Гальванические покрытия

Электролитические процессы нанесения металлопокрытий (гальванотехника) применяются для защиты изделии от коррозии, защитно-декоративной отделки, повышения сопротивления механическому износу и поверхностной твердости, сообщения антифрикционных свойств отражательной способности и других целей (гальваностегия), а также для изготовления металлических копий (гальванопластика).

В настоящее время перед гальванотехниками стоят новые задачи: требуются покрытия с высокими оптическими (блеск) особыми магнитными свойствами, сверхпроводимостью, жаростойкостью, способностью сохранять паяемость после длительного хранения на воздухе и др.

Классификация гальванических покрытий В зависимости от требований, предъявляемых к эксплуатационным характеристикам деталей, различают три типа покрытий: - защитные, применяемые для защиты от коррозии деталей в различных агрессивных средах; - защитно-декоративные, применяемые для декоративной отделки деталей с одновременной защитой их от коррозии; - специальные, применяемые для придания поверхности деталей специальных свойств (износостойкости, паяемости, твердости, электроизоляционных, магнитных свойств и др.), восстановления изношенных деталей или обеспечивающие защиту основного металла от особых сред (местная защита от цементации, азотирования и пр.).

По способу защитного действия гальванические покрытия делят на катодные и анодные. Катодные покрытия имеют более положительный, а анодные более электроотрицательный электродные потенциалы по сравнению с потенциалом металла, на который они нанесены.

При выборе покрытий следует учитывать назначение и материал детали, условия эксплуатации деталей, назначение и свойства покрытия, способ нанесения покрытия, допустимость контактов сопрягаемых металлов и экономическую целесообразность применения этого покрытия

Коррозионное воздействие среды, определяемое условиями эксплуатации изделий, является одним из важнейших факторов, обусловливающих выбор покрытий.

Условия эксплуатации в зависимости от коррозионной агрессивности среды (степени загрязнения воздуха коррозионно- активными агентами, температуры окружающей среды и других климатических факторов) классифицируют по группам: легкая Л, средняя С, жесткая Ж, очень жёсткая ОЖ.

Требования к поверхностям и покрытиям Параметры шероховатости поверхности основного металла должны быть не более: R z = 40 мкм под защитные покрытия; R a = 2,5 мкм под защитно-декоративные; R z 40 мкм под специальные покрытия в зависимости от функционального назначения; R a = 1,25 мкм под твердые и электроизоляционные анодно-окисные покрытия.

Указанные требования к шероховатости поверхности не распространяются на нерабочие труднодоступные для обработки и нерабочие внутренние поверхности деталей, резьбовые поверхности, поверхности среза штампованных деталей толщиной до 4 мм, а также на детали, шероховатость поверхности основного металла которых установлена соответствующими стандартами.

На поверхности деталей не допускаются: неоднородность проката, закатанная окалина, заусенцы, расслоения и трещины, выявившиеся после травления, полирования и шлифования, поры и раковины, приводящие к тому, что размеры детали после контрольной зачистки выходят за предельные отклонения.

Поверхность деталей, изготовленных из горячекатаного металла, должна быть очищена от травильного шлама, продуктов коррозии основного металла и других загрязнений.

На поверхности литых и кованых деталей не должно быть пор, газовых и усадочных раковин, шлаковых включений, спаев, недоливов, трещин. Детали после галтовки, гидро- и металло-пескоструйной обработки не должны иметь на поверхности травильного шлама, шлака, продуктов коррозии и заусенцев. На шлифование и полирование детали должны поступать без забоин, вмятин, прижогов, рисок, заусенцев и дефектов от рихтовочного инструмента.

Для всех видов покрытий установлены требования к внешнему виду и, при необходимости, к специальным свойствам. Для металлических покрытий устанавливают требования к толщине, пористости и прочности сцепления и, в случае покрытий сплавами к химическому составу; а для неметаллических неорганических покрытий требования к защитным свойствам и, при необходимости, к толщине.

Назначение гальванических покрытий В соответствии с их назначением гальванические покрытия можно разделить на следующие основные группы: 1) коррозиеустойчивые, или защитные; 2) защитно-декоративные; 3) износостойкие; 4) специальные.

Защитные свойства коррозиеустойчивого металлического покрытия определяются: а) величиной электродного потенциала металла покрытия, сравнительно с электродным потенциалом защищаемого металла, б) химической стойкостью металла покрытия против воздействия среды, в которой находится изделие. в) достаточной толщиной, сплошностью и сцепляемостью покрытия, а также его твердостью и сопротивляемостью механическим воздействиям.

Основным требованием к коррозиеустойчивым и защитно- декоративным покрытиям является наличие достаточной для данных условий эксплуатации изделия толщины слоя покрытия.

В зависимости от условий работы изделия устанавливаются три группы покрытии: группа Л для легких условий работы. Эта группа предназначена для эксплуатации изделий в закрытых, сухих, отапливаемых и вентилируемых помещениях (аналогичных жилым); группа С для средних условий работы. Эта группа предназначена для эксплуатации изделий в условиях закрытых помещений, и наружной атмосферы, загрязненных промышленными газами, пылью, а также содержащих аэрозоли или испарения морской воды. При этом изделия не должны подвергаться непосредственному воздействию дождя или снега; группа Ж для жестких условий работы. Эта группа предназначена для эксплуатации изделий в условиях закрытых помещений и наружной атмосферы, загрязненных значительным количеством промышленных газов и пыли, а также при непосредственном периодическом воздействии дождя, снега или брызг морской воды

Подготовка поверхности перед нанесением гальванических покрытий Механическая обработка Шлифование механический процесс снятия тонкой стружки металла острыми режущими гранями мелких верен абразивных материалов. Полирование механический процесс получения блестящей (зеркальной) поверхности сглаживанием мельчайших неровностей предварительно шлифованной поверхности. Галтовка (абразивная обработка в барабанах по ГОСТ ). Этот процесс есть разновидность шлифования и полирования, заключающийся в очистке и отделке поверхности мелких деталей насыпью для снятия заусенцев, окалины, неровностей и уменьшения шероховатости поверхности. Обработка щетками процесс, при котором в результате воздействия концов проволок поверхность металла очищается от ржавчины, окалины, краски, образовавшегося шлама и Других загрязнений.

Химическая обработка Химическое обезжиривание поверхности деталей перед нанесением гальванопокрытий, как правило, предшествует электрохимическому обезжириванию; в основном его применяют при наличии на деталях толстой жировой пленки. Травление проводят с целью удаления с поверхности деталей окалины, ржавчины или окисных пленок, образовавшихся под влиянием окружающей среды, механической, термической, химической обработки. Травлению подвергают детали, прошедшие процесс обезжиривания.

Электрохимическая обработка При электрохимическом обезжиривании так же как и при химическом используются водные растворы, содержащие едкие щелочи, соду, фосфаты, силикаты натрия и другие компоненты, но в меньшем количестве. При выборе состава электролита следует учитывать его электропроводимость, эмульгирующую и смачивающую способность, а также воздействие на материал катода.

Электрохимическое обезжиривание, несмотря на высокую эффективность, применяют, в основном для очистки поверхности металла от небольшого слоя жира. Если поверхность деталей имеет значительные жировые загрязнения, ее предварительно обезжиривают химическим методом. Процесс электрохимического обезжиривания можно вести и на катоде, и на аноде. При одинаковом количестве тока, проходящем через электролит, на катоде выделяется в 2 раза больше газа, чем на аноде. Следовательно, катодное обезжиривание более эффективно. Вследствие наводороживания деталей при катодном обезжиривании часто обезжиривание проводят сначала на катоде, а затем на аноде, либо только на аноде.

Электрохимический способ травления металлов значительно ускоряет процесс очистки как за счет обильно выделяющегося на деталях газа, так и в результате химического и электрохимического растворения окислов и металла. При подготовке поверхности перед нанесением гальванических покрытий наиболее широко применяют способы анодного травления.

Анодное травление желательно вести при высоких плотностях тока, так как при низких происходит неравномерное травление и на поверхности остается травильный шлам. Катодное травление вследствие наводороживания применяют реже. Его используют в том случае, когда необходимо значительно сократить непроизводительные потери металла и расход кислоты

Цель промывки не только тщательно удалить с поверхности изделий растворы и продукты от предыдущей операции, но и при экономном расходе воды обеспечить их минимальное попадание в сточные воды.

В гальваническом производстве различают три вида промывки: холодную (температура не нормируется); теплую (при 4050 СС) и горячую (при °С). Существует несколько методов промывки: погружной осуществляется в ваннах с непроточной водой и в ваннах с проточной водой; струйный осуществляется кратковременная промывка деталей простой конфигурации, а также смыв с деталей вязких растворов, комбинированный (погружной и струйный) применяется для промывки деталей сложной конфигурации и смыва с деталей вязких растворов.

Выводы 1) Применение металлических (гальванических) покрытий является одним из наиболее распространенных методов защиты изделий от коррозии в машиностроении и приборостроении 2) Гальванические покрытия разделяют по назначению на три группы: - защитные, применяемые для защиты деталей от коррозии в различных средах; - защитно-декоративные, используемые в машиностроении для декоративной отделки деталей и защиты их от коррозии; - специальные, применяемые для повышения износостойкости деталей машин и других целей.

3) Для подготовки поверхностей перед нанесением гальванических покрытий применяются различные способы: Шлифование применяют для устранения царапин, забоин, рисок и других дефектов на поверхности деталей, а также для получения гладкой и ровной поверхности перед нанесением на нее защитно-декоративных покрытий. Галтовка это разновидность шлифования и полирования, заключающийся в очистке и отделке поверхности мелких деталей насыпью для снятия заусенцев, окалины, неровностей и уменьшения шероховатости поверхности. Химическое обезжиривание поверхности деталей перед нанесением гальванопокрытий, как правило, предшествует электрохимическому обезжириванию; в основном его применяют при наличии на деталях толстой жировой пленки.

Активация обязательная операция предназначена для удаления тончайших окисных пленок с поверхности деталей. Ее проводят между процессами обезжиривания и нанесения металлопокрытий. Электрохимический способ травления металлов значительно ускоряет процесс очистки как за счет обильно выделяющегося на деталях газа, так и в результате химического и электрохимического растворения окислов и металла. Цель промывки не только тщательно удалить с поверхности изделий растворы и продукты от предыдущей операции, но и при экономном расходе воды обеспечить их минимальное попадание в сточные воды.

4) Для проведения процесса подготовки изделий к покрытию применяют в основном стационарные ванны. 5) Увеличение мощностей действующих гальванических цехов в настоящее время осуществляется в результате механизации и автоматизации ручных и трудоемких процессов, замены ручного и механического полирования электролитическим, внедрения блестящих покрытий, не требующих дополнительного полирования, и всемерной интенсификации процесса электролитического осаждения металла.