Основные виды гальванических покрытий и области их применения. Виды гальванических покрытий

Гальваническое покрытие, методы, виды. процесс и обозначения

Содержание статьи

• Покрытие медью
• Покрытие золотом
• Покрытие хромом
• Покрытие серебром
• Покрытие никелем
• Покрытие цинком
• Покрытие оловом

В современном мире большую популярность получила процедура нанесения на металлические материалы различных веществ, которые предотвращают образование на них коррозийного налета. Гальваника служит для защиты металлов от образования на них ржавчины и для продления срока службы того или иного изделия.

Метод гальванического покрытия

В современном мире не редко при обработке металлических поверхностей используется гальванический метод. Гальваническое покрытие материалов заключается в нанесении, на их поверхность тонкого металлического слоя. При этом образуется пленка небольшой толщины, которая противостоит окислению отдельных металлов. Гальванический метод используется для придания изделию или материалу:

• прочность,
• износостойкость,
• устойчивость к появлению коррозии,
• привлекательные внешние качества.

В современном мире данный метод обработки металлических покрытий приобрел большую популярность, потому что к оборудованию и другим изделиям предъявляется большое количество требований. Требуется постоянно увеличивать прочность отдельных деталей и повышать их устойчивость к влиянию агрессивной внешней среды. Металлические детали на современном производстве должны обладать способностью выдерживать температурные перепады. Именно этим обусловлено то, что многие отрасли промышленности широко используют гальванический метод обработки металлических изделий.

Важно: Толщина гальванического покрытия является достаточно тонкой при методе гальваники. Она составляет от 6 до 20 микрон. Она зависит от материалов, которые используются для гальванического процесса.

Гальваническеи покрытия за счет своей прочности получили широкое распространение в таких промышленных отраслях, как:

• авиастроение,
• машиностроение,
• строительная промышленность,
• радиотехническая промышленность,
• электронная промышленность.

Процесс гальванического покрытия

Впервые гальваническое покрытие появилось в 1836и году. Оно было открыто русским физиком Якоби. Он провел ряд экспериментов и выяснил, что на катоде после пропускания металлов через водные и соляные растворы под воздействием электрического тока оседают положительно заряженные ионы. Во время прохождения через солевые растворы при помощи электрического тока происходит распад металлов на ионы, которые обладают разными зарядами. Те, которые имеют отрицательный заряд, оседают на аноде. Те, которые имеют положительный заряд, оседают на катоде. Его роль при гальванике играют металлы, которые необходимо защитить от образования коррозии.

Процесс гальванического покрытия с физической точки зрения является достаточно простым.

Он состоит из трех основных этапов:

• Подготовка поверхности. На данном этапе необходимо тщательным образом подготовить металлическую поверхность к проведению процедуры гальваники. Для этого сначала нужно убрать с нее все загрязнения и провести процесс обезжиривания. Затем необходимо промыть поверхность водой и обработать средствами для остановки процесс окисления.
• Нанесение гальванического покрытия. После всех подготовительных процедур наступает процесс погружения металлических деталей в гальванические ванны. В них содержится сплав металла, которым будет покрываться поверхность. Вся процедура проводится при высоких температурах. При этом величина электрического тока поддерживается на определенном уровне.
• Обработка покрытого металлом материала. На завершающем этапе проводятся тесты по определению уровня сцепления металлического сплава с поверхностью.

Виды гальванических покрытий

В современном мире для гальванического покрытия могут быть использованы различные металлы. Они дают тонкую пленку, которая обладает надежной защитой.

Сегодня выделяют:

Гальваническое покрытие медью

Данная процедура получила название медирование. Благодаря меди можно создать на поверхности самых разных металлов прочную защитную пленку. Чаще всего для проведения данной процедуры использует медный купорос.

Гальваническое покрытие золотом

В настоящее время большое распространение получила процедура золочения. Она заключается в том, чтобы раствором покрыть металлическую поверхность придания ей боле дорого внешнего вида и для защиты от появления коррозии.

Гальваническое покрытие хромом

Обработка металлов хромом делает их более прочными и устойчивыми к условиям, которые предлагает агрессивная внешняя среда. Благодаря данному элементу на поверхности образуется тонкая пленка, которая обладает защитными и эстетическими качествами.

Гальваническое покрытие серебром

Нередко в промышленных условиях применяется серебрение. При этом на поверхности металлов появляется серебристая пленка, которая придает металлам немалое количество полезных характеристики. К тому же покрытые серебром изделия всегда выглядят дорого.

Гальваническое покрытие никелем

Покрытие данным элементом обладает экономичностью. Использование данного метода обработки металлов является оптимальным для придания металлическому материалу устойчивости к внешним воздействиям окружающей среды.

Гальваническое покрытие цинком

Данная процедура получила названием цинкование. Благодаря ней на поверхности металлов образуется тонкая пленка цинка, которая предотвращает образование ржавчины. К тому же такое покрытие придает блеск изделиям.

Гальваническое покрытие оловом

Олово применяется для нанесения на такие металлы, как: алюминий, цинк, сталь и медь. Оно придает им прочность и твердость.

Гальванические покрытия ГОСТ

Таблица. Способы обозначений покрытий определены ГОСТ 9.306-85

lkmprom.ru

виды, методы, описание процесса :: SYL.ru

Гальваническое покрытие – это химический метод нанесения металлической пленки для защиты изделий и придания им дополнительных характеристик: устойчивости к коррозии, твердости, износостойкости, декоративности и т. д. В дополнительной защите нуждается любое металлическое изделие, гальванической изоляцией покрывают даже алюминиевые детали.

Принцип

Схема, по которой реализуется гальваническое покрытие металла, довольно проста. В нее входит изделие, на которое наносится защитное покрытие, емкость с раствором электролита, куда помещается изделие. Третьим участником процесса является металлическая пластина, на которую подается положительный заряд тока, она выполняет функции анода, помещенное в раствор изделие становится катодом, куда подается отрицательный заряд.

При замыкании электрической сети металл анода (пластины) растворяется в электролите и под действием тока устремляется к отрицательно заряженному изделию (катоду), тем самым создавая прочное покрытие. Электролит является проводящим раствором для перемещения металлов с анода на катод. Размер емкостей (ванн) с электролитом бывает разным, в зависимости от производственных задач.

Изделия больших размеров размещают на подвесах, через которые пропускают отрицательный заряд, конструкция удерживается на весу в объеме ванной. Мелкие изделия получают гальваническое покрытие в ваннах барабанного типа, где одновременно гальванизируется большое количество продукции. В этом случае отрицательный заряд подается на барабан, вращающийся в емкости с электролитом, куда заведен анод.

Существуют колокольные наливные ванны, где гальваническое покрытие одновременно наносится на большое количество очень мелких деталей, например на метизы. В емкости засыпают продукцию, заливают электролитный состав и устанавливают анод. Ваннам придается медленное вращение, в процессе которого изделия равномерно покрываются защитным металлом.

Методы

Гальванический метод покрытия изделий позволяет создать стойкое защитное покрытие на металлах, изолируя детали от агрессивного воздействия рабочих сред. Изоляция может быть создана из различных металлов, нанесение осуществляется анодным и катодным напылением.

Катодное покрытие характеризуется тем, что при малейшем нарушении целостности нанесенного слоя металл под ним разрушается более интенсивно, чему способствует сама технология покрытия. Примером быстрой эрозии служат изделия из луженого металла, где изоляционным слоем служит олово.

Анодное нанесение гальванических покрытий имеет иные характеристики. При возникновении условий угрозы коррозии разрушению подвергается гальваническая изоляция, металл длительное время остается нетронутым. Анодированные изделия надежно защищены от агрессивных сред, механических повреждений. Наиболее распространенный вид изоляции – цинкование. Метод позволяет сохранить все характеристики обрабатываемого изделия, его внешний вид, форму и размеры.

Цели

Гальванические покрытия разделяются на несколько видов в зависимости от целей применения изделия:

• Защитно-декоративные. Целью нанесения является получение высоких эстетических характеристик и защита продукции от разрушающих факторов.
• Защитные. Изолируют металлические детали от действия агрессивных сред, механических повреждений.
• Специального назначения. Гальваническое покрытие наносится для получения новых свойств – повышенной износостойкости, увеличения характеристик твердости, получения магнитных, электроизоляционных свойств готового изделия. В некоторых случаях гальванизацию используют для восстановления первоначального вида изделия или после длительной эксплуатации.

Виды покрытий

Гальванический способ покрытия реализуется нанесением различных металлов на изделие, каждый из них имеет свои особенности и цели в дальнейшей эксплуатации детали или предмета:

• Серебрение – увеличивает эстетическую ценность, защищает от коррозии, улучшает отражающие, токопроводящие характеристики. Вид нанесения востребован при производстве статических реле, контакторов, электромагнитных реле, электромагнитных пускателей, микросхем и другой электронной продукции.
• Никелирование – наиболее востребованное гальваническое покрытие стали, медных и алюминиевых изделий. Никелевый слой надежно защищает изделия или детали машин от ржавчины, образующейся под воздействием внешней среды, а также от видов коррозии, возникающих вследствие загрязнения агрессивными средами рабочей среды – щелочами, кислотами, солями. Никелированные изделия демонстрируют высокую устойчивость к сильным механическим повреждениям, истиранию.
• Хромирование – увеличивает износостойкость, твердость анодированных поверхностей, позволяет улучшить внешний вид, восстановить поврежденные детали до первоначальных параметров. В зависимости от изменений технологического режима получают гальваническое покрытие с различными параметрами и свойствами – серое матовое (увеличение твердости, но низкая износоустойчивость), блестящее (высокие показатели износостойкости, твердости), молочное пластичное (эстетичность, высокая степень антикоррозионной защиты, низкая твердость), цинкование – антикоррозионная обработка цельных стальных листов, частей автомобилей, строительно-отделочных материалов.

• Гальваническое золотое покрытие – используется в ювелирном деле, электронной промышленности и других сферах. Слой золота придает деталям высокие отражающие свойства, эстетичность, защиту от коррозии, повышает токопроводящие качества.
• Омеднение – часто используется для покрытия металла в целях защиты от коррозии, медь повышает токопроводящие качества, металл с таким покрытием часто используются для производства электропроводников, эксплуатируемых на открытом воздухе.
• Латунирование – используется для защиты от коррозионного повреждения сталей, алюминия и сплавов. Слой латуни обеспечивает необходимую адгезию металлических деталей с резиной.
• Родирование – специальное покрытие, наносимое для придания деталям высокой устойчивости в химических агрессивных средах, получения дополнительной механической износоустойчивости. Также покрытие родием придает изделиям декоративность, бережет серебряные предметы от окисления, тусклости.

Регуляция качества и технологических процессов гальванического покрытия происходит с помощью ГОСТ 9.301-78.

Подготовительный этап

Нанесение гальванического покрытия – это многоуровневый технологический процесс, реализуемый в три основных этапа (подготовка, нанесение покрытия, заключительная обработка готового изделия).

Подготовка поверхностей для дальнейшей гальванизации – наиболее трудоемкий и ответственный этап всего процесса. От правильности и достаточности его проведения зависит качество полученного защитного покрытия. При наличии на поверхности металла малейших следов жира и оксидной пленки получение однородной сплошной защитной пленки будет невозможно – покрытие не сможет проникнуть в слои основного металла, могут образоваться пузыри, разрывы и т. д.

Дефекты могут возникнуть на местах, где остались заусенцы, неровности поверхности, в местах плохо отшлифованных спаев, недостаточно очищенных от пыли местах. Гальваническое покрытие требует низкой шероховатости поверхности, тщательного очищения после шлифовки и обязательной обработки обезжиривающими средствами.

Виды обработки деталей

Механическая обработка и достижение идеальной гладкости металлических деталей достигается в домашних условиях шлифованием поверхности наждачной бумагой и другими абразивами, в промышленных масштабах используются пескоструйные, химические, автоматизированные методы достижения результатов. На подготовительном этапе проводят изоляцию деталей или отдельных мест, не подлежащих гальванизации.

В зависимости от вида наносимого металла проводят различную подготовку. Перед цинкованием или кадмированием поверхность защищаемой детали обезжиривают и протравливают. Хромирование и никелирование предваряют механической шлифовкой, обезжириванием, удалением оксидной пленки. Обезжиривание проводится в два этапа – стартовые работы и полное обезжиривание.

Предварительно детали промывают растворителями – уайт-спиритом, бензином, специальными органическими смесями и т. д. Окончательную обработку реализуют при помощи щелочных растворов или электрохимическим методом. После чего детали промывают горячей водой, проводят активацию и легкое протравливание металла для удаления мельчайших пленок окислов, что улучшает адгезию поверхности детали с гальваническим покрытием металла.

Как реализуется процесс

Осаждение защитного слоя металла на изделиях проводится при помощи специального оборудования. Различия нанесения видов гальваники отражены в рецептуре используемого электролита.

Гальванический метод покрытия металлов и других материалов происходит следующим образом:

• Гальванические ванны заполняются электролитическим раствором. В них помещают аноды и обрабатываемые изделия. Размер и вид ванны зависят от величины деталей, требующих покрытия.
• Нагревательное устройство доводит температуру электролитического состава до нужного технологически обоснованного значения.
• В конструкцию подается ток от источника, оснащенного регулятором напряжения.
• Процесс гальванического покрытия занимает определенное время, его величина обуславливается размером детали, достижением необходимой толщины защитного слоя.

Особенности процесса

В некоторых случаях при гальваническом методе покрытия обрабатываемые детали навешивают на катодную штангу, расположенную в ванной, а на анодной штанге размещают пластины металла, который будет покрывать изделия. Для получения определенных характеристик покрытия в электролит могут вводиться соли металлов, органические соединения, блескообразователи и т. д.

Для ускорения процесса перенесения металлов электролит перемешивают, что дает возможность применять большую плотность тока. Реверсирование направления тока позволяет получать гладкую поверхность.

Точное время длительности гальванического процесса покрытия устанавливается опытным путем – нанесением защитного слоя на деталь, измерением толщины получаемого слоя за определенный отрезок времени при заданных условиях технологического процесса. Особое внимание на этапе приладки уделяют толщине слоя в углублениях и полостях обрабатываемой опытной детали.

Толщина слоя

Толщина гальванического покрытия определяется согласно данным о средних толщинах наносимого слоя, зависит от условий, в которых будет эксплуатироваться деталь. Они делятся на группы:

• Легкие условия (ЛС) – детали используются в закрытых отапливаемых помещениях с относительно сухой атмосферой, или изделие будет эксплуатироваться в течение непродолжительного срока во внешней среде, где нет активных коррозионных агентов. Толщина однослойного покрытия составляет около 7 мк, многослойного – 15 мк.
• Средние условия (СС) – детали будут использоваться в среде со средней влажностью, загрязнением, небольшими количествами топливных, промышленных выбросов или испарений морской воды. Толщина однослойного покрытия составляет 15 мк, многослойного – 30 мк.
• Жесткие условия (ЖС) – предусматривают эксплуатацию деталей в условиях высокой влажности, повышенного уровня загрязнений промышленными газами, отходами топлива, твердыми веществами, пылью. Толщина однослойного покрытия – 30 мк, многослойного – 45.

Данные о толщине гальванического покрытия деталей одним слоем содержит ГОСТ 2249-43. Сюда относятся цинковые покрытия. Контролирует многослойное нанесение гальванического покрытия ГОСТ 3002-45 (никелевые покрытия). Толщина слоя может быть изменена по конструктивным требованиям или в тех случаях, когда обрабатываемая деталь рассчитана на короткий срок эксплуатации. Срок службы цинкования – до 5 лет, для остальных видов покрытий – до 3 лет.

Обработка готового изделия

Гальваническое покрытие деталей завершается этапом дополнительной обработки. В этом процессе реализуются следующие операции:

• Осветление.
• Окраска лакокрасочными составами.
• Пассивирование.
• Обезводороживание.
• Промасливание или полировка.
• Выполнение серебрения составами против тусклости.

Осветление и пассивирование повышают антикоррозионные свойства оцинкованных изделий и кадмиевых покрытий. Процесс пассивирования – это погружение изделий в специальный раствор, образующий на поверхности детали защитную пленку толщиной до 1 мкм.

Изделия из стали, меди с гальваническим покрытием дополнительно обрабатывают маслами – промасливают. Это делается в целях улучшения защитных качеств металлической изоляции и способствует повышению антикоррозионной устойчивости.

Контроль качества

Требования к качеству гальванического покрытия зависят от условий эксплуатации обработанного изделия. Для оценки нанесения используются такие виды контроля:

• Оценка внешнего вида детали путем визуального осмотра, сравнения с эталонными образцами (чистота поверхности, цвет, наличие или отсутствие блеска).
• Определение толщины гальванического покрытия и пористость производится в лабораторных условиях (измерение).
• Устойчивость к коррозии согласно ТУ или ГОСТ (испытание).
• Механическая, физическая устойчивость (отражательные свойства, пластичность, износостойкость, электрическое и температурное сопротивление, твердость и пр.)

Преимущества

К преимуществам данного метода защиты металлических изделий относятся:

• Высокие антикоррозионные качества.
• Стойкость к механическим и физическим повреждениям.
• Сопротивляемость агрессивным средам природного и промышленного происхождения.
• Низкая пористость покрытия.
• Твердость, износостойкость.
• Возможность регулировать толщину наносимого покрытия в процессе нанесения.

К недостаткам метода относится большой расход электроэнергии, экологические угрозы, высокая стоимость очистных мероприятий.

www.syl.ru

Гальванические покрытия

Главная / Гальванические покрытия

Гальваническое покрытие – это металлическая пленка толщиной от нескольких долей микрона до десятых долей миллиметра, наносимое на поверхность не металлических и металлических изделий методом гальваники для придания им твердости, износостойкости, антикоррозийных, антифрикционных, декоративных свойств.

Изменение характеристик поверхностных слоев не металлических и металлических изделий приобретает все большую актуальность. Современные требования к надежности оборудования при увеличении нагрузок на него, необходимость в защите металлических деталей от агрессивных сред и очень высоких или, наоборот, низких температур приводят к возрастающему интересу всех областей промышленности к применению гальванических покрытий.

Применение гальванических покрытий

Более всего гальванические покрытия находят применение в автомобилестроении, строительстве , авиационной, радиотехнической и электронной промышленности. Но эстетичный вид и большая цветовая гамма вместе с защитой от неблагоприятного внешнего воздействия приковывают внимание и дизайнеров помещений, например, при отделке ручек дверей, мебели и карнизов, деталей интерьера и экстерьера. Тонкие (от 2-6 до 12-20 микрон) и прочные слои хромовых и никелевых гальванических покрытий увеличивают срок службы и улучшают качество бытовых,медицинских, штамповочных и прессовых инструментов, деталей узлов трения.

Виды гальванических покрытий

Покрытия применяемые в гальванике очень разнообразны. При выборе следует учитывать назначение и материал детали, условия эксплуатации покрываемого изделия, назначение и необходимые свойства покрытия, способ его нанесения, допустимость контактов сопрягаемых металлов и экономическую целесообразность применения гальванического покрытия. Гальванические покрытия могут обеспечивать повышенную коррозионную стойкость (оцинкованием, хромированием, лужением, свинцеванием), износостойкость трущихся поверхностей (хромированием, железнением), защитно-декоративную функцию отделки поверхности (меднением, никелированием, хромированием, серебрением, золочением, анодированием). Гальванические покрытия изделий из полимеров, оргстекла, пластика или композита применяются для придания эстетичного вида, увеличения прочности поверхности изделия, приданию деталям электопроводящих свойств.

Хромирование

Данный вид обработки увеличивает твердость металлических изделий, сопротивление механическому износу и высоким температурам, придает декоративный вид и светоотражающие свойства. Сами по себе хромовые гальванические покрытия достаточно пористые, поэтому чаще для предотвращения коррозии на изделие наносят несколько слоев, например, медь-никель-хром или никель-медь-никель-хром. Аноды при хромировании используют свинцовые. Свойства хромовых гальванических покрытий сильно зависят от концентрации и температуры электролита, плотности тока. Например, при температуре электролита 35-55 ºС покрытие будет блестящим, при 55-80 ºС - молочным, ниже 35 ºС - матовым. Меняя состав электролитов, можно получить декоративное покрытие (от темно-голубого цвета до темно-синего и даже черного) или износостойкое для обработки деталей двигателей, редукторов и других механизмов.

Цинкование

Цинкование может быть щелочным, слабокислым, цианистым. Цианистое цинкование в последнее время не применяеться в виду его вредности. Цинк хорошо сцепляется с поверхностью других металлов, а со временем на цинковом покрытии образуется тонкая пленка окислов, обладающая прекрасными защитными свойствами. Нанесение цинкового гальванического покрытия с использованием бесцветного и радужного хроматирования обеспечивает изделиям красивый вид и защиту от различных видов коррозии и механических воздействий.

Кадмирование

Все еще широко применяется для защиты поверхности металлов, хотя в последнее время оно начинает заменяться более дешевым и доступным, и менее вредным цинкованием. По стойкости к атмосферным и химическим факторам между этими металлами нет большой разницы. Для кадмирования изделий применяются, как правило, цианистые электролиты.

Меднение

Данный вид покрытия металлических изделий производят в декоративно-защитных целях, для улучшения приработки трущихся деталей, уплотнения зазоров, восстановления изношенных поверхностей и защиты инструмента от искрообразования, а также для создания на поверхности металла токопроводящего слоя с малым сопротивлением. При меднении используются кислые, цианистые или щелочные нецианистые электролиты.

Никелирование

Никелированию подвергаются преимущественно изделия из стали и сплавов, а также меди, латуни, цинка для защиты от коррозии, повышения износостойкости деталей, в защитно-декоративных целях, а также для формирования промежуточного слоя при многослойных покрытиях. Никелевые гальванические покрытия отличаются красивым внешним видом, стойкостью к атмосферным воздействиям, легкостью нанесения на металлические изделия. Для получения матовых и блестящих никелевых покрытий без дополнительной полировки используют разные гальванические ванны. Электролиты для никелирования бывают сернокислые матовые, сернокислые блестящие и редко применяемые в гальваностегии сульфаматные.

Железнение

Железнение как гальваническое покрытие распространено очень мало. Главным образом оно используется в полиграфической промышленности для покрытия матриц, а в последнее время также при окончательной обработке деталей машин или при ремонте изношенных инструментов. Кроме того, этим способом можно приготовить особо чистое железо для физических и химических исследований. Основным элементом электролита является сернокислое или хлористое железо.

Латунирование

Латунирование – это нанесение на поверхность металлических (главным образом стальных) изделий слоя латуни толщиной в несколько мкм (примерный состав: 70 % меди и 30 % цинка). Применяется для защиты изделий от коррозии, для обеспечения прочного сцепления стальных и алюминиевых изделий с резиной при горячем прессовании, для создания промежуточного слоя при никелировании или лужении стальных деталей (что более эффективно, чем непосредственное покрытие никелем или оловом). Латунирование — один из способов повышения антифрикционных свойств титана и его сплавов.

Лужение

Лужение приобретает в промышленности все большее значение, благодаря стойкости олова к коррозии. Применяется чаще всего к железным и стальным деталям.

Гальванические покрытия из драгоценных металлов и их сплавов широко применяются при заключительной обработке ювелирных изделий для придания им определенного цвета, тона и блеска, создания цветовой гармонии при изготовлении изделий с драгоценными камнями, коррозионной защиты, повышения прочности и твердости. При золочении из экономических соображений пользуются нерастворимыми (угольными, платиновыми или стальными) анодами. Наилучшими свойствами обладают гальванические покрытия из золота, серебра и их сплавов, полученные из цианистых электролитов, содержащих свободный цианистый калий. Однако при этом возникают проблемы с утилизацией промывных вод и отработанных электролитов, которые содержат свободные цианиды, не говоря уже про особые меры предосторожности в процессе получения самих гальванических покрытий. Покрытия, нанесенные с использованием нецианистых электролитов (гексаферроцианидных, роданидных, йодидных, пирофосфатных при серебрении и трилонатных, сульфитных, тиосульфатных, триполифосфатных при золочении) не требуют столь строгих мер по соблюдению экологической безопасности, но дают матовые гальванические поверхности и требуют дополнительной полировки, поэтому применяются на изделиях относительно простой конфигурации. В связи с этим сейчас в промышленности уделяют особое внимание разработке новых полностью бесцианистых электролитов для нанесения блестящих гальванических покрытий.

its-machining.ru

Гальваническое покрытие металла: виды, методы, описание процесса

Гальваническое покрытие – это химический метод нанесения металлической пленки для защиты изделий и придания им дополнительных характеристик: устойчивости к коррозии, твердости, износостойкости, декоративности и т. д. В дополнительной защите нуждается любое металлическое изделие, гальванической изоляцией покрывают даже алюминиевые детали.

Принцип

Схема, по которой реализуется гальваническое покрытие металла, довольно проста. В нее входит изделие, на которое наносится защитное покрытие, емкость с раствором электролита, куда помещается изделие. Третьим участником процесса является металлическая пластина, на которую подается положительный заряд тока, она выполняет функции анода, помещенное в раствор изделие становится катодом, куда подается отрицательный заряд.

При замыкании электрической сети металл анода (пластины) растворяется в электролите и под действием тока устремляется к отрицательно заряженному изделию (катоду), тем самым создавая прочное покрытие. Электролит является проводящим раствором для перемещения металлов с анода на катод. Размер емкостей (ванн) с электролитом бывает разным, в зависимости от производственных задач.

Изделия больших размеров размещают на подвесах, через которые пропускают отрицательный заряд, конструкция удерживается на весу в объеме ванной. Мелкие изделия получают гальваническое покрытие в ваннах барабанного типа, где одновременно гальванизируется большое количество продукции. В этом случае отрицательный заряд подается на барабан, вращающийся в емкости с электролитом, куда заведен анод.

Существуют колокольные наливные ванны, где гальваническое покрытие одновременно наносится на большое количество очень мелких деталей, например на метизы. В емкости засыпают продукцию, заливают электролитный состав и устанавливают анод. Ваннам придается медленное вращение, в процессе которого изделия равномерно покрываются защитным металлом.

Методы

Гальванический метод покрытия изделий позволяет создать стойкое защитное покрытие на металлах, изолируя детали от агрессивного воздействия рабочих сред. Изоляция может быть создана из различных металлов, нанесение осуществляется анодным и катодным напылением.

Катодное покрытие характеризуется тем, что при малейшем нарушении целостности нанесенного слоя металл под ним разрушается более интенсивно, чему способствует сама технология покрытия. Примером быстрой эрозии служат изделия из луженого металла, где изоляционным слоем служит олово.

Анодное нанесение гальванических покрытий имеет иные характеристики. При возникновении условий угрозы коррозии разрушению подвергается гальваническая изоляция, металл длительное время остается нетронутым. Анодированные изделия надежно защищены от агрессивных сред, механических повреждений. Наиболее распространенный вид изоляции – цинкование. Метод позволяет сохранить все характеристики обрабатываемого изделия, его внешний вид, форму и размеры.

Цели

Гальванические покрытия разделяются на несколько видов в зависимости от целей применения изделия:

• Защитно-декоративные. Целью нанесения является получение высоких эстетических характеристик и защита продукции от разрушающих факторов.
• Защитные. Изолируют металлические детали от действия агрессивных сред, механических повреждений.
• Специального назначения. Гальваническое покрытие наносится для получения новых свойств – повышенной износостойкости, увеличения характеристик твердости, получения магнитных, электроизоляционных свойств готового изделия. В некоторых случаях гальванизацию используют для восстановления первоначального вида изделия или после длительной эксплуатации.

Виды покрытий

Гальванический способ покрытия реализуется нанесением различных металлов на изделие, каждый из них имеет свои особенности и цели в дальнейшей эксплуатации детали или предмета:

• Серебрение – увеличивает эстетическую ценность, защищает от коррозии, улучшает отражающие, токопроводящие характеристики. Вид нанесения востребован при производстве статических реле, контакторов, электромагнитных реле, электромагнитных пускателей, микросхем и другой электронной продукции.
• Никелирование – наиболее востребованное гальваническое покрытие стали, медных и алюминиевых изделий. Никелевый слой надежно защищает изделия или детали машин от ржавчины, образующейся под воздействием внешней среды, а также от видов коррозии, возникающих вследствие загрязнения агрессивными средами рабочей среды – щелочами, кислотами, солями. Никелированные изделия демонстрируют высокую устойчивость к сильным механическим повреждениям, истиранию.
• Хромирование – увеличивает износостойкость, твердость анодированных поверхностей, позволяет улучшить внешний вид, восстановить поврежденные детали до первоначальных параметров. В зависимости от изменений технологического режима получают гальваническое покрытие с различными параметрами и свойствами – серое матовое (увеличение твердости, но низкая износоустойчивость), блестящее (высокие показатели износостойкости, твердости), молочное пластичное (эстетичность, высокая степень антикоррозионной защиты, низкая твердость), цинкование – антикоррозионная обработка цельных стальных листов, частей автомобилей, строительно-отделочных материалов.

• Гальваническое золотое покрытие – используется в ювелирном деле, электронной промышленности и других сферах. Слой золота придает деталям высокие отражающие свойства, эстетичность, защиту от коррозии, повышает токопроводящие качества.
• Омеднение – часто используется для покрытия металла в целях защиты от коррозии, медь повышает токопроводящие качества, металл с таким покрытием часто используются для производства электропроводников, эксплуатируемых на открытом воздухе.
• Латунирование – используется для защиты от коррозионного повреждения сталей, алюминия и сплавов. Слой латуни обеспечивает необходимую адгезию металлических деталей с резиной.
• Родирование – специальное покрытие, наносимое для придания деталям высокой устойчивости в химических агрессивных средах, получения дополнительной механической износоустойчивости. Также покрытие родием придает изделиям декоративность, бережет серебряные предметы от окисления, тусклости.

Регуляция качества и технологических процессов гальванического покрытия происходит с помощью ГОСТ 9.301-78.

Подготовительный этап

Нанесение гальванического покрытия – это многоуровневый технологический процесс, реализуемый в три основных этапа (подготовка, нанесение покрытия, заключительная обработка готового изделия).

Подготовка поверхностей для дальнейшей гальванизации – наиболее трудоемкий и ответственный этап всего процесса. От правильности и достаточности его проведения зависит качество полученного защитного покрытия. При наличии на поверхности металла малейших следов жира и оксидной пленки получение однородной сплошной защитной пленки будет невозможно – покрытие не сможет проникнуть в слои основного металла, могут образоваться пузыри, разрывы и т. д.

Дефекты могут возникнуть на местах, где остались заусенцы, неровности поверхности, в местах плохо отшлифованных спаев, недостаточно очищенных от пыли местах. Гальваническое покрытие требует низкой шероховатости поверхности, тщательного очищения после шлифовки и обязательной обработки обезжиривающими средствами.

Виды обработки деталей

Механическая обработка и достижение идеальной гладкости металлических деталей достигается в домашних условиях шлифованием поверхности наждачной бумагой и другими абразивами, в промышленных масштабах используются пескоструйные, химические, автоматизированные методы достижения результатов. На подготовительном этапе проводят изоляцию деталей или отдельных мест, не подлежащих гальванизации.

В зависимости от вида наносимого металла проводят различную подготовку. Перед цинкованием или кадмированием поверхность защищаемой детали обезжиривают и протравливают. Хромирование и никелирование предваряют механической шлифовкой, обезжириванием, удалением оксидной пленки. Обезжиривание проводится в два этапа – стартовые работы и полное обезжиривание.

Предварительно детали промывают растворителями – уайт-спиритом, бензином, специальными органическими смесями и т. д. Окончательную обработку реализуют при помощи щелочных растворов или электрохимическим методом. После чего детали промывают горячей водой, проводят активацию и легкое протравливание металла для удаления мельчайших пленок окислов, что улучшает адгезию поверхности детали с гальваническим покрытием металла.

Как реализуется процесс

Осаждение защитного слоя металла на изделиях проводится при помощи специального оборудования. Различия нанесения видов гальваники отражены в рецептуре используемого электролита.

Гальванический метод покрытия металлов и других материалов происходит следующим образом:

• Гальванические ванны заполняются электролитическим раствором. В них помещают аноды и обрабатываемые изделия. Размер и вид ванны зависят от величины деталей, требующих покрытия.
• Нагревательное устройство доводит температуру электролитического состава до нужного технологически обоснованного значения.
• В конструкцию подается ток от источника, оснащенного регулятором напряжения.
• Процесс гальванического покрытия занимает определенное время, его величина обуславливается размером детали, достижением необходимой толщины защитного слоя.

Особенности процесса

В некоторых случаях при гальваническом методе покрытия обрабатываемые детали навешивают на катодную штангу, расположенную в ванной, а на анодной штанге размещают пластины металла, который будет покрывать изделия. Для получения определенных характеристик покрытия в электролит могут вводиться соли металлов, органические соединения, блескообразователи и т. д.

Для ускорения процесса перенесения металлов электролит перемешивают, что дает возможность применять большую плотность тока. Реверсирование направления тока позволяет получать гладкую поверхность.

Точное время длительности гальванического процесса покрытия устанавливается опытным путем – нанесением защитного слоя на деталь, измерением толщины получаемого слоя за определенный отрезок времени при заданных условиях технологического процесса. Особое внимание на этапе приладки уделяют толщине слоя в углублениях и полостях обрабатываемой опытной детали.

Толщина слоя

Толщина гальванического покрытия определяется согласно данным о средних толщинах наносимого слоя, зависит от условий, в которых будет эксплуатироваться деталь. Они делятся на группы:

• Легкие условия (ЛС) – детали используются в закрытых отапливаемых помещениях с относительно сухой атмосферой, или изделие будет эксплуатироваться в течение непродолжительного срока во внешней среде, где нет активных коррозионных агентов. Толщина однослойного покрытия составляет около 7 мк, многослойного – 15 мк.
• Средние условия (СС) – детали будут использоваться в среде со средней влажностью, загрязнением, небольшими количествами топливных, промышленных выбросов или испарений морской воды. Толщина однослойного покрытия составляет 15 мк, многослойного – 30 мк.
• Жесткие условия (ЖС) – предусматривают эксплуатацию деталей в условиях высокой влажности, повышенного уровня загрязнений промышленными газами, отходами топлива, твердыми веществами, пылью. Толщина однослойного покрытия – 30 мк, многослойного – 45.

Данные о толщине гальванического покрытия деталей одним слоем содержит ГОСТ 2249-43. Сюда относятся цинковые покрытия. Контролирует многослойное нанесение гальванического покрытия ГОСТ 3002-45 (никелевые покрытия). Толщина слоя может быть изменена по конструктивным требованиям или в тех случаях, когда обрабатываемая деталь рассчитана на короткий срок эксплуатации. Срок службы цинкования – до 5 лет, для остальных видов покрытий – до 3 лет.

Обработка готового изделия

Гальваническое покрытие деталей завершается этапом дополнительной обработки. В этом процессе реализуются следующие операции:

• Осветление.
• Окраска лакокрасочными составами.
• Пассивирование.
• Обезводороживание.
• Промасливание или полировка.
• Выполнение серебрения составами против тусклости.

Осветление и пассивирование повышают антикоррозионные свойства оцинкованных изделий и кадмиевых покрытий. Процесс пассивирования – это погружение изделий в специальный раствор, образующий на поверхности детали защитную пленку толщиной до 1 мкм.

Изделия из стали, меди с гальваническим покрытием дополнительно обрабатывают маслами – промасливают. Это делается в целях улучшения защитных качеств металлической изоляции и способствует повышению антикоррозионной устойчивости.

Контроль качества

Требования к качеству гальванического покрытия зависят от условий эксплуатации обработанного изделия. Для оценки нанесения используются такие виды контроля:

• Оценка внешнего вида детали путем визуального осмотра, сравнения с эталонными образцами (чистота поверхности, цвет, наличие или отсутствие блеска).
• Определение толщины гальванического покрытия и пористость производится в лабораторных условиях (измерение).
• Устойчивость к коррозии согласно ТУ или ГОСТ (испытание).
• Механическая, физическая устойчивость (отражательные свойства, пластичность, износостойкость, электрическое и температурное сопротивление, твердость и пр.)

Преимущества

К преимуществам данного метода защиты металлических изделий относятся:

• Высокие антикоррозионные качества.
• Стойкость к механическим и физическим повреждениям.
• Сопротивляемость агрессивным средам природного и промышленного происхождения.
• Низкая пористость покрытия.
• Твердость, износостойкость.
• Возможность регулировать толщину наносимого покрытия в процессе нанесения.

К недостаткам метода относится большой расход электроэнергии, экологические угрозы, высокая стоимость очистных мероприятий.

www.nastroy.net

Гальваническое покрытие: виды, характеристики ванн, оборудование

Толщина гальванического покрытия зависит от химического состава электролита и плотности тока на единицу площади. Если через ванну пропускается ток силой 300 А, а площадь поверхности покрываемых деталей 100 дм2, то плотность тока составляет 3 А/дм2. Параметры слоя определяются формулой

m=k×I×t, где:m – масса покрывного слоя на катоде;k – масса осажденного вещества в граммах, осаждаемого в течение одного часа при плотности тока 1 А/дм2;I – фактическая сила тока;t – длительность процесса покрытия.

Главным оборудованием для покрытия металлами является гальваническая ванна. Изготавливается из химически устойчивого пластика, размеры и геометрический вид отвечают требованиям стандарта и техническим условиям заказчика. Наша компания предлагает как готовую продукцию стандартных размеров, так и изготовление по эскизам клиентов.

Химические эквиваленты металлов, часто применяемых в гальванических покрытиях, приведены в Табл. №1.

Табл. №1. Химические эквиваленты металлов

Гальванический способ покрытия металлов имеет несколько составляющих, влияющих на качество. Даже в ванных с оптимальной кроющей способностью слой металла осаждается неравномерно, в углублениях толщина меньше, чем на выпуклых участках, особенно на острых ребрах. Для достижения равномерной осадки металла следует применять такие аноды, форма которых максимально приближена к форме детали.

Правильное расположение и форма катодов

Глубокие механические повреждения поверхностей деталей нельзя скрыть за счет гальванических покрытий. Эти недостатки устраняются только механическим способом. Но дефекты глубиной в несколько микрон современная гальваника может устранить за счет добавления органических добавок. Они обеспечивают более толстый слой осаждения в углублениях, а на ровных поверхностях процесс происходит в обычном режиме.

Свойства гальванических покрытий

По своей функциональной особенности гальваническая обработка может иметь следующие физические свойства:

1. Защитное. Поверхности обрабатываются для исключения коррозионных процессов, увеличения сопротивляемости процессам трения. Такие покрытия применяются с целью повышения эксплуатационных характеристик различных металлических изделий.
2. Декоративное. Применяется в ювелирной промышленности для улучшения внешнего вида элементов декора или фурнитуры.
3. Декоративно-защитные. Применяются для обработки металлических изделий различного назначения, универсального использования.

Существующий ГОСТ регламентирует минимальную толщину покрытий с учетом конкретных условий эксплуатации. Различаются следующие условия эксплуатации:

1. Очень тяжелые. Металлические изделия работают в средах с агрессивными химическими соединениями и при высоких температурах.
2. Тяжелые. Условия эксплуатации отличаются длительным контактом с водой, возможно кратковременное воздействие различных неагрессивных химических соединений.
3. Умеренные. Условия пользования металлических изделий обыкновенные, нанесение гальванических покрытий может выполняться традиционным наиболее дешевым способом.
4. Легкие. В таких условиях работает бижутерия, изделия из драгоценных металлов и т. д.

Виды оборудования

Гальваническое оборудование подбирается с учетом особенностей покрытия, количества деталей и конечных требований к качеству поверхности. Наша компания изготавливает пластиковые ванны, которые используются для подготовки растворов, удаления с поверхностей различных типов загрязнений и гальваники. Предусматривается возможность монтажа специального дополнительного оборудования для автоматизации технологических процессов. При этом потребитель может давать свои технические условия, гальваническое оборудование будет изготовлено с учетом его пожеланий.

Кроме ванн во время созданий гальванических покрытий применяются подогреватели, вентиляционные системы рабочих мест и производственных цехов, электрическое оборудование для получения токов заданной величины, таймеры и контроллеры. В зависимости от комплектности линии гальваника может выполняться в ручном или автоматическом режимах.Виды покрытий сталей и сплавовВ зависимости от назначения деталей и изделий, особенностей процесса и химического состава ванны покрытия могут быть нескольких типов.МеднениеГальваническое покрытие медью значительно улучшает внешний вид поверхности сталей, под воздействием кислорода медь окисляется и покрывается темным налетом. Важное условие качественного покрытия – отсутствие глубоких пор. Медные покрытия часто применяются в качестве подложки под никелирование. Медь можно окрашивать химически, метод предполагает применение различных элементов.

Гальваническое покрытие происходит в цианидных и сульфатных ваннах. Первые ванны отличаются высокой токсичностью, но получили широкое распространение из-за дешевизны и простоты технологии. В современных ваннах есть возможность достигать высокой концентрации меди, за счет этого ускоряется скорость осаждения.

Табл. №2. Зависимость толщины меди от плотности тока и времени

Примерные составы цианидных ванн для омеднения

Составы цианидных ванн

Электролит для цианидных ванн нужно готовить в запасных пластиковых ваннах, компоненты вносятся согласно технологической схеме по очереди и перемешиваются до полного растворения. Если во время гальванического покрытия на поверхности анодов появился темный налет, то это следствие загрязнения состава ванных молекулами свинца. Свинец необходимо удалять электролитическим методом.

Сульфатные ванны дают возможность достигать 100% выхода по току, их легко приготавливать и обслуживать, они значительно безопаснее цианидных.

Первая ванна универсального использования, вторая применяется для омеднения печатных схем и деталей с металлическими отверстиями. Не допускается наличие в ванных органических примесей, они вызывают хрупкость слоя. Для очистки растворов применяется активированный уголь, состав ванны пропускается через специальный фильтр с этим очистителем.НикелированиеОчень распространенные виды гальванических покрытий, имеют отличный вид поверхностей, отличаются высокими показателями физической и коррозионной устойчивости. Никель наносится на сталь катодным методом, технология не допускает образования пористости. Ванны состоят из сульфата никеля, хлорида никеля и борной кислоты.

Табл. №3. Зависимость толщины покрытия никелем от времени и плотности тока

Во время гальванического покрытия операторы должны постоянно контролировать показатели кислотности при помощи ареометров или индикаторной бумаги. При обнаружении отклонений от заданных параметров кислотность ванны должна немедленно восстанавливаться.

После длительной работы в запыленных цехах в ванну попадает пыль, оседая на поверхностях металла, она придает ему шероховатый вид. Для недопущения подобных явлений электролит должен постоянно очищаться от механических примесей, гальваника должна происходить только в чистом растворе.

Один из наиболее распространенных дефектов поверхностей – питтинг, микроуглубления, возникающие в результате прилипания атомов водорода. Для минимизации рисков появления таких дефектов ванны вначале нагревают до высоких температур и дают некоторое время для выстаивания. За этот период прекращается выделение водорода. Затем электролит охлаждается до рабочей температуры и в него погружаются детали. На образование питтинга оказывает влияние и состояние подложного слоя на металле. Для уменьшения этого влияния в ванну добавляют смачивающие или окисляющие вещества, поверхность деталей становится более восприимчивой к равномерному покрытию.

При необходимости никелевые покрытия снимаются в ванных с серной кислотой. Для понижения риска затравливания в раствор добавляется глицерин в расчете 50 г/л.ХромированиеСамо гальваническое покрытие хромом не создает антикоррозионной защиты, в связи с этим создаются промежуточные слои из никеля или никель-меди. В зависимости от использования деталей покрытие может быть декоративным, функциональным или защитным, толщина функциональных покрытий может достигать 1–2 мм. Хромовая гальваника имеет широкое распространение в автомобильной промышленности, во время изготовления форм для литья пластика, при производстве различных инструментов и т. д.

Основой ванны для хромирования поверхностей является хромовый ангидрид, в качестве катализатора используется серная кислота. Количество хромового ангидрида в пределах 0,8–1,2%, серной кислоты 2,5 г/л. Кроме классических ванн, имеющих сульфатный катализатор, металлические изделия могут хромироваться в ванных с кремнийфтористоводородной кислотой. Такие ванны обладают саморегулирующими свойствами, что значительно упрощает технологический процесс покрытия. Недостаток – высокая агрессивность электролита, все гальваническое оборудование должно изготавливаться из особо устойчивых пластиков. Процессы могут протекать только при выполнении существующих требований по качеству материала изготовления.

Еще одна проблема таких ванн – высокая токсичность. Во время покрытия следует строго придерживаться правил техники безопасности. На производстве в обязательном порядке монтируется эффективная система вентиляции и очисти отработанных технологических жидкостей.

Рекомендуемая плотность хромового ангидрида при t°=+15°С

Для снятия хромовых покрытий используются ванны с 50% хлорной кислотой, после промывки поверхности их можно повторно покрывать слоем хрома.ЦинкованиеНаносятся как с целью антикоррозионного, так и декоративного покрытия. Для технического процесса требуются цианидистые соединения, что вызывает трудности в связи с их высокой агрессивностью и опасностью для окружающих. В состав ванн входит едкий натр, цианид натрия и оксид цинка.

Первая ванна характеризуется хорошей кроющей способностью, но низкой производительностью, вторая наоборот, отличается повышенной производительностью, но недостаточной кроющей способностью. Во время длительного использования электролитов в растворе повышается содержание CO2 и карбоната натрия в результате значительно ухудшаются показатели электропроводности. Удаление избытков компонентов делается вымораживанием. После понижения температуры до -2–3°С вещества оседают на дно и удаляются, а водород выводится естественным путем.

Толщина цинковых покрытий в зависимости от плотности тока и времени выдержки

Если возникает технологическая потребность увеличить концентрацию едкого натра и цинка, то в ванну добавляется оксид цинка. Наличие черного налета на анодах указывает на предельно низкую концентрацию цинка в ванне. Гальваническое покрытие цинком делать запрещается до восстановления требуемой концентрации всех компонентов.

Обильное выделение газов на поверхностях металлических изделий указывает, что процесс происходит при большой концентрации цианида и требует оперативного вмешательства оператора. Наличие органических загрязнений становится причиной появления на поверхности покрытия темных пленок. Загрязнений удаляются пергидролем с последующей промывкой в чистой воде. Недостаток высокоцинковыанных деталей – повышенная хрупкость. Для уменьшения рисков возникновения проблемы процесс обезжиривания должен исключать протравливание.КадмированиеВ настоящее время применяется редко в связи с неудовлетворительными по существующим меркам эксплуатационными характеристиками. В состав ванны входит цианид натрия и солей кадмия.

Примерный состав ванны для кадмирования

В первой ванне получают блестящие слои, во второй матовые. Ванны работают при комнатных температурах, увеличивать нагрев электролита с целью ускорения покрытия не рекомендуется. На избыток карбонатов указывает образование на поверхности стали кристаллов.

Большое значение имеет чистота электродов, если они не отвечают требованиям, то на поверхности появляется трудноудаляемый шлам. Бракованные покрытия снимаются растворами, содержащими нитрат аммония или в концентрированной соляной кислоте. В большинстве случаев кадмиевые покрытия закрываются хромом, такая технология имеет широкое применение в промышленных масштабах.

Лужение

Олово хорошо сопротивляется атмосферным воздействиям и надежно защищает металлические поверхности от коррозионных процессов, на сплавах меди образует устойчивое анодное покрытие. Недостаток – во время хранения металл темнеет. Для лужения применяются кислотные и щелочные ванны. В качестве дополнительного компонента используется едкий натр.

Качество во многом зависит от точности соблюдение параметров. Из ванны запрещается вынимать сразу всю загрузку, а только частями с одновременным добавлением новых изделий. За счет такой технологи аноды длительное время содержатся в удовлетворительном состоянии.

Зависимость толщины олова и времени и плотности тока

По цвету ванна должна быть светло-серой, потемнение указывает на неправильную эксплуатацию электродов. В таких растворах запрещается продолжать гальваническое покрытие, необходимо добавлять пергидроль.СеребрениеБлагородный металл, но по своим физическим показателям значительно уступает вышеперечисленным покрытиям. Для технологического процесса используются цианидные ванны, главным компонентом является соль серебра, в качестве катализаторов применяются цианиды натрия или калия. Для улучшения показателей применяется предварительное серебрение, за счет такой операции повышается коэффициент адгезии металла с покрываемой поверхностью.

Составы ванн для серебрения и параметры процесса

Составы ванн для серебрения и параметры процесса

Детали из стали необходимо предварительно активировать с помощью покрытия тонким никелевым слоем. Шероховатость поверхностей объясняется наличием в электролите механических примесей, ванну рекомендуется периодически очищать.ЗолочениеДорогое гальваническое покрытие, применяется во время изготовления бижутерии, ювелирных изделий или ответственных электронных плат. В зависимости от химического состава ванн можно получать цветное, твердое и низкокаратное золочение. Обработка изделий производится в цианидных или слабокислых ваннах.Покрытие поверхностей сплавамиЭлектролитические покрытия сплавами в настоящее время получают широкую популярность в связи с возросшими требованиями по качеству изделий и деталей. Осаждение сплавами – очень сложный процесс, требующий специального оборудования и высококвалифицированных сотрудников.

plast-product.ru

Основные виды гальванических покрытий и области их применения

Гальваническое хромирование может быть декоративным или служить средством повышения коррозионной стойкости и износостойкости деталей. Если хромирование применяют для защиты от коррозии, то стальные детали предварительно покрывают слоем меди толщиной 0,03 - 0,04 мм и слоем никеля толщиной 0,015 - 0,02 мм или только слоем никеля, после чего наносят слой хрома толщиной 0,01 - 0,2 мм. Подслои необходимы также, когда детали работают на износ в коррозионных средах.

Для повышения износостойкости деталей слой хрома толщиной до 0,1 - 0,2 мм наносят непосредственно на стальную поверх­ность. В этих случаях часто применяют электролитическое хроми­рование. Электролитический хром обладает высокой коррозион­ной стойкостью, низким коэффициентом трения, высокой твердо­стью (НВ 1000 - 1100) и жаростойкостью. Хромовые покрытия снижают коэффициент трения сопряженных пар, что уменьшает тепловыделение при трении. Износостойкость хромированных де­талей возрастает в 5 - 15 раз. При тщательной подготовке поверхности прочность сцепления хрома со сталью, чугуном, никелем, медью и латунью при испытании на сдвиг достигает 300 МПа. Од­нако стали с высоким содержанием вольфрама и кобальта, а также высокоуглеродистые стали и высококремнистые чугуны хромиро­вать нельзя. Трудно получить хорошее сцепление хрома с поверх­ностью деталей, испытывающих значительные внутренние напря­жения (например, в результате неправильной закалки).

В качестве электролита для хромирования обычно применяют хромовый ангидрид с добавками серной кислоты. Не­растворимые аноды изготовляют из свинца или сплава с сурьмой. Электролиты с более низкой концентрацией хромового ангидрида позволяют получить повышенную твердость хромового слоя. Од­нако при работе с ними нужно чаще корректировать состав ванны и применять более высокое напряжение.

Физико-механические свойства электролитических осадков хрома зависят от режима хромирования и толщины покрытия. Раз­личают три основных типа хромовых покрытий: молочные, бле­стящие и матовые. Для декоративных целей применяют хромиро­вание при плотности тока 10-50 А/дм2 и температуре электролита 45 - 50 °С. При этом получают гладкие блестящие поверхности.

Молочные хромовые покрытия получают при температуре электролита 65 - 72 °С и плотности тока более 15 А/дм2. Их при­меняют главным образом для защиты деталей от коррозии. Для повышения износостойкости деталей используют матово-блестящие, молочно-блестящие осадки хрома, имеющие высокую твердость. Их получают при плотностях тока 30 - 100 А/дм2 и температуре электролита 55 - 65 °С.

Для повышения износостойкости деталей применяют также пористое хромирование, отличающееся от твердого введением операций травления (анодной обработки) после наращивания бле­стящего, матово-блестящего или молочно-блестящего хрома, дающего сетку тончайших трещин. Травление ведут в той же ван­не, что и хромирование, причем анодом служат обрабатываемые детали, а катодом - свинец. Глубина пор может быть 0,5 - 1,0 мм, а их площадь 20 - 50 %.

Оптимальная плотность тока для получения покрытий с тон­чайшими первичными трещинами 40 - 60 А/дм2 при температуре электролита 50 - 75 °С. С повышением температуры пористость уменьшается, а ширина каналов (пор) увеличивается (сетка пор становится редкой).

В зависимости от режимов обработки пористость может быть канальчатой (с сечением каналов примерно 0,05 ´ 0,05 мм) или точечной. При плотности тока 40 А/дм2 и температуре электролита 45 - 60 °С для получения канальчатого пористого покрытия анод­ную обработку ведут в течение 7-8 мин, для получения точечного покрытия 11-12 мин. В первом случае травят молочные и молочно-блестящие осадки, во втором - матовые и матово-блестящие с последующей притиркой. Точечная пористость обладает большей маслоемкостью, поэтому ее применяют для упрочнения деталей, работающих в особо тяжелых условиях, например для верхних компрессионных поршневых колец двигателей. Точечная порис­тость характеризуется быстрой прирабатываемостью, но износо­стойкость покрытия с точечной пористостью несколько ниже из­носостойкости канальчатого покрытия. Канальчатое покрытие применяют для гильз цилиндров. Износ пористохромированных гильз и поршневых колец меньше нехромированных в 4 - 7 раз, причем износ сопряженных стальных деталей уменьшается в 3-5 раз.

Наряду с пористыми покрытиями для повышения износостой­кости деталей применяют плотные покрытия, наносимые по на­катке. Срок службы их в 1,5-2 раза больше пористых покрытий, а расход хрома меньше (30-50 % от расхода при канальчатом хро­мировании).

После хромирования детали часто подвергают шлифованию и доводке. При снятии большого слоя хрома для сохранения порис­тости после механической обработки шлифование иногда выпол­няют в два этапа: предварительное после хромирования и оконча­тельное после анодной обработки. Шлифование хромированных деталей рекомендуется выполнять шлифовальными кругами СМ1-С2 зернистостью 36 - 46 или СМ1-С1 зернистостью 60 - 80 при скорости вращения круга 20-35 м/с, скорости вращения дета­ли не менее 10 м/мин, глубине резания 0,005 – 0,015 мм/дв. ход, подаче 0,2 - 0,5 (в долях круга) и расходе охлаждающей жидкости 15 л/мин. При обработке, особенно анодной, у выхода из каналов появляются бугорки высотой до 0,8 мкм, поэтому отделочное шлифование, хонингование или доводку рекомендуется выполнять после анодной обработки.

Качество хромового покрытия контролируют дважды: после хромирования и после шлифования. При предварительном кон­троле наружным осмотром выявляют наросты, непокрытые места, отслаивание, чешуйчатость, раковины, следы шелушения и другие дефекты.

Упрочнение хромированием широко применяют в машино­строении и приборостроении для повышения износостойкости ци­линдров и двигателей, поршневых колец, плунжерных пар топ­ливных насосов дизелей и других деталей, а также при изготовле­нии и ремонте режущего, измерительного инструмента и штампов.

При хромировании калибров, пробок, скоб, крепежных дета­лей, арматуры толщина слоя хрома 3-10 мкм; деталей, работаю­щих при давлении выше 2,5 МПа с динамическими нагрузками и нагревом [пресс-форм для литья под давлением, пуансонов, мат­риц для алюминия, режущего инструмента (развертки, фрезы, прошивки, зенкеры)], 15 мкм; деталей, у которых хромированная поверхность соприкасается с металлом, парами и газами под дав­лением и покрытие подвергается нагреву (пресс-форм для пласт­массы, формовочных штампов, сопел), 30-50 мкм; деталей, рабо­тающих при средних давлениях (0,5 - 2,5 МПа), например шеек роторов, шпинделей, пальцев и валиков в шарнирах, соединитель­ных пальцев, поверхностей шеек и кулис, 50 - 60 мкм; деталей, работающих на изнашивание поверхности при давлении 0,5 МПа, например измерительных инструментов (калибров, пробок, скоб, направляющих валиков и втулок), до 80 мкм; деталей, работающих без динамических нагрузок и без перемещений хромированной поверхности (гнезд подшипников; деталей, требующих доводки), до 100 мкм; трущихся деталей станков, машин и механизмов (шеек валов и зубчатых колес, соединительных пальцев, валиков, щек кулис, шпинделей, шеек осей, реек, червяков) - 10 - 15 мкм; дета­лей, требующих восстановления размеров, прессовых и плотных соединений, гнезд шарикоподшипников - до 1000 мкм; цилиндров двигателей внутреннего сгорания - 20 - 50 мкм; вытяжных и обрубных штампов - 3 - 10 мкм; пресс-форм для пластмасс, резины и стекла - 40 - 60 мкм; пресс-форм для литья металла под давле­нием - 10-20 мкм.

Качество хромирования зависит от выбора подвесного уст­ройства, расположения анодов по отношению к покрываемой по­верхности и защиты мест, не подлежащих покрытию. Подвесные устройства нужно конструировать так, чтобы между анодом и ка­тодом (покрываемой поверхностью) было одинаковое расстояние по всему объему ванны, а электролит был ограничен непроводя­щими ток поверхностями, предотвращающими отклонение сило­вых линий. Утечка устраняется полной изоляцией одного из элек­тродов. Для выхода газов, образующихся между анодом и като­дом, можно делать отверстия в аноде. Равномерности отложения хрома, особенно при размерном хромировании, способствует ус­тановка в ванне экранов. Нехромируемые места обычно изолиру­ют листовым целлулоидом, целлулоидными лаками (цапонлак, эмалит), полихлорвиниловым пластикатом.

Для покрытия небольших участков крупных деталей (напри­мер, шеек длиной до 200 мм трансмиссионных и других валов длиной 5 - 10 м) целесообразно применять местное хромирование, без погружения в ванну всей детали.

Большой интерес представляет хромирование деталей, рабо­тающих в условиях кавитационного разрушения. Стойкость мо­лочного хромового осадка к кавитационному разрушению не зави­сит от основного материала детали. Кавитационное разрушение молочного хрома в 13 раз меньше износа стали 45; в этом отноше­нии он не уступает высокохромистым сталям 9X13, Х9С2, а также сталям У8, ШХ15, ХВГ, обработанным на высокую твердость.

Похожие статьи:

poznayka.org

Гальваническое производство

Наше предприятие не только производит различные изделия: эллиптические днища, заглушки, фланцы и многое другое. На участке гальванических покрытий возможно нанесение металлического поверхностного слоя на детали из самых разных материалов. Металлическая пленка, образующаяся на обрабатываемом изделии, может иметь различную толщину, но она не способна оказать существенное влияние на размеры детали. В то же время устойчивость изделия после такой обработки к коррозии и другим негативным воздействиям существенно увеличивается.

Виды покрытий в гальванике

В результате электрохимической реакции можно получать самые разнообразные покрытия. Их выбор зависит от назначения изделия и условий его эксплуатации:

• для повышения устойчивости стали, чугуна, других сплавов и металлов к коррозии чаще всего используется цинкование и лужение, но также высокими антикоррозийными свойствами обладает гальваническое покрытие из хрома и свинца;
• сделать изделие более устойчивым к истиранию помогает хромирование и железнение;
• очень часто гальванические покрытия применяются для придания изделию привлекательного вида и особой декоративности. Красивый блестящий цвет можно получить в результате хромирования, меднения, серебрения, золочения, а также анодирования алюминия;
• металлические покрытия, полученные электрохимическим способом, часто применяются в технических целях. Серебро и никель повышают электропроводимость, покрытия из них используют для контактов в электронной промышленности. Медь и кадмий прекрасно поддаются пайке, поэтому их наносят на отдельные части деталей, которые потом соединяются в единое целое. Медь и хром часто используют при проведении реставрации автомобильных деталей или частей трущихся механизмов.

Используя гальванические покрытия, можно полностью изменить свойства поверхностного слоя изделия. Например, изделия из пластика могут служить проводником тока, а чугун приобретает красивую блестящую поверхность.

Особенности процессов

Гальванические процессы протекают в растворах электролитов после пропускания через них электрического тока. В качестве оборудования используются специальные емкости различных размеров – гальванических ваннах. На производстве участок гальванических покрытий чаще всего представляет собой ряд емкостей, в которых все изделия проходят поэтапную обработку.

Нанесение защитного покрытия электрохимическим способом состоит из таких основных этапов:

• предварительная подготовка изделия включает в себя механическую очистку, полировку (при необходимости), а также химическое обезжиривание и удаление остатков масляной пленки. От качества подготовки поверхности изделия во многом зависит надежность и прочность готового покрытия;
• перед попаданием изделия в раствор электролита, его несколько раз промывают водой, чтобы удалить все следы использованных для обезжиривания веществ;
• электрохимические процессы проводятся в подготовленных растворах электролитов. Если процесс требует нескольких реакций, то они происходят последовательно, с изменением режима или используемого раствора;
• большинство гальванических процессов требуют проведения пассирования изделий после нанесения основного покрытия. В зависимости от наносимого металла, для этих целей может быть применена горячая вода или хроматирование;
• завершающая стадия включает в себя промывку изделия и сушку горячим сжатым воздухом.

После нанесения гальванических покрытий, изделия приобретают красивый внешний вид и поверхность, которая не требует дальнейшей обработки и полировки.

prodnisha.ru

• 
  Передний ведущий мост
• 
  Фольксваген крафтер характеристики
• 
  Регулировка сцепления мтз 82 советы по регулировке
• 
  Система подачи и очистки воздуха
• 
  Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания
• 
  Виды кранов подъемных
• 
  Земляная насыпь
• 
  Какая должна быть температура нагрева тормозных устройств двухкамерный
• 
  Снижать скорость заблаговременно
• 
  Снижать скорость заблаговременно
• 
  Заз 965 двигатель