ной нагрузки устанавливаются в течение 6—7 минут
испытания, а затем остаются примерно постоянными
(табл. 22).
Таблица 22*

№№ пп Р кг/см Изменение температуры всС от про- должительности испытания (обороты ролика) Приме- чание •
500 1000 1500 2000
1 15 60 85 95 95
2 25 160 210 220 220
3 35 180 220 240 240 tnau -= 18 ,
4 45 210 265 280 280
5 55 228 305 320 320

Исследования износостойкости покрытий, получен-
ных из электролитов с добавками МпС12. 6Н2О, декст-
рина, желатина и лимонной кислоты, показали, что все
они имеют значительно лучшую износостойкость, чем
эталонные образцы. Момент трения, коэффициент тре-
ния, износ покрытий и колодок в этих исследованиях,
так же как и в предыдущих, увеличиваются с повы-
шением удельных давлений.

Характерно, что при малых удельных нагрузках
(15 кг/см2) все исследуемые покрытия имеют примерно
одинаковую износостойкость. Износ их за 2000 оборо-
тов ролика находится в пределах от 4 до 5 мг. Повы-
шение удельной нагрузки способствует более полному
выявлению свойств покрытий сопротивляться изнаши-
ванию. Увеличение удельного давления до 25 кг/см'2
позволило установить, что осадки, полученные из са-
харно-глицериновых ванн, изнашиваются в два раза
меньше (4 мг), чем остальные покрытия (8—12 мг).
Дальнейшее повышение удельного давления до 55 кг/см2
показало, что наилучшей износостойкостью обладают
покрытия, полученные: 1) из электролита № 1 с кон-
центрацией сахара 30—40 г/л; 2) из электролита №3 с кон-
центрацией декстрина 50 г/л; 3) из электролита Ха 5 с
концентрацией лимонной кислоты 6 г/л.

Аналогичная картина наблюдается и с износом ко-
лодок. Те покрытия, которые сами изнашиваются мало,
как правило, меньше изнашивают и колодки (рис. 65).

Введение в хлористый электролит хлористого марган-

* Электролит № 1 с концентрацией сахара 30 г/л.
ца (ЮЭ г/л) и замена поваренной соли хлористым ам-
монием способствуют получению покрытий с лучшей
износостойкостью. Так, например, предыдущие иссле-
дования показали, что покрытия, полученные из элек-
тролита № 1 без добавок сахара, имеют плохую изно-
состойкость: у них наблюдался катастрофический износ
уже при удельной нагрузке в 15 кг/см2, а покрытия,
полученные из электролита №2 с концентрацией МпС12-
6Н20=100 г/л, имеют удовлетворительную износостой-
кость не только при малых удельных нагрузках, но и
при больших, хотя износ их в последнем случае до-
стигает сравнительно большой величины (рис. 65). Та-
ким образом, присутствие в покрытиях даже небольшого
количества марганца (порядка 0,5%) улучшает их из-
носостойкость.

Проведенные нами исследования подтвердили из-
вестные в литературе высказывания (133, 136, 146,148
и др.), что изностостойкость тех или иных металлов при
одинаковых условиях трения в основном зависит от их
природы, твердости, вязкости, структуры и величины
внутренних напряжений.

Мелкозернистость и однородность структуры метал-
ла, как правило, улучшают его износостойкость. Твер-
дость-и вязкость материала взаимосвязаны, так как с
увеличением твердости вязкость уменьшается. Наилуч-
шую износостойкость имеют те металлы, которые об-
ладают высокой твердостью и одновременно достаточ-
ной вязкостью (224). Известно также (150, 151, 160,
225), что внутренние напряжения способствуют увели-
чению износостойкости металла.

Такое разнообразное влияние на износ металлов
рассмотренных факторов не позволяет установить при-
чину высокой износостойкости железных покрытий.
Однако исследования все же позволяют выявить харак-
тер влияния тех или иных свойств покрытий на их
сопротивляемость изнашиванию.

Металлографическими исследованиями (раздел IV) бы-
ло установлено, что все рассматриваемые покрытия
обладают однородной, мелкозернистой (сорбитообраз-
ной) структурой и отличаются высокой температурой
начала рекристаллизации, что, несомненно, способству-
ет улучшению их износостойкости.

Твердость исследуемых покрытий при достаточной
вязкости колеблется от 400 до 600 Нр-100, что также
способствует повышению их износостойкости.

Кроме того, железные покрытия обладают растяги-
вающими (положительными) внутренними напряжения-
ми, которые в свою очередь, также улучшают их из-
носостойкость.

Желая уточнить влияние температуры отпуска на
износостойкость покрытий, мы провели дополнитель-
ные испытания покрытий, полученных из электролита
№ 3. Результаты этих испытаний показали, что низ-
кий отпуск при температуре 250—300° С значительно
улучшает износостойкость покрытий. Так, например,
покрытия без отпуска при удельных нагрузках более
25 кг/см2 имели износ в 2 раза больший, чем покры-
тия подвергавшиеся отпуску.

Проведенные исследования еще раз подтвердили
правильность наших предыдущих рассуждений о том,
что отпуск при температуре 250—300°С во всех слу-
чаях улучшает механические свойства железных по-
крытий.

В рассматриваемом случае нагрев покрытий до
300°С устраняет водородную хрупкость и тем самым
улучшает их сопротивляемость изнашиванию. Послед-
нее особенно заметно проявляется при больших удель-
ных нагрузках (более 25 кг/см2). Изменение структу-
ры, твердости и внутренних напряжений в этом слу-
чае незначительное, что способствует сохранению ос-
новных свойств покрытий и повышению их износостой-
кости.

Таким образом, с целью повышения износостойкости
покрытий последние должны подвергаться низкому
отпуску при температуре 250—300°С, с выдержкой при
этой температуре 1,5—2 часа.

Выводы

1. Износостойкость покрытий, полученных из ванн
с органическими и легирующими добавками, значитель-
но лучше, чем износостойкость эталонных образцов
(закаленной т. в. ч. стали 45 Г2, цементированной и
закаленной стали 20).

2. Наилучшую износостойкость при всех удельных
давлениях показали покрытия, полученные из сахарно-
глицериновых ванн с концентрацией сахара 30—40 г/л.
Хорошую износостойкость также имеют покрытия, по-
лученные из электролита № 3 с концентрацией дек-
стрина 50 г/л и из электролита № 5 с концентрацией
лимонной кислоты 6 г/л,

3. Износ всех исследуемых покрытий при удельном
давлении в 15 кг/см2 колеблется в пределах от 4,0 до
6,0 мг за 2000 оборотов ролика. Повышение удельного
давления приводит к повышению износа покрытий. Ис-
ключением являются покрытия, полученные из электро-
лита № 1 с концентрацией сахара 30 г/л, которые
имеют постоянный износ (4,0 мг) при увеличении на
грузки до 35 кг/см2.

4. Характер изменения момента трения, коэффици-
ента трения, шероховатости и твердости поверхностей
трения в зависимости от удельных давлений оставался
для всех покрытий постоянными, т. е, с увеличением
удельного давления все указанные показатели испытаний
увеличиваются.

5. Высокая износостойкость покрытий, полученных
из электролитов с различными органическими добав-
ками, объясняется дисперсной (сорбитообразной) струк-
турой, высокой твердостью и температурой начала ре-
кристаллизации, достаточной вязкостью и наличием
остаточных внутренних напряжений.

6. Отпуск покрытий (t—250—300°С) при низких
удельных давлениях (до 25 кг/см2) не влияет на их
износостойкость; при больших же нагрузках (более
25 кг/см2) отпуск способствует значительному повы-
шению износостойкости покрытий.
РАЗДЕЛ VI

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ПРОВЕРКА РАБОТЫ ДЕТАЛЕЙ
МАШИН, ВОССТАНОВЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗНЕНИЕМ

Эксплуатационная проверка работы деталей машин,
восстановленных железнением из предложенных нами
электролитов, имеет большое значение в решении во-
проса о целесообразности применения этого способа
восстановления и широкого его внедрения в ремонт-
ное производство.

Большое разнообразие условий работы деталей ма-
шин делает невозможным в лабораторных условиях
произвести наиболее полную эксплуатационную провер-
ку износостойкости покрытий. В связи с этим мы счи-
тали возможным ограничиться проверкой износостой-
кости покрытий, работающих в наиболее тяжелых
условиях, и именно: при граничном трении в присут-
ствии окислительной среды и при значительных зна-
копеременных нагрузках. В этих условиях работают
такие детали шатунно-кривошипной группы двигателя,
как цилиндры и поршневые пальцы. Поэтому эти де-
тали и были нами приняты для эксплуатационной про-
верки износостойкости покрытий.

Из большого количества двигателей, находящихся
в эксплуатации в сельском хозяйстве нашей страны,
мы выбрали для первой серии испытаний двигатель
трактора „Универсал". Объясняется это тем, что ука-
занный двигатель имеет много конструктивных недо-
статков (двухопорный коленчатый вал, поршневой па-
лец не плавающий, а закреплен в быбышке поршня и
т. д.), которые способствуют более сильному износу
деталей шатунно-кривошипной группы, следовательно,
будут создаваться наиболее тяжелые условия для ра-
боты покрытий. Кроме того, для сравнительной оценки
износостойкости покрытий, работающих в карбюратор-
ных и дизельных двигателях, восстановлению были
подвергнуты гильзы трактора КД-35.

Глава 1

Технология восстановления деталей машин на при-
мере поршневого пальца и гильзы двигателя «Универсал»

Технологический процесс восстановления различных
деталей машин железнением, как показала практика,
по содержанию остается постоянным. Различие в за-
висимости от конструктивных особенностей восстанав-
ливаемых деталей может быть только в отношении
последовательности проведения отдельных операций.
Однако материал восстанавливаемых деталей с учетом
получения наилучшего сцепления с покрытием оказы-
вает влияние на содержание и последовательность про-
ведения предварительной подготовки поверхностей пе-
ред. железнением.

Предварительные исследования позволили устано-
вить следующие технологические схемы восстановле-
ния поршневых пальцев и гильз двигателей, которые
могут быть рекомендованы ремонтным предприятиям
для восстановления подобных деталей машин.

Технология восстановления поршневых пальцев

1. Шлифовка восстанавливаемой поверхности на
бесцентрошлифовальном станке- типа 3181, обеспечи-
вающая среднеквадратичное отклонение неровностей
поверхности более 4 мк.

2. Монтаж деталей в подвеску и изоляция мест,
не подлежащих железнению.

3. Обезжиривание керосином с последующей про-
мывкой в холодной и горячей воде*.

4. Обезжиривание венской известью с последующей
промывкой в холодной и горячей воде.

5. Травление в соляной кислоте (уд. вес 1.14) в

* Если имеются следы окисления восстанавливаемой поверхности,
то последнюю перед обезжириванием необходимо оживить наж-
дачной шкуркой.
течение 1—2 минут с последующей промывкой в хо-
лодной и горячей воде.

6. Завеска деталей в ванну железнения и дека-
пирование в течение 20 —40 секунд с Да =10 а/дм3.

7. Железнение до заданного размера с учетом при-
пуска на шлифовку (0 1—0,15 мм).

8. Промывка деталей в течение 5 минут в горячей
воде с последующей нейтрализацией в растворе каль-
цинированной соды Na2CO3 с концентрацией 100—150 г/л
при температуре 50—80° С.

9. Промывка деталей в горячей и холодной воде,
цемонтаж с подвески и сушка.

10. Отпуск при t=250—350° С в течение 1,5 часа.

И. Шлиф)вка на бесцентрошлифовальном станке
под заданный размер.

12.

Промывка
воздухом
50 минут.

Технология

в керосине, продувка поверхности
и проварка в масле при t = 100°C в

восстановления тракторных гильз

/ 1. Расточка гильз на вертикально-расточном станке

2В—697 при S=0,12 мм/об и п=200 об/мин (Нск=8
—12 мк).

2. Обезжиривание керосином с последующей про-
мывкой в холодной и горячей воде.

3. Обезжиривание венской известью с последующей
промывкой в холодной и горячей воде.

4. Монтаж деталей в подвеску, облегчающий за-
веску гильз в ванну и обеспечивающий одинаковое
расстояние между анодом и покрываемой поверхно-
стью.

5. Травление в соляной кислоте (уд. вес 1,14) в
течение 1—2 минут с последующей промывкой в хо-
лодной и горячей воде.

6. Завеска деталей в ванну железнения без тока,
с целью прогрева гильзы (1 мин.), декапирование в
течение 20—40 секунд с Да = 10 а/дм3.

7. Железнение до заданного размера с учетом при-
пуска на последующую обработку (0,2—0,3 мм). С
целью улучшения прочности сцепления в начальный
период (5 минут) электролиз проводится с пониженной
плотностью тока (5 а/дм3), которая в дальнейшем по-
степенно повышается до принятой величины (20 а/дм3).
8. Промывка в горячей, холодной воде и демонтаж
с подвески.

9. Нейтрализация в растворе кальцинированной со-
ды Na2CO3 (100 — 150 г/л) при температуре 50—80°С в
течение 5 минут с последующей промывкой в горячей
воде и сушке.

10. Отпуск при температуре 250—350сС в течение
1,5 часа.

11. Расточка под номинальный размер на вертикаль-
но-расточном станке 2В—697 (S=0,05 мм/об) с после-
дующей доводкой на вертикально-хонинговальном стан-
ке ЗА—833. При высокой твердости покрытий (более
400 Н[х100), полученных из сахарно-глицериновых и
декстриновых ванн (табл. 23), механическая обработ-
ка (шлифовка) зеркала цилиндра гильз производится
на внутришлифовальном станке.

Глава 2

Эксплуатационная проверка износостойкое! и гильз и
поршневых пальцев, восстановленных железнением* **

Эксплуатационной проверке износостойкости под-
вергались покрытия, полученные из электролитов,
состав которых, а также режим электролиза приведе-
ны в'таблице 23.

Таблица 23 **

№№ элек- тро- литов Состав электролита в г/л Режим элек- тролиза
NaCl nh4ci MnCl2 6Н2О глн - церии са- хар дек- стрин НС1 Лк а/дм2 t°C
I 100 80 2,0—2,2 20 90
2 100 — — 80 30 .— 1,0—1,2 20 92
3 — 100 100 80 —. 40 1,2-1,4 30 90
4 100 — — 80 40 — 2,4—3,0 20 85

На каждый, опытный трактор одновременно уста
навливались восстановленные гильзы и пальцы.; (.

* Эксплуатационную проверку работы гильз и поршневы.
пальцев производил инженер А. Я. Сксенбейн под руководство'
автора.

** Во всех электролитах FeCh • 4НгО = 500 г/л.
елью создания одинаковых условий работы новых и
сытных деталей последние устанавливались по следую-
щим схемам: 1) гильзы, восстановленные железнением,
ггавились на 2-й и 4-й, а новые (закаленные т. в. ч.)
а 1-й и 3-й цилиндры; 2) пальцы, восстановленные
железнением, ставились на 1-й и 3-й, а новые на 2-й
и 4-й цилиндры.

Всего на тракторы было установлено 12 опытных
гильз и 10 пальцев, из них: 10 гильз на двигатель
„Универсал" и 2 на двигатель КД-35.

Гильзы, пальцы и поршневые кольца перед их мон-
тажом с целью определения линейных износов под-
вергались следующим замерам:

1) гильзы измерялись по высоте в 3-х поясах и 2-х
взаимно перпендикулярных плоскостях;

2) пальцы измерялись в 3-х поясах по длине износа
и 2-х взаимноперпендикулярных плоскостях;

3) поршневые кольца (компрессионные) измеря-
лись по толщине и высоте через каждые 45°, а также
взвешивались с точностью до 0,002 г.

Монтаж шатунно-поршневой группы производился
в строгом соответствии с техническими условиями на
сборку двигателей. Собранные двигатели подвергались
приработке и испытанию на гидротормозной установке
Т-4 согласно техническим условиям.

Тракторы работали в МТС Таджикской ССР (1-я
Сталинабадская, Гиссарская и ордена Ленина Регарская)
с 25 февраля по 9 августа 1956 года и выпол-
нили следующие виды полевых работ: посев хло ка,
культивацию и нарезку поливных борозд с внесением
минеральных удобрений.

В процессе эксплуатации за тракторами был уста-
новлен тщательный контроль. В журналах отмечались
все замеченные недостатки, а также учитывалась вы-
полненная работа. После выполнения первой стадии по-
левых работ (800—1000 га) двигатели были вскрыты,
произведен внешний осмотр и микрометраж испытывае-
мых деталей, а затем были составлены акты, характе-
ризующие работу тракторов и восстановленных деталей.

Результаты эксплуатационной проверки показали,
что гильзы и поршневые пальцы, восстановленные же-
лезнением, работали вполне удовлетворительно (ника-
ких дефектов в покрытиях обнаружено не было) и
Таблица 24/

Износ верхних компр. колец в г. восста- новлен- ных I - 1,298 1,261 1.664 1,456 । 1,393 1,374
завод- 1 ских * 1,324 1,318 1,761 1,496 j 1,413 1,483
пальцев мм восста- новлен- ных 0,01 0,02 0,02 0,03 0,02 i 0,025
Износ в завод- ских 0,015 0,015 0,03 0,025 0,015 0,02
Износ гильз в мм восста- новлен- ных 0,075 — 0,06 1 1 “ о о 1 CM , IO ] ~ ~ о о
завод- ских 0,07 0,05 0,18 ] 0,16 0,13 0,16
- t №№ электро- литов 1 О1 1 - | СО j со 1" 1”
Выработ ка в га физич. 785 1125 891
№№ цилинд- ров т— см со 1— см со т —« CM CO ’Ф
№№ тракто- ров ю см oo CM
I I 1 ЦЦ 1 W5N г— СМ СО -ГГ UO Г- ЭО О О т-1 см .

Приведен максимальный износ: для гильз—в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, а для
р. вгртвхалънон плоскости.
имели примерно одинаковый или даже меньший износ
'о сравнению с износом заводских деталей (табл. 24).

Покрытия, полученные из различных электролитов,
। следовательно, имеющие различную твердость, имели
фимерно одинаковую износостойкость. Несколько луч-
ие проявили себя гильзы, восстановленные в глицери-
ювой ванне (электролит № 1), у которых износ по
фавнению с. заводскими и восстановленными в других
лектролитах был несколько меньшим, хотя твердость
,гих покрытий сравнительно невелика (330—380Ну.100).

Такие результаты позволяют сделать вывод, что для
установления гильз карбюраторных двигателей не
требуется применять очень твердые покрытия, так
как, с одной стороны, износ их в рассматриваемых ус-
ловиях несколько больший, чем гильз с мягкими по-
крытиями, а с другой стороны, высокая твердость (500—
600 Ну-100) значительно затрудняет механическую обра-
ютку.

Необходимо отметить, что преимуществом всех
гильз, восстановленных железнением, является еще и
го, что поршневые кольца сними работают лучше, чем
с заводскими.

Так, износ верхних компрессионных колец (хроми-
рованных) во всех опытных гильзах был значительно
меньше, чем износ колец, работающих в заводских
гильзах (табл. 24).

Восстановленные пористым железом поршневые
пальцы (электролит № 4) также показали вполне
удовлетворительную работу. Износ был примерно такой
же как и у заводских пальцев (табл. 24).

Таким образом, проведенные эксплуатационные ис-
пытания показали, что такие ответственные детали,
как тракторные гильзы и поршневые пальцы, с успе-
хом могут восстанавливаться железнением из предло-
женных нами электролитов.

В свою очередь, известный экономический эффект
и простота процесса восстановления позволяют считать
целесообразным широкое внедрение процесса железне-
ния в ремонтную практику, как наиболее совершенного
способа восстановления изношенных деталей машин.

ЛИТЕРАТУРА

1. Директивы XX съезда КПСС ио шестому нятилетиему плану
развития народного хозяйства СССР.

2. Н. С. Хрущев—Отчетный доклад центрального Комитета КПСС
XX съезду партии.

3. В. И. Казарцев—Ремонт машин, 1949.

4. В. И. Казарцев—Сравнительная оценка передовых способов вос-
становления автотракторных деталей. Сб. научных работ
Л. И. М. С. X., т. VIII, XI, 1951.

5. Ю. В. Баймаков—Электролиз в металлургии, 1949.

6. Ю. В. Баймаков—Электролитическое осаждение металлов, 1925.

7. Ж. Биллитер^Основы гальванотехники, ОНТИ, 1937.

8. Г. Грубе—Основы электрохимии, 1932.

9. Н. А. Изгарышев—Теория и практика вытеснения металлов в
свете современной электрохимии, 1940.

10. Н. А. Изгарышев и С. В. Горбачев—Курс теоретической элект-
рохимии, 1951.

11. Н. Т. Кудрявцев—Гальванотехника, 1940.

12. Г. Т. Бахвалов, Л. Н. Биркгаи, В. П. Лабутин — Справочник
гальваностега, Москва, 1954.

13. С. Глесстои—Введение в электрохимию, 1951.

14. В. И. Лейнер и Н. Т. Кудрявцев—Основы гальваностегии, ч. 1,
1953.

15. П. П. Федотьев—Электролиз в металлургии, 1935.

16. П. П. Федотьев—Электролитическое получение железа с при-
менением нерастворимых андов. Сб. исследовательских работ,
1936.

17. В. Энгельгардт—Электрометаллургия водных растворов, 1937.

18. М. П. Мелков—Ремонт автодеталей гальваническим наращи-
ванием, 1947.

19. М. П. Мелков—Восстановление деталей автомобилей электро-
литическим осталнванием, 1954.

20. Ю. Н. Петров—Исследование процесса железнения примени-
тельно к ремонту автотракторных детален (диссертация), 1949.

21. Ю. Н. Петров—Исследование качества покрытий, полученных
путем осталивания. Автомобиль, № 2, 1951.

22. И, К. Мииьков—Исследование процесса электролищческого
наращивания деталей машин легированным железом (дис-
сертация), 1950.

23. И. А. Харшан—Исследование методов упрочнения электролити-
ческих железных покрытий с целью применения их для вос-
становления автотракторных деталей; 1953.

24. Э. X. Леиц—О некоторых свойствах гальванически осажденно-
го железа, 1870.

25. В. Г. Хомяков, В. П. Машовец и Л. Л. Кузьмин — Технология
электрохимических производств, 1949.

26. А. Т. Баграмян—Электроосаждение металлов, 1950.

27. Л. И. Каданер—Новейшие достижения гальваностегии, 1951.

28. В. П. Ревякин—Ремонт автотракторных деталей гальваниче-
ским способом, 1952.

29. Т. Г. Духов—Восстановление деталей тракторов методом оста-
ливания (диссертация) 1949.

30. В. В. Ефремов—Ремонт автомобилей, ч. 1, 1948.

31. Г. А. В. У. К. А.—Электрометаллизация при ремонте изношен-
ных деталей, 1945.

32. Е. В. Антошин—Технология металлизации распиливанием, 1944.

ЗЗ. Сельман, А. Ваксман—Гумус—происхождения, химический со-
став и значение его в природе, 1937.

34. К. Брокман—Электрохимия органических соединений, 1937.

35. П. В. Краевский и Л. П. Дамова—Контроль электролитов галь
ваническнх ванн и покрытий, 1946.

36. Н. Д. Прянишников—Сравнительное изучение лагнина соломы
и продуктов гумификации сахаров, Ж. П. X. № 6. 1931.

37. Ф. А. Кудинович—Восстановление деталей машин электролити-
ческим железнением, 1952.

38. Р. И. Головатый, П. И. Ильенко и Д. Е. Горский — Осаждение
гидрата окиси железа в присутствии некоторых простых и ком
плекспых ионов Ж. П. X. т. XII, в. 8, 1939.

,?9 . Б. И. Фридляид—Железнение стальных изделий. Вестник маши
построения № 8, 1945.

10 . Э. А. Хвосс—Об активаторах сцепления. Д. А. Н. СССР, том
XVII, № 4, 1949.

41. А. П. Смелов—Исследование процесса осталивания примени-
тельно к ремонту деталей тракторов и с. х. машин, 1955.

42. Ю. В. Баймаков, М. И. Замоторин—Растворение в железе элек-
тролитически выделяемого водорода. Труды совещания по
электрохимии, 1953.

43. М. И. Замоторин, И. Н. Агеева—Исследование твердого раст-
вора водорода в железе. Труды Л. И. И. им. Калинина № 6,
1953.

44. Ю. В, Баймаков—О свойствах сплавов электролитического же-
леза с водородом. Труды Л. П. И. им. М. И. Калинина, № 6,
1953.

45. Ю. В. Баймаков, Г. И. Квинт—Переход водорода в сталь п
железо при электролитической обработке и травлении. Труды
Л. П. И. им. Калинина, № 6, 1953.

46. А. Т. Баграмян, 3. А. Соловьева—Методы исследования про-
цессов электоосаждсипя металлов, изд. АН СССР, 1955.

47. А. Л. Ротинян и другие.—Д. А. Н. 77, 92, 1951; Ж. Ф. X. 28, 73,
1954; Д. А. Н. СССР, т. 77, 91, 1951; Д. А. Н. т. 104, № 5.
753, 1955. ' - '
48. A. T. Самарцев, Ю. В. Лызлов Ж. Ф. X. т. 29, 374, 1955.

49. Ю. В. Баймаков, Л. М. Евланников Ж. Ф. X., т. 25, 64, 1951.
Труды Ленинградского Политехнического института им.
М.. И. Калинина, 1951.

59. А. Н. Фрумкин, В. С. Богоцкий, 3. А. Иофа, Б. Н. Кабанов
Кинетики электродных процессов. Изд. Московского универ-
ситета, 1952.

51. 3. А. Соловьева—Влияние поверхностно-активных веществ

на процесс электроосажденпя металлов (автореферат), 1951.

52. М. А. Лошкарев и другие Ж- Ф. X. т. 21, 219, 1947' т. 22, 705,
1948; т. 22, 815, 1948; т. 23, 209, 1949; т. 23, 221 1949; т. 23.
1457, 1949; т. 24, 1503, 1950; Д. А. II. СССР т. 72, 729, 1950;
т. 72, 919, 1950; т. 81, 1097, 1951.

53. Н. А. Йзгарышев и другие Ж. Р. Ф. X- О. т. 49 , 573, 1917; т.

50 225, 1918; т. 50 230, 1918; т. 50, 236, 1918; т. 50, 236, 1918;
т. 50, 245, 1918; Д. А. Н. СССР т. 90, № 4, 581, 1953.

54. А. Н. Фрумкин и другие. Ж. Ф. X. 121, 1933. Д. А. Н. СССР,
№ 5, 979, 92, 1953.

55. 3. А. Иофа, Б. Н. Кабанов и другие, Ж- Ф. X. 1105, 1939.
Ж. Ф. X. 14 1621 1940.

56 Р. И. Агладзе Ж. О. X. т. 10, 4, 340, 1940; Ж. Ф. X. 24, 9, 1122.
1950.

57. А. Т. Ваграмян и другие. Д. А. Н. СССР, 98, 807, 1954.

Д. А. Н. СССР, т. 71, 73, 1950; т. 77, 629, 1951; Ж. Ф. X.
т. 14; 1132, 1940; т. 23, 78, 1949; 29, 185, 1955.

58. А. Н. Левин и другие. Ж..Ф. X. т. 28, 116, 1954, т. 28, 1859, 1954;
Д. А. Н. СССР, т. 92, № 4, 799, 1953. Труды совещания по
электрохимии, 1953.

59. Б. С. Красиков. Диссертация Л. Г. У. 1952.

60- . В. Л. Хейфец, Б. С. Красиков—Д. А. Н. СССР т. 94, 101, 1954.

61. В. А. Ройтер, В. А. Юза—XX лет пнетутута физической химии
им. Писаржевского, 1950.

62 В. А. Ройтер, В. А. Юза, Е. С. Полуян—Ж- Ф. X. т. 43, 605, 1939;
т. 13, 805, 1939.

63. Л. А. Яковлева—Диссертация М. X. Т. И. 1955.

64. А. Г. Печерская, В. В. Стендер — Ж. Ф. X.. 24, т, 7, 856, 1950.
Картотека ГСОТЕХСО, серия X, 1951, физико-химические
испытания и анализы.

65. В. В. Ефремов, В. А. Жих—Ремонт автомобилей, сб. научных
статей, в. 1, 1956.

66. А. С. Плотник, Э. Гейштейн, И. Б. Луков—Ж. Т. Ф. 10, 1756,
1940.

67. В. С. Иоффе—У. X. 13, 114, 1944.

68. М. Л. Перцовский—Пористое хромирование, 1949.

69. Н. М. Беляев—Сопротивление металлов, 19б4.

70 М. И. Морохов, А. П. Атчи—Коррозия и борьба с ней, № 5—6,
1940.

71. Д. К. Авдеев, В. Л. Хейфец, А. С. Райшахрит—Практикум по
теоретической электрохимии. Л. Г. У. 1954.

72 С. С. Насырова, Г. И. Гуфаров—Заводская лаборатория № 11-
12, 1047, 1945.

73. Дешмаи, Саул—Научные основы вакуумной техники. 1950.

74. Н. Т, Кудрявцев—Ж- Ф. X. 26, 270, 1952.
75. С. А. Немнонов—Ж. Т. Ф. 28, 239, 1948.

76. А. Н. Морозов—Водород и азот в стали, 1950.

77. М. М. Карнаухов, А. Н. Морозов—Изи. А. II. СССР № 6, 1947;
№ 12, 1948.

78. К. М. Горбунова—Ж. П. X. №11 — 12, 1944; Ж. Ф. X. 5, 605,
1946; в. 5, 616, 1949; 27, в. 11, 1725, 1953.

79 ВНИТОМАШ—Металловедение и термическая обработка, 1955.

80. Г. С. Жданов и Я. С. Уманский—Рентгенография металлов, ч.
II, 1938,

81. Я. С. Уманский, А. К. Трапезников, А. И. Китайгородский—
Рентгенография, 1951.

82. А. Г. Яхонтов—Диссертация, Л. Г. П. И. им. А. И. Герцена, 1954.

83. М, В. Мальцев—Рентгенография металлов, 1952.

84. В. П. Моисеев, С. С. Попова—Рентгенографическое исследование
остаточных напряжений в электролитических осадках никеля.
Тезисы докладов пятого всесоюзного совещания по применению
рентгеновских лучен к исследованию материалов, 1955.

85. С. М. Кочергин—Ж. Т. Ф. XVI, II, 1325, 1946.

86. В. И. Архаров—Ж. Т. Ф. VI, 10, 1936.

87. Л. С. Палатник, Э. Л. Генштейн и И. В. Луков—Сборник тсхни
ческой физики, изд. А. Н. СССР, 1947.

88. О. К. Кудра и С. П. Роженко—Сборник технической физики.
Изд. А. Н. СССР, 1947.

89. Г. Ф. Косолапов, Б. Ф. Метт—Ж. Т. Ф- IX, 15, 1421, 1939.

90. Т. Н. Смирнова—Диссертация, ЛГПИ им. Герцена, 1952.

91. С. А. Санталова—Диссертация ЛГПИ им. Герцена, 1955.

92. Н. Ф. Болховитинов—Металловедение и термическая обработка,
1954.

9.3. И. В. Кудрявцев—Внутренние напряжения как резерв прочности
в машиностроении, 1951,

94. И. Н. Богачев—Металлография чугуна, 1952.

95. И. Н. Богачев, В. Г. Пермяков—Отпуск закаленной стали, 1950

96. Е. А. Мамонтов—Диссертация, ЛГПИ им. А. И. Герцена, 1954.

97. Е. Иванов, И. Теверовский—Заводская лаборатория т. 9, в 3,
1940.

98. М. Н. Хрущев, Д. С. Листгартен, И. С. Богатырев—Заводская
лаборатория, 17, 1, 1951.

99. М. М. Саверин, С. И. Яцкевич—Вестник машиностроения № 9.
1947.

100. С. И. Яикевич—Исследование усталостной прочности конструк-
ционных сталей. Сборник, 1949.

101. М. Э. Гарф—Заводская лаборатория, т. 16, в. 3, 1950.

102. Г. В. Ужик—Методы испытаний металлов и деталей машин на
выносливость, 1948; Заводская лаборатория, т. 11, в. 12, 1946;
т. 12, в. 910; т. 13, в. 3, 1947.

103. Б, А. Авдеев—Техника определения механических свойств ме-
таллов, 1952,

104. С. А. Жуков—Заводская лаборатория, т. 13, в. 3, 1947.

105. ГОСТ—2860—45.

106. А. И. Кочетков, А. Д. Кролевецкий—Заводская лаборатория, т.
16, в. 6, 1948.

107. С. В. Сергеев—Рентгенография в приложении к исследованию
металлов. Сборник статей, 1936.
108, В. И. Архаров—Ж. Т. Ф. т. 4, в. 7, 1934.

109. Б. М. Ровинский—Ж- Т. Ф. т. 20, в. 12, 1950.

НО. А. Новиков п Ю. Терминасов—Ж. Т. Ф. т. 94, в. 22, 1939.

111. Н. Н. Давиденков, Ю. С. Терминасов—Ж. Т. Ф. т. 14, в. 9, 1944,

112. Ю. С. Терминасов, Е. Б. Гасилова—Применение рентгеновских
лучей к исследованию материалов, 1949.

113. С. В. Сервисен—Вестник металлопромышленности № 1, 1940.

114. И. А. Одинг—Исследование усталостной прочности конструк-
ционных сталей. Сборник, 1949.

115. С. И. Ратнер—Прочность и пластичность металлов, 1949.

116. Л. А. Гликман, Н. Н. Давиденков—Ж. Т. Ф. т. 21, в. 5. 1951:

117. Ю. М. Лахтин—Методы поверхностного упрочнения деталей ма-
шин, 1951.

118. С. Е. Серенсен, И. Е. Конторович—Влияние азотирования па
усталость конструкционных сталей, 1947.

119. И. В. Кудрявцев и другие—Ж. Т. Ф., т. 7, в. 5, 1937. Вестник
машиностроения, № 7, 1947.

120. Ю. Ю. Овчинников—О диффузии водорода при кислотном трав-
лении стали, автореферат, 1953.

121. Э. Л. Регирер—Вестник машиностроения, № 10, 1947.

122. И. В. Кудрявцев, М. Н. Саверин, А. В. Рябченко—Методы по-
верхностного упрочнения деталей машин, 1949.

123. М. М. Саверин—Упрочнение машиностроительных деталей, дро-
беструйным наклепом, 1948.

124. А. В. Рябченко, В. И. Новиков—Коррзнйно-усталостная проч-
ность поверхностно-закаленной стали, 1950.

125. И. В. Кудрявцев, А. В. Рябченко—Вестник инженеров и техни-
ков № 8, 1947; Вестник металлопромышленности № 10-1, 1939.

126. Ю. Терминасов и друг.—Ж. Т. Ф. т.10, в. И, 1940; Ж. Т. Ф. т.

15, 8, 1945; Ж. Т. Ф. 18, 4, 1948.

127. Н. В. Тымков—Ж. Т. Ф. т. 21, в. 2, 1951.

128. В. И. Иверонова, Т. П. Костецкая—Ж. Т. Ф. т. 10, в. 4, 1940.

129. Л. А. Гликман, В. П. Тэхт—Некоторые вопросы усталостной проч-
ности стали, 19,53.

130. Б. Г. Гуревич, С. Ф. Юрьев—Повышение усталостной прочности
деталей машин поверхностной обработкой. Сборник, 1952.

1 11. М. М. Хрущев и Е. С. Баркович—Точное определение износа де-
талей! машин, 1953.

2. Д. В. Конвисаров—Всесоюзная конференция по трению и износу
в машинах, 1939.

3. В. Д. Кузнецов—Физика твердого тела, т. 1, 1937.

134. Д. В. Конвисаров—Внешнее трение н износ металлов, 1947.

135. В. Д. Кузнецов—Труды сибирского физико-технического инсти-
тута, т. II, 1934.

136. Д. В. Конвисаров—Износ металлов, 1938.

137. М. О. Корнфельд—Ж. Т. Ф., т. 7, в. 16, 1937.

138. Б. В. Дерягин—Ж. Ф. X. т. 5, в. 2—3, 1934.

139. К. С. Рамайя, А. А. Илюшина—Всесоюзная конференция по тре-
нию и износу в машинах, т. 1, 377, 1939; т. 2, 302, 1940.

140. П. А. Ребиндер—Всесоюзная конференция по трению и износу
в машинах, 1939.

141. И. П. Фейгин—Изнашиваемость и обрабатываемость чугунного
литья, 1933.
142. Е. М. Розенберг—Всесоюзная конференция по трению и износу
в машинах, 1939.

14 .3. П. А. Ребиндер—Всесоюзная конференция по трению и износу
в машинах, т. II, 1940.

144. Ш. 3. Закиров и В. Б. Лядский—Заводская лаборатория № 10,
1955.

145. В. А. Кислик—Износ деталей паровозов, 1948.

14G. А. К. Зайцев—Основы учения о трении, износе и смазке ма
ниш, 1947.

147. Д. В. Конвисаров—Методика лабораторных испытаний металлов
на износ трением и тины испытательных машни. Т.репие и из
нос в машинах. Изд. АН СССР, 1939.

148. А. Д. Дубинин—Трение и износ в деталях машин, 1952.

149. К. К. Топеха—Основные виды износа металлов, 1952.

150. М. А. Бабичев—Методы определения внутренних напряжений !
деталях машин, 1955.

151. М. М. Хурщев, М. А. Бабичев—Вестник машиностроения № 9,
1954, ДАН, т. 99, № 3, 1954.

152. Н. В. Каликутский—Исследование внутренних напряжений в чу.
гуне и стали. СПб, 1888.

153. Н, Н. Давиденков—Об остаточных напряжениях. Рентгеногра-
фия в применении к исследованию материалов. Сборник, 1936.

154. Д. Г. Курилех, Д. Я, Сиротенко—Заводская лаборатория № 2
н № 12, 1950.

155. Н. Н. Давиденков, Заводсвая лаборатория, № 2 и 12, 1950

156. Г. П. Мещанинова—Динамика и прочность авиадвигателей. Сб.
3, 1949.

157. С. М. Гамазков—Заводская лаборатория, № 10, 1952.

158. П. Е. Дьяченко, А. П. Добычина—Вестник машиноетроипя, К.
10, 1951.

159. И. Е. Конторович, Л. С. Лившиц—Остаточные напряжения в
стали, 1943.

160. А. А. Гликман, Г. Н. Снежкова—Ж. Т. Ф. в. 7, 1932.

161. М. R. Thompson—Transaction American Electrochemical Society
42, 111, 1922.

162. F. Ogburn, A. Benderly. J. Plating, 41, No. 1, 2, 1954.

163. F. P. Romanoff. Transaction American Electrochemical Society 65,
385, 1934.

16 ,4. F. Pfanhauser. Galvanotechnik, Leipzig, 1951.

165. O. Bockric, Transaction Faraday Society 43, 417, 1947.

166. Finch, Wilman. Transactio i Faraday Society 144, 1947.

167. M. Vanderloy. Diesel Power and Diesel Transportation N >. 12.
1951.

168. E. A. Aonneryd, E. Mostad. Pat. U. S. A. 2667455 . 26, 01, 1954.

169. E. F, Folti, H. B. Linford, W. K- Meyer. Proceeds American
Electroplaters Society 40, 41, 1953.

170. R. E. Harr. Pat. U.S.A. 2710882, 14. 06, 1955.

171. A. Latif, M. H. Khundker. Journal of Scientific industrial Rese-
arch 6, 5, 63, 1954.

172. Regeneracja czesci maszyn medoda clectrolityczuge pwlekanin
Stala. Technika Motoryzacyjna 3, No 8, 248, 1953.

173. E. Konrad. Chemical Engineering 60, No. 4,189, 1953.

174. C. Casper. Journal of Research of the National bureau of Stan-
dards 18, 1937.
175. W. Blum, Thom;. Transaction American Eletcrochiinical Socie-
ty 6, 21, 1930.

17(5. Orkla Grube. Pat. 151707 18. 06. 1953.

177. E. F. Foly, H. B. Linford, W. R. Meyer. J. Plating, 40, No 8.

887, 1953.

178. P. B. Upton. Electrcdepositors Technical Society, 24, 95, 1949.

179. Jron plating. Transaction Electrochemical Society 84, 305, 319
1948.

180. Thomas, Lamb. Electrochemical Society 7, 271, 1953.

181. Can you use these new metal finishing ideas? Jron Age 71,
No 9, 132, 1953.

182. G. John, Beach. J. Plating 43, 5, 616, 1956.

183. M. Parec. Mctallurgia rtnd Giessereitechuik, 3, No 3, 88, 1953.

184. Manganese production ву electrolycis. Chemical Proceis Engi-
neering 35, No 3, 89, 1954.

;5. С. C. Roth, H. J. Leidlteiser. Journal Electrochemical Society
100, No 12, 553, 1953.

-i) N. Hackerman. Corrosion 10, No 70, 1954.

'7. L. L. Shreir, J. W. Smith. Transaction Faraday Society 50, No 4,
393, 1954.

188. R. Piontelli, J. V. Bcrtocc, G. Bianchi, C. Guerci, G. Poli.
Z. Electrochem. 58, No 2, 86, 1954.

189. B. J. Parsons, S. A. Winkler. Canadian Journal of Chemistry 32,
No 6, 581, 1954.

190. D. Berg, A. J. Patterson. Journal Chemical Societi 75, No 6,
1482, 1953.

191. К. Bock, M. Herrmann. Zeitschrift fur anorganicshe und allgemeine
chemie 273, No 1, 2, 1953.

192. W. A. Partick, W. E. Thompson. Journal Chemical Society 75,
No 5, 1184, 1953.

193. U. Tragardh. J. U. A. tidskrift 83, No 16, 53, 1953.

194. F. D. Karinezy. Journal Угон and steel Jnst. 177, p. 1, 85, 1954.

195. В. В. Bacb, J. V. Damson, L. W. Smith. Journal Research and
Development British. C.V.RA. No 5, No 9 490—501, 1954.

196. W. A. Blum. Materials and Methods, New lork, 37, No 4, 101,
1953,

197. R, A. Balbierz, H. D. Byrges-. Metal indistry, London 84, № 1,
7, 1954.

198. L. H. Cuckin, R. V/. Moeller. J. Plating 41, No 10, 1154, 1954.

199. J. E. Stareck, E. J. Seyd, A. C. Tulumello. J. Plating 41, No 10,
1171, 1954.

200. D. M. Fegredo, J. Balachandra. Journal Scientific and Industrial
Research 11, 13, 753, 1951.

2()1 . H. Sadek, M. Halfawy, S. Abdu. Journal Electrochemical Society
102, No 5, 226, 1955.

202. С. E. Heussner, A. R. Balden. L. M. Morse. J. Plating 35, No 7,

719, 768, 1948.

203. J. B. Kushner. J. Plating 41, № 10, 1146, 1954.

204. F. В. P. Rambridge J ndustry Finishing 5, № 56, 512, 1953.

205. J Doll. Metal Finishing, 52, No 7, 52, 59, 1954.

206. А. Шелудко, M. 1'одарова. Изв. на Българ А. II. отд. физ. мат. и
техн, паук 3, 61, 1952.

207. Z. Н. Wusatowski. Hutnik, Stalinograd, No 9, 275, 1953.

208. F. Ogburn, A. Benderly. J. Plating 41. No 1, 2, 1954.
209 R. Piontclli. Sheet metal Industrie ;, No 24, 288, 1947.

210. R. Weiner, G. Klein. Metalloberflaeke No 1, 9, 1955.

211. Measuring adhesion of Electrodeposited C- afings. Machinery,
London. 80, No 2047, 244, 1952.

212 H. Cann. The Indian and Ea;tern Engineer 112, No 1, 53, 1953.

213. V. L. Mcenolly, F. G, Brume. I. Plating 42, № 9, 1955.

214. Jestman, Mantcheim. I. Plating 42, No 2 1955.

215. A. W. Hothersoll. lournal Electrodepositurs Technic 1 Society 25,
203, 1950; I. Plating, 39, 498, 1952.

216. W F. Castell Transaction Electrochemical Society, 66, 427.
1954.

217. I. Liger. Galvano Lu surface inetalligue Aout, No 139, 9, 1948.

218. F.H.C. Kelly. lournal Electrochemical Society 101, No 5,239, 1951.

219. M. R senthal. Metalurgia 4, No 4-5, 57, 62, 1953.

220 T. Mills, G. M. Willis. lournal of the Electrochemical Society
No 10. 452, 1953.

221. A. K. Head, H H. Wills. The Philosophical magazine, 44, No 356,
925, 1953.

222. R. H Warring. Mechanical World and Engineering Record. 134!
No 3406, 206, 1953.

223. G. M. I Gabbll. Metal Finishing 51. No 7. 60, 1953,

224. Feng—I—Ming. Lubrication Engineering 10, No 1, 34. 1951

225. W. Campbclific. Scicnti Lubrication, 5. No 1, 18, 1953.
ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Предисловие........................................... 3

Раздел I

Состояние и постановка вопроса

/ лава J. Состояние вопроса ....... . . b

[лава 2. Постановка вопроса .......................... 8

Раздел 11

Влияние условий электролиза на свойства
железных покрытий

[лава 1. Влияние концентрации хлористых солей Со,
N1, Мп и хромового ангидрида на свойства
железных покрытий ................................... 12

Глава 2. Влияние концентрации органических добавок на
свойства железных покрытий.......................... 13

Глава 3. Влияние режима электролиза па свойства же-
лезных покрытий.................................. 26

Раздел 111

Теоретические основы получения железных покрытий
из электролитов содержащих органические вещества

Г лава 1. Влияние пористости диафрагм на свойства же-
лезных покрытий, полученных из сахарно-глице-
риновых ванн ...................................... 33

[лава 2. Влияние органических веществ на кинетику ка-
тодного процесса ................................. 38

Глава 3. Влияние условий электролиза на выход потоку
железа и газообразного водорода..................... 56

' лава 4. Влияние условий электролиза на содержание
водорода в железных покрытиях........................ 64
Раздел IV

Влияние условий электролиза на внутренние напряжения
и структуру железных покрытий

Глава 1. Влияние условий электролиза и температуры
нагрева железных покрытий на развитие иска-
жений II и III рода . . . ................ 78

Глава 2. Влияние условий электролиза на внутренние
напряжения железных покрытий .... . 88

Г л а в а 3. Влияние условий электролиза и температуры
нагрева на структуру железных покрытий . . 97

Раздел V

Влияние условий электролиза на механические свойства
железных покрытий

Глава 1. Прочность сцепления покрытий.............. 103

Глава 2. Усталостная прочность железных покрытий . . 116

Глава 3 Износостойкость железных покрытий.......... 124

Раздел VI

Эксплуатационная проверка работы деталей машин,
восстановленных железнением

Глава 1. Технология восстановления деталей машин на
примере поршневого пальца и гильзы двигателя
„Универсал”.........................................140

Глава 2, Эксплуатационная проверка износостойкости
гильз и поршневых пальцев, восстановленных
железнением.........................................142

Литература ..................................... . . . 147