В промышленности железнение применяется для восстановления размеров изношенных стальных деталей. Скорость наращивания железа высока и достигает 0,5 мм/ч. Для повышения поверхностной твердости и износоустойчивости детали после железнения подвергают цементации. В некоторых случаях производят предварительное железнение чугунных деталей для улучшения сцепления с цинковыми и оловянными покрытиями. Железнение применяют также и в полиграфической промышленности для повышения износостойкости медных клише, различных стереотипов и т. д.
Достоинством железнения является малая стоимость реактивов, а также незначительная вредность электролитов. Для железнения применяют хлористые и сернокислые электролиты.
Хлористые электролиты железнения с использованием скорости наращивания широко применяют для восстановления деталей, имеющих большой износ. Состав электролита (г/л) и режим железнения:
Железо хлористое . . . 200-250 Температура, С . . . 60-70
Кислота соляная . . . 2-3 Плотность тока, А/дм2 . . . 20-40
Материал анодов – сталь 10 или сталь 20. Отношение площади анодов к площади катодов 2 : 1.
Аноды следует поместить в чехлы из хлорина или стеклоткани. В перерывах между работой аноды необходимо вынимать из ванны во избежании их химического растворения. Стальные детали перед покрытием подвергают анодному травлению в течение 1-2 мин в электролите, состоящем из раствора серной кислоты с концентрацией 350-360 г/л и 10-15 г/л железного купороса. Анодная плотность тока 40-60 А/дм2. Катоды из свинца или стали Х18Н10Т. Затем детали гасят в электролите железнения без тока в течение 1-3 мин для разрушения пассивной пленки. Начальная плотность тока не должна превышать 5 А/дм2, а затем постепенно повышают ее до рабочего значения.
С повышением температуры улучшается качество осадков – они становятся более мягкими и эластичными. При использовании высоких плотностей тока необходимо механическое перемешивание электролта (перемешивание сжатым воздухом недопустимо из-за окисления F2+ в F3+).
Электролит для железнения должен быть прозрачным и иметь зеленый цвет. Пожелтение электролита свидетельствует о накоплении ионов трехвалентного железа, которые необходимо восстанавливать до двухвалентного введением железных стружек и проработкой электролита под током.
Для приготовления хлористого электролита железнения необходимо получить хлористое железо восстановлением хлорного железа или растворением железной стружки в соляной кислоте. Для этого чистую, обезжиренную стружку низкоуглеродистой стали растворяют в разбавленной соляной кислоте. После окончания реакции раствору дают отстояться, после чего его фильтруют в рабочую ванну.
Из сернокислых электролитов получают гладкие, светло-серые осадки, не склонные к питтингообразованию. Осадки отличаются твердостью и значительной хрупкостью, что объясняется способностью железного покрытия, полученного из холодных сернокислых электролитов, поглощать водород. Сернокислые электролиты применяют в основном для повышения износостойкости стереотипов, где толщина слоя железного покрытия незначительна. Состав электролита (г/л) и режим железнения:
Железо сернокислое . . . 200-250 Температура, ˚С . . . 15-25
Калий сернокислый . . . 100-150 Плотность тока, А/дм2 . . . 3-10
Кислота щавелевая . . . 1-4
Приготовление сернокислого электролита железнение заключается в растворении всех компонентов, перемешивания электролита и фильтрации его в рабочую ванну.
Дефекты при эксплуатации электролитов железнения и способы их устранения приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1.
Дефекты при эксплуатации электролитов железнения и способы их устранения
| Дефект | Причина дефекта | Способ устранения |
| Отслаивание и растрескивание покрытия | Плохая подготовка перед покрытием Перерыв тока в процессе осаждения | Улучшить подготовку Устранить причины прерывания тока |
| Покрытие темное | Избыток кислоты Наличие ионов трехвалентного железа, меди и хрома | Нейтрализовать электролит 3 %-ным раствором едкого натра Проработать электролит под током при катодной плотности тока 0,8-1,5 А/дм2 |
| Покрытие хрупкое | Низкая температура электролита Наличие ионов трехвалентного железа Наличие органических примесей Недостаток кислоты | Подогреть электролит Проработать электролит под током Отфильтровать электролит через активированный уголь и проработать его под током Добавить кислоту |
| Покрытие шероховатое | Повышенная плотность тока Загрязнение электролита анодным шламом | Снизить плотность тока Зачистить аноды и поместить их в чехлы. Отфильтровать электролит |
Контрольные вопросы