Bktp-omsk.ru

Делаем сами
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Покрытие оловом металлических изделий

Гальваническое покрытие цинком (цинкование)

Нанесение гальванических покрытий обеспечивает изделия надежной защитой от коррозии, а также придает им долговечность и прочие важные эксплуатационные параметры согласно требованиям госта. Вдобавок можно получить декоративную поверхность. Гальванические покрытия металлов с успехом применяются не только во многих отраслях промышленности, но и в других областях производства, включая народное хозяйство. В современном производстве существует несколько способов нанесение покрытий в цеху.

Виды гальванических покрытий

Практически в любом цехе гальваника в Челябинске представлена следующими способами покрытия:

  • цинком;
  • хромом;
  • оловом.

Анноды

Линии и оборудование

Хромирование

Самым распространенным и действенным способом по обеспечению защиты для металлов является гальваническое покрытие цинком. Его суть заключается в создании на металлических изделиях защитного слоя. В результате они приобретают более высокие свойства и могут противостоять многим негативным воздействиям, в том числе и химическим. Покрытие может наноситься горячим либо холодным методом.

Помимо перечисленных способов применяются и другие. Термодиффузионное цинкование было известно еще с начала XX века и носила иное название – шерардизация. С внедрением другой технологии гальванического нанесения данный способ поначалу был забыт, но начиная с 90 годов, стал вновь использоваться. Особенностью процесса является использование высокой температуры более 2600 градусов. В таких условиях цинк переходит в состояние пара и в результате получается сложный по структуре железоцинковый сплав. Покрытие получается толщиной более 15 мкм.

Гальваническое цинкование позволяет более равномерно нанести покрытие на металлические поверхности изделий. Его толщина может составлять от 20 до 30 мкм. За счет этих преимуществ гальваническое покрытие труб приобрело большую популярность.

Этот элемент является самым распространенным, хотя в чистом виде не применяется, за очень редким исключением. Но для создания декоративной поверхности металлических изделий с красивым характерным блеском чаще используется покрытие хромом. Такая поверхность лучше всего защищена от коррозии, существенно уменьшена степень поверхностного трения, а также повышается ряд эксплуатационных характеристик.

Гальваническое покрытие стали, меди и ее сплавов обеспечит надежной защитой от коррозии, а также повысит твердость и износостойкость. Хромированные поверхности имеют хорошую отражающую способность – до 70%.

Олово

В основном гальваническое покрытие оловом, или как это еще называется лужение, применяется для изделий, связанных с приготовлением и хранением продуктов питания. Это особенно важно, когда необходимо придать изделиям повышенные износостойкие, антикоррозийные, прочностные и многие другие свойства. Процесс нанесения покрытия оловом ничем не отличается от использования других металлов. Различают горячее и гальваническое лужение, последнее отличает более низкие цены производства, о чем могут свидетельствовать многочисленные отзывы. К тому же гальванический способ позволяет более равномерно покрыть оловом обрабатываемое изделие.

Для горячего лужения необходима специальная ванна для гальванического покрытия.

Покрытие диэлектриков

Иногда может возникнуть необходимость придать поверхностям изделий, изготовленных из диэлектриков, свойства металлов: тепло-, электропроводность и прочие. С этой целью используется гальваническое покрытие диэлектриков. К примеру, в производстве зеркал металлизация стекло получила широкое распространение.

Толщина покрытия зависит от сферы применения изделий. Для обеспечения возможности спаивать детали показатель должен находиться в пределах от 12 до 50 мкм. Чтобы придать изделию электропроводность покрытие гальваникой должно быть толщиной от 6 до 18 мкм. В производстве зеркал покрытия получаются довольно тонкими – от 0,1 до 1 мкм.

Сегодня гальваническое покрытие деталей из диэлектрических материалов стало актуальным в сфере радиоэлектроники и в производстве особо точных приборов.

Применение и особенности цинкового покрытия

Цинкование, или оцинковка, — технологический процесс нанесения на поверхность металлопроката или изделий из него тонкого цинкового слоя. Это делается для защиты металла от доступа кислорода и других умеренно агрессивных агентов, вызывающих поверхностное окисление и последующую глубокую коррозию. Цинком покрывают обычно железо и сталь, реже другие металлы, например медь.

Физико-химический механизм защиты обусловлен тем, что на поверхности самого цинкового покрытия почти сразу появляется слой оксида ZnO, который затем вступает в реакцию с углекислым газом, образуя тонкую прочную пленку карбоната цинка ZnCO3. Она становится практически непреодолимой преградой для молекул кислорода, воды, слабых кислых и щелочных растворов и аэрозолей. Плёнка защищает не только основной металл, но и лежащий ниже слой цинкового покрытия, который дальше не окисляется.

Вы можете спросить: зачем вообще нужна оцинковка, разве на поверхности металла-основы не образуется «родная» оксидная плёнка? Образуется, но между цинковой плёнкой и слоем оксидов железа или меди есть кардинальная разница. Оксид железа по консистенции мягкий и рыхлый, он разрушается от малейших физических воздействий и не способен сдерживать проникновение кислорода и воды вглубь кристаллической решётки. В течение считаных месяцев на воздухе стальной лист покрывается слоем рыжей ржавчины, а затем прогнивает насквозь. Такая же судьба ждёт неоцинкованные металлоконструкции, детали и крепежи.

Процесс коррозии усугубляется природными и техногенными факторами:

  • повышенной влажностью;
  • присутствием агрессивных сред (нефтепродукты, дорожные реагенты);
  • температурными сжатиями и расширениями;
  • интенсивным трением, вибрацией, статической нагрузкой;
  • регулярными механическими повреждениями.

Противостоять коррозии способна только нержавеющая сталь, но её стоимость в разы превышает цену обычного металлопроката. Поэтому гальваническое покрытие вот уже несколько столетий является оптимальным способом защиты стальных изделий от коррозии.

Антикоррозионными свойствами, похожими на свойства цинка, обладают также алюминий, никель, олово, хром. Но горячее алюминирование, никелирование и хромирование достаточно затратны из-за высокой стоимости и температуры плавления перечисленных металлов. В промышленности и ремеслах используют электролитические способы нанесения покрытий из них.

Лужение (покрытие стальных и медных поверхностей расплавленным оловом) остаётся более востребованным методом, но к нему есть серьёзные претензии по сравнению с цинкованием.

Почему оцинковка лучше лужения?

Лужение — исторический предшественник цинкования. Богемские ремесленники научились обрабатывать посуду расплавленным оловом в XVI веке. Выбору металла способствовала относительно низкая температура плавления олова (+232 °C). Для сравнения: цинк плавится при +419 °C. На территории России и Украины монополистами-лудильщиками в XIX веке были цыгане-котляры (от слова «котёл» — один из видов утвари, подвергаемой лужению).

Принцип защитного механизма тот же, что и при оцинковке, однако есть три существенных нюанса.

Цинк и железо (основные компоненты стали) — идеальная гальваническая пара. Электрохимическая активность («анодность») атомов цинка выше, чем активность атомов железа. Поэтому при механическом повреждении оцинкованной поверхности цинк «забирает» на себя проникающие внутрь молекулы кислорода, и «рана» сама собой затягивается оксидной плёнкой. Нижележащие слои железа почти не страдают.

Пара олово-железо более «конфликтная». Железо сильнее олова и притягивает кислород к себе. В результате не только не восстанавливается внешняя плёнка, но и стремительно развивается скрытый очаг коррозии, подобно пульпиту в кариесном зубе. Изделие надо лудить, а лучше цинковать заново.

Ещё два минуса — в температурной уязвимости олова. Лужёный горшок ставить на огонь нельзя — защитное покрытие расплавится. При низких температурах оловянный слой крошится. Это неприятное явление называется «оловянной чумой». Тут тоже не остается ничего делать, как нанести покрытие ещё раз.

Справедливости ради заметим, что при кузовном ремонте автомобилей уязвимые элементы часто подвергают последовательно лужению и цинкованию (но не наоборот!). Слой олова идеально заполняет пустоты и микротрещины поверхности, а оцинковка обеспечивает безупречную финишную защиту кузова.

В целом цинкование является на сегодня основной технологией электрохимической защиты металлических поверхностей и изделий от коррозии. Оцинковку применяют в самых разных областях народного хозяйства, где конструкции подвергаются повышенному коррозионному риску:

  • в производстве и ремонте автомобилей и других наземных транспортных средств;
  • в судостроении и возведении гидротехнических сооружений;
  • в производстве спецтехники, особенно связанной с землеройными, подводными, горными работами;
  • при изготовлении строительных металлоконструкций и крепежей;
  • в нефтехимической и добывающей отраслях;
  • в производстве трубной продукции для коммунальных и промышленных нужд.

Специалисты подсчитали, что в массу среднестатистического легкового автомобиля входит 9 кг цинка антикоррозионного покрытия кузова и ходовой части. Около 8 кг металла содержится в различных внутренних и навесных деталях.

Без цинкового покрытия невозможно представить современное малоэтажное строительство. Из оцинкованной стали делают:

  • металлическую кровлю;
  • фасадную облицовку;
  • трубы;
  • заборы;
  • балки и другие опорные элементы;
  • винтовые сваи.
  • крепежи

Большинство крепежных элементов, особенно те, что подвержены влиянию атмосферной или подземной влаги, также выполнены из оцинковки.

Технологии цинкования

Об опыте нанесения цинкового покрытия на железный лист впервые доложил француз Поль Жак Малуэн (Paul Jacques Malouin, 1701—1778) на заседании Королевской академии в 1742 году. Однако патент на горячее цинкование был получен лишь спустя 94 года другим французом польского происхождения по имени Станисла́с Соре́ль (Stanislas Sorel, 1803—1871). Параллельно Сорель изучал и гальваническое покрытие металлов для защиты от коррозии.

За истекшие со времён Сореля почти два столетия было предложено ещё несколько технологий разной применимости.

Горячее цинкование

Самым старым, надёжным и промышленно значимым способом остается горячее цинкование. Лист, труба или иная крупногабаритная конструкция погружается в ванну с расплавом цинка, кипящим при температуре +460°. Предварительно металл очищается от окалины протравкой кислотой или механическим способом. Толщина покрытия при горячем методе варьируется от 30 до 100 мкм, чаще всего составляет 50—60 мкм.

Точную толщину цинкового покрытия в данном случае «запрограммировать» нельзя, в отличие от электролитического метода. Также метод не подходит для обработки мелких деталей и изделий со сложной геометрией. Часто после оцинковки необходима расточка отверстий и фрезеровка болтов для удаления излишков цинкового покрытия.

Бесспорным плюсом горячей оцинковки остается прочность и долговечность нанесенного защитного слоя. Он прослужит до 75 лет в городе и до 85 лет в загородной среде. Оцинкованные поверхности имеют матовый серый цвет, приятны на ощупь, не требуют дополнительной покраски. Коррозионная устойчивость сравнима со свойствами нержавейки и как минимум в 5 раз превышает показатели гальванопластики.

Электролитическое цинкование

Это основной промышленный метод защиты мелких металлических деталей, в том числе крепежных элементов любой формы и размера.

Опыты проводили ещё изобретатель горячего цинкования Сорель и русский химик Якоби, но промышленное применение гальванического никелирования и цинкования началось лишь в 1869 году благодаря опытам американца Айзека Адамса, который изобрёл гальваническую ванну, получившую его имя. В России гальваническое цинкование деталей артиллерийских орудий применял военный инженер полковник Ковако.

Обработка металла в растворе электролита позволяет нанести тончайшую цинковую пленку толщиной от 5 мкм на детали любого размера и геометрической формы. Однако малая толщина плёнки — это не только плюс, но и минус. Срок службы гальванизированных элементов гораздо ниже, чем у деталей, оцинкованных горячим способом.

Электроцинкование позволяет за счет добавок в электролит регулировать цвет изделий, придавать им блеск или матовость. После обработки детали не требуют шлифовки, а отверстия — расточки. В электролит можно погружать крепежи с пластиковыми элементами (саморезы, самоконтрящиеся гайки).

Термодиффузионная оцинковка

В западной технической литературе называется шерардизация (sherardization) в честь изобретателя Шерарда Каупер-Коулза (Sherard Cowper-Coles). Технология заключается в обработке поверхности железа цинковым порошком при температуре 400—500 °C. Это обеспечивает получение оптимального интерметаллического соединения Zn-Fe и позволяет выдержать любую желаемую толщину покрытия. Однако способ чрезвычайно затратный и энергоемкий (в 2 раза дороже горячего цинкования), поэтому применяется крайне выборочно.

Газотермическое напыление

Точечный способ нанесения защитного покрытия на отдельно взятые детали, внутреннюю поверхность расточенных отверстий диаметром от 500 мм, фасонных элементов и труб и т. д. Выполняется с помощью специального пистолета и напоминает сварку. Из сопла со сверхзвуковой скоростью вырывается струя горячего газа, содержащая частицы цинкового порошка. Он проникает в требующий защиты конструктивный элемент и образует на нём плёнку. Плюс — в возможности нанести защиту на месте, не разбирая конструкцию. Минус — высокая стоимость портативного оборудования и квалификационные требования к исполнителю работ.

Защита металлов от коррозии и окисления

Тo нкие металлические или o рганические поверхностные покрытия металлических изделий, позволяющие улучшить их внешний вид, защитить от коррозии, повысить износостойкость, улучшить электрический конт a кт, облегчить пайку, изменить отражательные или поглощательные свойства в инфракрасном и видимом диапазонах спектра, а также нарастить размеры изделия. Серебро, золото, никель и хром наносятся на поверхность стали или других металлов как для улучшения внешнего вида, так и для защиты от коррозии. Кадмий и цинк используются для защиты от электрохимической коррозии; эти металлы защищают сталь за счет собственной коррозии, причем степень защиты практически пропорциональна толщине или массе покрытия. Другие металлы, используемые в качестве покрытий для стали, такие, как медь, никель, хром, олово, кобальт, серебро, золото и свинец, действуют как защитные пленки; степень защиты пропорциональна толщине лишь до тех пор, пока толщина обеспечивает непроницаемость покрытия. Толстые хромовые покрытия используются главным образом для увеличения износостойкости; кадмий и серебро применяются, когда надо обеспечить хороший электрический контакт; олово, медь, кадмий и никель — хорошие покрытия для пайки; родий, серебро и золото используются для увеличения отражательной способности поверхностей; черное оксидирование (воронение) применяется для увеличения поглощательной способности и собственного излучения поверхности; покрытия из никеля, хрома и железа позволяют наращивать размеры деталей.

К омпания Сатурн оптом и в розницу поставляет сварочные электроды сварочные полуавтоматы выпрямители и инверторы. Дилерские цены, скидки. Доставка.

Звоните тел (495) 799-59-85, 967-13-04

Для нанесения п o крытий на поверхность металлических изделий обычно используются следующие методы: нанесение органических покрытий (краски, лаки, эмали), оксидирование, химическая обработка, диффузионная металлизация, погружение в расплав, металл, напыление и электролитическое осаждение.

Масляные краски используются главным образом для наружной отделки или для защиты поверхности больших металлических конструкций; они сохнут настолько медленно, что не годятся для покрытия большинства металлических изделий. Этих недостатков лишены нитролаки, которые раньше широко применялись для покрытия металлических поверхностей, например автомобилей, из-за того, что они быстро сохнут, образуют прочную пленку, имеют высокую адгезию и низкую стоимость, однако сейчас они вытесняются синтетическими эмалями.

C уществует несколько типов широко используемых процессов оксидирования. Алюминий применяется в качестве материала анода в растворе серной или хромовой кислоты. O бразующийся при этом оксид обеспечивает хорошую защиту алюминия от коррозии, а также служит хорошей основой для нанесения органических покрытий. В некоторых случаях оксидная пленка может быть окрашена для получения необходимого цвета.

Оксидные пленки на поверхности стали получают путем термической обработки, воздействием расплавленных окислителей (нитратов) и, чаще всего, погружением в щелочные растворы, нагретые до температуры 140-155° С.

Медь и медные сплавы обрабатываются в щелочных растворах для получения пленки черной окиси меди. Красная закись образуется на меди при ее погружении в окислительный расплав. Серебро, медь и латунь «окисляют» с помощью растворов сульфидов для получения цветных и черных покрытий; эти покрытия представляют собой скорее сульфиды, чем оксиды.

Покрытия, получаемые методом химического полирования, служат для защиты от коррозии и как основа для нанесения o рганических п o крытий. Для ст a ли и цинка используется процесс фосфатирования с применением растворов, содержащих металлические фосфаты и деполяризаторы; цинк и кадмий обрабатываются в растворах хроматов для получения хромосодержащих покрытий, которые обладают высоким сопротивлением коррозии, вызываемой аэрозолями солей; магний также обрабатывается растворами хроматов для уменьшения коррозии и подготовки под окраску; буферные растворы молибдатов дают черное покрытие на цинке.

Читать еще:  Виды соединений труб без сварки – какие бывают, плюсы и минусы

Некоторые металлы м o гут быть нанесены на поверхность изделий из других металлов простым химическим замещением из раствора. Медь из раствора медного купороса в серной кислоте может осаждаться на стали; еще лучшие результаты получаются при добавлении ингибитора для предотвращения воздействия серной кислоты на сталь. Ртуть м o жет замещаться медью и латунью из растворов цианидов и образовывать гладкие с хорошей адгезионой способностью покрытия ртути, которые используются для подготовки латуни к серебрению.

Покрытия из олова и цинка наносятся путем погружения изделий в расплавленный металл. Горячие оловянные покрытия наносятся на стальную жесть (при производстве консервных банок), чугун, ковкий чугун, медь и медные сплавы, главным образом в изделиях, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами, а также для электротехнического применения.

Правильная подготовка металлов к процессу электролитического осаждения, аналогично нанесению органических покрытий, требует удаления всех следов смазки, жира, частиц твердых загрязнений, окисной пленки и окалины для качественного нанесения покрытий.

Покрытия из медно-цинковых сплавов могут быть получены из растворов цианидов; они позволяют получить соединения, напоминающие листовую латунь. Латунные покрытия стальных и других изделий часто используются для декоративных целей.

Настоящие бронзы, т.е. медно-оловянные сплавы могут быть получены из растворов цианидов. Содержание олова в бронзовых покрытиях составляет от 5 до 10%.

А адмиевые покрытия защищают сталь от электрохимической коррозии и оказываются привлекательными в том отношении, что не образуют белых продуктов коррозии, как в случае цинковых покрытий. Детали с кадмиевым покрытием легко паяются и поэтому широко используются в электронной промышленности. Кадмий токсичен, и его не следует использовать в быту и на изделиях, которые будут контактировать с пищей.

Существуют два типа таких покрытий: тонкое (декоративное) и толстое (технологическое). Декоративное покрытие — обычно блестящий хромовый слой толщиной от 0,0005 до 0,0025 мм. Декоративное покрытие толщиной от 0,00075 до 0,0015 мм наносится для защиты от коррозии никелевой подложки. Толстое покрытие в принципе не отличается от декоративного, однако его большая толщина (от 0,025 до 0,375 мм) повышает износостойкость изделия.

Медные покрытия, которые обеспечивают защиту от коррозии, получаются из растворов нескольких типов. Например, раствор медного купороса и серной кислоты используется для электрополирования или получения толстых покрытий. Растворы цианидов служат также для нанесения покрытий на стали, цинке, свинце и других металлах.

Другие металлы, осаждаемые из растворов цианидов, — золото, серебро и цинк. Железо осаждается из растворов хлорида железа, свинец — из растворов фторобората и фторосиликата, а олово — из щелочных растворов станнатов и фторобората. Покрытия из благородных металлов, таких, как родий, платина и палладий, также могут быть получены гальваническим путем.

ООО «Сатурн» оптом и в розницу поставляет сварочные электроды сварочные полуавтоматы выпрямители и инверторы. Дилерские цены, скидки. Доставка.

Применение олова для нанесения покрытий

В статье рассматриваются различные способы нанесения покрытий из олова. Особое внимание уделяется горячему лужению и гальваническому методу, для которых описаны особенности технологического процесса, приведены достоинства и недостатки.

Олово (Sn, Stannum) – относительно мягкий металл (твёрдость по Бриннелю НВ – 100-200 МПа) белого цвета с низкой температурой плавления (+232°С), широко применяется для покрытия металлических полуфабрикатов и готовых изделий с целью придать их поверхности определённые свойства. В силу своих физико-химических характеристик олово покрывает металл однородным, ровным и прочным защитным слоем. Процесс нанесения оловянного покрытия называется «лужение», а слой олова – «полуда». Толщина слоя определяется условиями эксплуатации изделия. Чаще всего лужению подвергаются детали из стали, меди, алюминия, а также из их сплавов.

Способы нанесения покрытий из олова

Оловянные покрытия сегодня в основном наносятся двумя методами, каждый из которых имеет ряд достоинств и недостатков. Один из них – это горячее металлопокрытие с погружением изделия в расплав олова. Во втором случае используется гальваническое (электролитическое) осаждение олова на поверхность детали, где в качестве исходного сырья применяются оловянные аноды с высокой химической чистотой. Существуют еще несколько механических и химических способов покрытия оловом (лужение натиранием, металлизация напылением, диффузионный метод и т.п.), которые в современных условиях имеют ограниченное применение из-за их сложности и низкой производительности.

Горячее лужение

Метод горячего металлопокрытия, или «метод погружения», заключается в том, что готовые детали, металлические листы или ленты, опускают в ванну (камеру) с расплавленным чистым оловом марок О1 и О2, которое слоем осаждается на их поверхности. Перед началом лужения полуфабрикаты подвергаются предварительной подготовке, их зачищают, обезжиривают в горячем водном растворе кальцинированной соды (Na2CO) и протравливают в 25 % растворе соляной кислоты (HCl). Цель подготовительных процедур – получить идеально чистую поверхность металла. На заключительном этапе подготовки выполняется флюсование. Изделия помещают в лудильную жидкость (активный флюс) с определённым химическим составом, основой которого обычно является хлористый цинк (ZnCl2). Его задача – защитить поверхность металла от окисления в процессе лужения. После этого, смоченное во флюсе изделие целиком погружают в расплавленное олово. Рабочая температура расплава составляет около 270-300°С, которая не позволяет олову окислиться, и вместе с тем, обеспечивает ему текучесть, комфортную для лужения. Время нахождения детали в расплаве зависит от того, какую толщину оловянного слоя требуется получить. Извлеченное из лудильной ванны изделие, уже покрытое слоем олова, отжимают (обтирают) и сушат, после чего оно готово к консервации и упаковке, или к повторному лужению.

Достоинства и недостатки горячего лужения

Ключевое преимущество метода горячего металлопокрытия – быстрота процесса. В числе его достоинств можно назвать высокую плотность и толщину покрытия до 25 мкм, качественное заполнение стыков и полостей деталей сложного профиля, повышающее коррозионную стойкость изделий. Недостатки – большой расход олова, что делает этот метод дорогостоящим, а также трудоёмкость процесса, включающего в себя ряд операций, которые должен выполнять вручную рабочий с соответствующим опытом. Ещё один минус – не достаточно равномерное распределение оловянного слоя в разных частях изделия.

Гальванический метод

Гальванический (электрохимический) метод лужения получил наибольшее распространение в современной металлургической промышленности. В основе технологии лежит электролиз – физико-химический процесс, который заключается в выделении, переносе и осаждении составных частей растворенных веществ с размещенного в электролите положительно заряженного электрода (анода), на отрицательно заряженный электрод (катод) под воздействием электрического тока. В роли исходного сырья здесь выступает оловянный анод марки О1, содержащий не менее 99,9% чистого олова. Катодом является обрабатываемое изделие, металлический лист или лента. В качестве электролитов используют концентрированные водные растворы кислот или щелочей, содержащие соли олова.

Для справки
Химическая чистота оловянного анода обусловлена требованиями ГОСТ 860-75, в соответствии с которыми количество примесей в исходном сырье не должно превышать 0,1 процента от его общего объема. Плотность олова в анодах составляет около 7,29 г/см 3 . Используемые для лужения оловянные аноды могут иметь разные формы. Помимо традиционных плоских, можно заказать оловянный анод в виде сферы или шара. Как правило, аноды нестандартной формы используются для лужения деталей сложного профиля.

Технология гальванического лужения

Перед началом гальванического лужения подбирают оловянные аноды необходимого размера. Площадь анода должна быть, как минимум, вдвое больше площади поверхности защищаемого изделия. Затем определяется состав электролита, который может быть приготовлен из разных химикатов и добавок, иметь разную концентрацию. В целом электролиты для гальванического лужения делятся на два основных типа: кислые и щелочные.

Кислые электролиты выбирают для покрытия оловом несложных деталей, поскольку они обладают низкой рассеивающей способностью, но в несколько раз быстрее щелочных работают на «осаждение» олова, что позволяет экономить электроэнергию и удешевляет итоговый продукт. Щелочной (станнатный) электролит, содержащий заданное количество станната натрия (Na2SnO3) и свободной щелочи (NaOH), напротив, обладает высокой рассеивающей способностью, поэтому его обычно используют для лужения изделий сложных форм. В состав кислых электролитов входят соли олова в виде двухвалентных ионных соединений, а в состав щелочных электролитов – в виде четырехвалентных.

Следующим этапом гальванического лужения является подготовка поверхности защищаемого изделия, которое очищается от окислов и обезжиривается. После этого в оловянную ванну с определенным типом электролита погружается оловянный анод и защищаемое оловом изделие. К аноду подключается проводник от источника постоянного тока с положительным зарядом, а к изделию (катоду) – с отрицательным. При подаче напряжения на аноде начинается реакция окисления, олово растворяется в электролите и, подчиняясь законам Фарадея, оседает на поверхности катода – изделия. Толщина оловянного покрытия регулируется длительностью процесса и силой тока.

Достоинства и недостатки гальванического метода лужения

Главным преимуществом гальванического способа лужения является высокая эффективность технологии, позволяющая при минимальном расходе олова получать однородное и равномерное покрытие необходимой толщины по всей поверхности обрабатываемого изделия. Возможность регулировать толщину покрытия позволяет задавать ей любой размер, вплоть до сверхмалых величин от 1 мкм. Экономия олова при гальваническом способе лужения, в сравнении с горячим методом, может достигать 50 процентов.

К безусловным плюсам также относят высокую скорость формирования оловянного слоя, что обуславливает высокую производительность. Важно отметить и тот факт, что оловянные аноды растворяются в электролите равномерно, с максимально возможным полезным использованием их ресурса. В числе недостатков гальванического метода лужения оловом можно назвать несколько более пористое покрытие, чем то, которое получается при горячем лужении, а также необходимость в наличии специального оборудования и квалифицированного рабочего персонала.

Свойства и задачи оловянных покрытий

Главным образом покрытия из олова используют для защиты деталей от питтинговой коррозии, которая возникает под воздействием органических кислот и солей. Кроме того, оловянное покрытие хорошо противостоит химическому воздействию серосодержащих соединений, присутствующих в пластмассах и резине. Оловянное покрытие обладает высокой адгезией к базовому металлу, не разрушается при механической деформации деталей (изгибе, штамповке, вальцовке, вытяжке, свинчивании), устойчиво к влиянию высоких и низких температур.

Области использования изделий с оловянными покрытиями

Рисунок 1. Лужение медного провода.

Поскольку соли олова не токсичны, оно является основным покрытием металлических аппаратов, посуды и тары в пищевой промышленности. В частности, олово применяют для производства, так называемой, «белой» жести, используемой для производства консервных банок. Оловом покрывают внутренние поверхности посуды из меди (например, джезвы для кофе) и чугуна, котлы для варки пищи на предприятиях общественного питания, крюки для подвешивания туш животных, полуфабрикатов и готовой продукции на мясокомбинатах. Оловянное покрытие наносят на медные кабели для защиты от воздействия серы в резиновой изоляции, на трущиеся поверхности деталей машин и механизмов, где оно выступает в роли легко прирабатывающегося слоя, а также используют для решения множества традиционных и специальных задач в десятках отраслей промышленности.

Рисунок 2. Печатная плата.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Гальваническое покрытие изделий оловом (лужение)

Процесс гальванического покрытия металлических поверхностей оловом называется оловянированием, или лужением, основной функцией которого является защита металла от коррозии. Различают блестящие и матовые покрытия, которые могут наноситься на поверхности стали, никеля, меди и ее сплавов, либо алюминия, после предварительной подготовки.

Оловянирование может производиться в кислых или щелочных электролитах. Наиболее распространены сульфатные электролиты с добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ), при использовании которых получают блестящие оловянные покрытия с мелкокристаллической структурой. Оптимальная толщина слоя варьируется в пределах 6-60 мкм., более тонкий слой (менее 5 мкм.) получится пористым и будет иметь слабую антикоррозийную защиту. В какой-то степени устранить пористость можно оплавлением, однако лучше наносить слой рекомендуемой толщины.

Область применения лужения

Блестящее оловянирование используют для обеспечения паяемости, в качестве металлорезиста для печатных плат, или как защитное антикоррозийное и декоративное покрытие металлических изделий. Чаще всего, оловом покрывают электротехнические детали (контакты, токоведущие шины, шины заземления, разъемы), изделия радиотехнической и электронной промышленности. Особым спросом у производителей радиотехнической продукции пользуются покрытия, которые состоят из двух и более металлов.

Также оловянирование применяется для защиты от коррозии металла, находящегося под воздействием органических кислот, содержащихся в продуктах питания (консервная жесть).

Нанесение чистого олова имеет несколько проблемных моментов:

  • малый срок пригодности к использованию под пайку, так как со временем (в течение нескольких дней) понижается свойство паяемости;
  • после хранения в течение определенного срока, на поверхности образуются нитевидные кристаллы, вызывающие во время работы аппаратуры короткие замыкания. Такие осложнения возникают чаще при нанесении олова на медные, цинковые, латунные изделия. Никелевый подслой несколько замедляет процесс роста нитей;
  • для снижения вероятности образования нитей оловянное покрытие следует оплавлять, что ведет к дополнительным энергетические затратам;
  • при низких температурах белое олово переходит в аморфное состояние — серое олово, с повышением удельного объема и деформацией поверхности (так называемая «оловянная чума»).

Все эти проблемы легко устраняются добавлением небольшого количества висмута (до 5%). Кроме этого, покрытие олово-висмут является более стойким к коррозии, чем чистое олово.

Для контакта с пищевыми продуктами висмут не используется, ввиду его токсичности!

Преимущества блестящего оловянирования:

  • качественное покрытие (не содержащее повреждений и пор) хорошо предохраняет сталь от коррозии в атмосферных условиях;
  • во многих органических средах оловянирование является также электрохимической защитой от коррозии;
  • блестящее олово более длительно сохраняет свойства паяемости (больше года), чем матовое покрытие;
  • хорошо переносит контакт с пластмассами и резиной;
  • высокая сцепляемость с металлом-основой и достаточно высокая стойкость к механическим воздействиям (изгиб, вытяжение, развальцовка, свинчивание, штамповка).

Услуги оловянирования в Харькове от компании «Укрпласт»

Наша компания выполняет следующие виды гальванических покрытий с применением олова:

  • оловянирование стали
  • лужение стали с подслоем никеля
  • оловянирование нержавейки
  • гальваническое оловянирование меди
  • лужение медных сплавов с подслоем меди
  • оловянирование алюминия с подслоем меди
  • лужение алюминия с подслоем никеля и меди

Гальваническое покрытие: свойства, разновидности, альтернативы

Смотрите также

Гальванизация – это электрохимический метод нанесения металлической пленки, которая препятствует коррозии и окислению поверхностей. Она придает им эстетичный внешний вид, износостойкость и увеличивает твердость.

Данный метод обработки улучшает термостойкость металлов, поэтому его широко применяют в таких отраслях промышленности, в которых присутствуют высокотемпературные процессы.

Как появилось гальваническое покрытие?

Открытием гальванического покрытия мир обязан русскому физику Борису Якоби. В 1836 году в ходе экспериментов он пропускал металлы через соляные и водные растворы, которые находились под воздействием электрического тока.

При прохождении через солевые растворы металлы разделялись на разнозарядные ионы. Положительные оседали на катоде, а отрицательные – на аноде.

Технология гальванизации

Гальванические покрытия требовательны к подготовке поверхностей. Перед началом работ требуется провести тщательную очистку и обезжиривание деталей.

Для металлических поверхностей рекомендуется использовать органические растворители, которые не вызывают коррозии, например Очиститель металла MODENGY

Он эффективно удаляет нефтепродукты, силиконовые масла, консервационные составы, адсорбированные пленки, газы, влагу и другие виды загрязнений. Испаряется быстро и без остатка.

Однако одной очистки и обезжиривания в большинстве случаев бывает недостаточно. Помимо этого проводится пескоструйная обработка и последующая шлифовка наждачной бумагой, специальными пастами.

Гальваническое покрытие выделяет все сколы, царапины и раковины поверхностей, поэтому обрабатываемое изделие должна быть идеально подготовленным.

Читать еще:  Ваш украсит мезонин металлический камин

Далее рассмотрим технологию гальванизации.

На деталь, погруженную в емкость с электролитом, подается отрицательный заряд, в результате чего она становится катодом. Отдельно стоящая металлическая пластина получает положительный заряд и берет на себя функцию анода.

Именно эта пластина служит для образования покрытия. При замыкании электрической сети металл с нее растворяется в электролите и направляется к катоду, где образует равномерную тонкую пленку.

Данный способ гальванизации называется анодным. Благодаря ему при возникновении очагов коррозии разрушается именно гальваническая изоляция, а защищаемый металл в течение длительного времени остается нетронутым.

Существует еще один метод гальванизации – катодное напыление. Он применяется гораздо реже. При нарушении целостности такого покрытия возрастает интенсивность разрушения металла под ним. Этому способствует сама технология нанесения.

Электролит – это проводящий раствор, благодаря которому металлы попадают на катод с анода. Размер емкостей для этой жидкости может быть разным и зависит от производственных задач.

Детали больших размеров находятся в объемных ваннах в подвешенном состоянии. На более мелкие изделия гальваническое покрытие наносится в барабанных емкостях, где отрицательный заряд подается на барабан, который вращается в электролите. Для обработки деталей очень маленького размера (метизы, крепежные элементы) используются колокольные наливные ванны. В процессе работы они вращаются с низкой скоростью, в результате чего детали равномерно покрываются защитным покрытием.

Большое значение имеет плотность тока, который проходит через электролит. Он влияет на структуру формируемого осадка. Данная величина измеряется отношением силы тока к единице поверхности обрабатываемой детали.

При слишком большой величине плотности порошковых отложений много, а при низкой – его вообще не образуется. Это сказывается на качестве конечного покрытия. Именно поэтому процесс гальванизации требует постоянного контроля.

Толщина гальванического покрытия на деталях составляет 6-20 мкм и определяется особенностями металлов, участвующих в гальванизации. Уровень адгезии металлического сплава с поверхностями определяется при помощи специальных тестов.

Совместимость металлов

Совместимость материалов при гальванизации очень важна. Все металлы в соединениях корродируют. В некоторых случаях процесс протекает замедленно. Однако существуют материалы, которые соединять вместе крайне не рекомендуется.

С определенными трудностями связана работа с алюминием и его сплавами. Это связано с тем, что на поверхностях этих материалов присутствует окисная пленка, которая затрудняет процесс гальванизации.

Для алюминия можно использовать следующие сочетания материалов: никель-хром, медь-никель-хром, медь-олово, свинец-олово. Допускается также цинкование и латунирование алюминия.

Области применения гальванических покрытий

Прочность и износостойкость гальванических покрытий позволяет использовать данный вид защиты:

В радиотехнической промышленности

В электронной промышленности

Альтернатива гальваническому покрытию

Повысить прочность и антикоррозионные характеристики металлов можно не только с помощью гальванизации, но и другими методами: закалкой, рекристаллизацией, чеканкой, обкатыванием, газопламенным напылением, наплавкой и т.д.

Одним из наиболее простых и эффективных способов повышения износостойкости металлических изделий, предотвращения их коррозии и защиты от агрессивных внешних факторов является применение специальных твердосмазочных покрытий. Внешне они напоминают лакокрасочные материалы, только вместо пигмента содержат частицы твердых смазочных веществ.

Такие покрытия создают на поверхностях тонкую сухую пленку, которая обладает высокой несущей способностью и низким коэффициентом трения. Это особенно важно для металлических деталей, которые являются частью подвижных механизмов, работают при очень высоких нагрузках, давлениях и температурах.

Рассмотрим особенности антифрикционных твердосмазочных покрытий на примере материалов MODENGY. Их основу составляют неорганические и органические связующие вещества, а также твердые смазочные материалы: графит, дисульфид молибдена, политетрафторэтилен (ПТФЭ), нитрид бора, дисульфид вольфрама, фториды бария и кальция.

Эти материалы формируют на поверхностях прочный композиционный слой. Он представляет собой полимерную матрицу с равномерно распределенными в ней частицами твердых смазочных веществ. Они заполняют и сглаживают микронеровности поверхностей, тем самым увеличивая их опорную площадь и несущую способность.

Покрытия MODENGY обладают высоким сопротивлением сжатию и малым сопротивлением сдвигу, поэтому их коэффициент трения достигает значений в несколько сотых при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала основы.

Многие из материалов MODENGY доказали свою работоспособность в условиях радиации и вакуума. Их несущая способность достигает 2500 МПа, диапазон рабочих температур составляет от -200 до +560 °C. Благодаря технологии сухой смазки, которую они реализуют, покрытия эффективно работают в запыленных условиях.

Жидкие покрытия наносятся стандартными методами окрашивания: распылением, окунанием, центрифугированием. Составы в аэрозольной фасовке не требуют какого-либо оборудования. Краткую видеоинструкцию по их нанесению смотрите на примере работы с покрытием MODENGY Для деталей ДВС .

Виды гальванических покрытий

В зависимости от назначения гальванические покрытия подразделяются на следующие виды:

Защитные: служат для изоляции металлических изделий от механических повреждений и воздействия агрессивных сред

Защитно-декоративные: предназначены для защиты деталей от агрессивных и разрушающих внешних факторов, а также для придания им эстетичного внешнего вида

Специальные: служат для улучшения определенных характеристик поверхностей, например, повышения износостойкости и твердости, электроизоляционных, магнитных свойств

В некоторых случаях гальванизация применяется для восстановлении изначального вида изделий после их длительной эксплуатации.

Гальваническое покрытие позволяет создавать точные копии деталей, которые обладают даже очень высокой сложностью рельефа. Данный процесс называется гальванопластикой.

В зависимости от используемых в качестве покрытий материалов выделяют следующие виды гальванизации.

Меднение

В качестве покрытия используется медный купорос. Такая обработка способствует повышению прочности металлических изделий и повышению их токопроводящих свойств. Металлы с медным покрытием используются для производства электропроводников.

Хромирование

Данная процедура повышает прочностные характеристики металлов, а также их сопротивляемость различным агрессивным воздействиям. Помимо этого, она улучшает внешней вид деталей и восстанавливает поврежденные элементы.

В зависимости от технологии выполнения хромированное покрытие может обладать различными свойствами и параметрами. Например, серое матовое увеличивает твердость металла, блестящее повышает его износостойкость, молочное пластичное придает эстетичный внешний вид и усиливает стойкость к коррозии.

Цинкование

Самая популярная операция гальванизации. Тонкий слой цинка придает металлам блеск и предотвращает образование коррозии. Цинкование особенно популярно в строительной и автомобильной индустрии. Цинк используется для обработки трубопрокатных изделий, емкостей, опорных и кровельных конструкций, кузовных деталей автомобилей.

Железнение

Используется для усиления прочностных характеристик легкоизнашиваемых деталей, например, из меди. Такое покрытие практически не подвержено воздействию коррозии.

Никелирование

Данный метод обработки является оптимальным для придания металлам устойчивости к воздействиям окружающей среды. Слой никеля надежно защищает изделия от коррозии, возникающей вследствие загрязнения щелочами, кислотами, солями. Никелированные детали отличаются очень высокой стойкостью к истиранию и механическим повреждениям.

Латунирование

Используется для защиты металлов от воздействия коррозии. Кроме того, слой латуни обеспечивает лучшую адгезию металлических деталей с резиной.

Серебрение и золочение

Эти операции применяются в ювелирном деле, радиоэлектронной и электротехнической отраслях. Серебро и золото придают поверхностям презентабельный внешний вид, высокие отражающие свойства, предотвращают коррозию, улучшают токопроводящие свойства, повышают твердость и защищают от агрессивных внешних факторов.

Родирование

Слой родия увеличивает сопротивляемость деталей воздействию химически агрессивных сред, а также придает им дополнительную механическую стойкость. Родирование предотвращает окисление, потускнение изделий из серебра.

Покрытие оловом

Олово увеличивает прочность и твердость металлических деталей. Гальванизация этим материалом применяется для алюминия, цинка, стали и меди.

Присоединяйтесь

  • О компании
  • Пресс-центр
  • Дилерская сеть
  • Мы и общество
  • Наши услуги
  • Отраслевые решения
  • Статьи
  • Molykote
  • MODENGY
  • DOWSIL
  • EFELE
  • PermabondMerbenit

© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.

Защитные покрытия для металлов

  1. Металлические защитные покрытия
  2. Неметаллические покрытия

Различные покрытия металлов используются для изоляции этих материалов от агрессивной окружающей среды. Чтобы выполнять свою основную функцию, покрытия должны быть сплошными, непроницаемыми, равномерно распределяющимися по поверхности. Также они должны обладать хорошей адгезией, высокой износостойкостью, жаростойкостью и твердостью.

Защитные покрытия подразделяют на металлические и неметаллические. Рассмотрим подробнее обе категории.

Металлические защитные покрытия

Металлические покрытия наносятся на различные поверхности (не только на металл, но и на стекло, керамику, пластмассу и др.) в целях их защиты от коррозии, придания твердости и износостойкости, электропроводящих и декоративных функций.

Для придания поверхностям антикоррозионных свойств покрытия наносятся следующими способами:

  • Гальванизацией (электролитическим методом): металл или сплав осаждается на поверхность в виде водных растворов солей путем постоянно пропускания тока через электролит
  • Газотермическим напылением: расплавленный металл распыляется на обрабатываемую поверхность с помощью струи воздуха
  • Окунанием: горячий способ нанесения покрытия методом погружения изделия в ванну с расплавленным металлом
  • Плакированием (термомеханическим методом): на поверхность основного металла наносится другой, более устойчивый к агрессивной среде, путем литья, совместной прокатки, прессования или ковки
  • Термодиффузионным методом: покрытие проникает в поверхностный слой основного металла под воздействием высокой температуры

По способу защиты металлические покрытия подразделяют на анодные и катодные – в зависимости от того, анодом или катодом является металлопокрытие к обрабатываемому изделию.

Электрохимическую защиту от коррозии осуществляют исключительно анодные покрытия, имеющие более отрицательный электрохимический потенциал. Под воздействием окружающей среды они постепенно разрушаются, но при этом сохраняют целостность изделий.

Хорошим примером анодного покрытия металлов является цинковый защитный слой не железе.

Катодные защитные покрытия, имеющие положительный электродный потенциал, используются намного реже, так как защищают детали лишь механически. Основной металл изделия, являющийся анодом, при подводе к нему влаги начинает интенсивно разрушаться, поэтому катодное покрытие должно быть сплошным, без малейших пор и царапин. Примером такого покрытия служит оловянная или медная защита на железе.

Гальванические покрытия

Гальванизация относится к электрохимическим методам нанесения металлических покрытий.

Получаемый защитный слой предупреждает коррозию и окисление, улучшает износостойкость и прочность изделий, придает им эстетичный внешний вид.

Гальванические покрытия распространены в строительстве, авиа- и машиностроении, радиотехнике и электронной промышленности.

В зависимости от назначения они бывают защитными, защитно-декоративными и специальными. Назначение первых двух понятны уже из названий. Специальные наносятся на изделия для придания им повышенной твердости и износостойкости, улучшенных электроизоляционных, магнитных и других свойств.

Разновидностями гальванизации являются меднение, хромирование, цинкование, железнение, никелирование, латунирование, родирование, золочение, серебрение, покрытие оловом.

Газотермическое напыление

Газотермическое напыление – это метод переноса расплавленных частиц на обрабатываемую поверхность при помощи газового или плазменного потока. Покрытия, образованные газотермическим способом, обладают износостойкостью, коррозионной устойчивостью, антифрикционными, противозадирными, термостойкими, электропроводными и другими свойствами.

В качестве напыляемого материала используются проволоки, шнуры и порошки из металлов, керамики или металлокерамики.

Существуют следующие методы газотермическогого напыления:

  • Высокоскоростное газопламенное напыление: используется для образования плотных металлокерамических и металлических покрытий
  • Детонационное напыление: применяется для восстановления небольших поврежденных участков поверхности
  • Плазменное напыление: используется для создания тугоплавких керамических покрытий
  • Электродуговое напыление: применяется для нанесения антикоррозионных металлических покрытий на большие площади поверхности
  • Газопламенное напыление: самый простой и недорогой метод в плане внедрения и эксплуатации; используется для защиты больших поверхностей от коррозии и восстановления геометрии деталей
  • Напыление с оплавлением: металлургически связывает покрытие с основанием; применяется в тех случаях, когда отсутствует риск деформации деталей или этот риск оправдан

Окунание в расплав

При использовании данного метода деталь окунается в расплавленный металл: олово, цинк, алюминий или свинец. Перед погружением поверхности обрабатываются флюсом, состоящим из хлорида аммония (52-56 %), глицерина (5-6 %) и хлорида покрываемого металла. Такая обработка позволяет удалить солевые и оксидные пленки, а также защитить расплав от окисления.

Данный метод не слишком распространен, так как расходует большое количество защитного покрытия, при этом не обеспечивая его равномерную толщину и не позволяя наносить металл в узкие зазоры.

Термодиффузионное покрытие

Данный вид обработки поверхностей по отношению к черным металлам является анодным и обеспечивает эффективную электрохимическую защиту стали. Покрытие обладает высокой адгезией с основой, в процессе эксплуатации не отслаивается. Оно также обладает высокой стойкостью к механическим нагрузкам и деформации.

Термодиффузионный метод позволяет добиться однородного по толщине слоя даже на деталях сложных форм. Кроме этого такое покрытие очень устойчиво к коррозии и не вызывает водородного охрупчивания металла. В качестве наносимого материала выступает цинк.

Неметаллические покрытия

Неметаллические защитные покрытия применяются для изоляции металлических изделий от воздействия внешней среды (в первую очередь, влаги) и придания им эстетичного внешнего вида.

К неметаллическим относятся полимерные, резиновые, лакокрасочные, эмалевые, оксидные и др. покрытия.

Полимерные покрытия

На сегодняшний день данный вид покрытия металла является наиболее популярной альтернативой оцинковке и окраске изделий.

Детали, обработанные полимерными веществами, имеют долгий срок службы, эстетичный внешний вид, отличные электроизоляционные, высокотемпературные и противоизносные свойства.

В качестве напыляемого материала чаще всего выступают полиэстер, пластизоль, полиуретаны, поливинилдефторид и некоторые другие.

Одной из самых современных и высокотехнологичных разновидностей полимерных покрытий являются антифрикционные покрытия (АФП).

По структуре они похожи на краски, однако вместо пигмента содержат высокодисперсные частицы твердых смазочных веществ: дисульфида молибдена, графита, политетрафторэтилена (ПТФЭ) и пр. Эти компоненты равномерно распределены в полимерной связующем, в качестве которого могут выступать эпоксидные, акриловые, титанатовые и другие смолы.

Например, в России такие покрытия разрабатывает компания «Моделирование и инжиниринг».

Основным предназначением АФП MODENGY являются:

  • Средне- и тяжелонагруженные узлы трения скольжения (направляющие, зубчатые передачи, подшипники и т.д.)
  • Детали ДВС (юбки поршней, подшипники скольжения, дроссельная заслонка и др.)
  • Пластиковые и металлические компоненты автомобилей (замки, петли, пружины, скобы, механизмы регулировки в салоне автомобиля и т.д.)
  • Резьбовые соединения и крепеж
  • Трубопроводная арматура
  • Другие пары трения металл-металл, металл-резина, полимер-полимер, металл-полимер.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) MODENGY наносятся однократно на весь срок службы узлов трения, что позволяет полностью отказаться от регулярно восполняемых масел и пластичных смазок.

Высокая популярность АТСП обусловлена их высокой несущей способностью, низким коэффициентом трения, широким диапазоном рабочих температур, устойчивостью к воздействию воды и химикатов, работоспособностью в запыленной среде, условиях радиации и вакуума.

Тонкий слой защитного покрытия практически не влияет на исходную точность размеров детали.

Эмалирование

Эмаль – это тонкое покрытие на металле, обладающее антикоррозионными свойствами. Получают его с помощью высокотемпературной обработки стекловидного порошка, смешанного с водой.

Локальный обжиг детали производится в печи или при помощи горелки. В зависимости от вида и цвета покрытия температура обжига может колебаться от +700 °C до +900 °C. Необходимо помнить, что стекловидный слой эмали нельзя подвергать грубым механическим воздействиям, так как он достаточно хрупок и легко повреждается.

Оксидирование

Оксидирование – это окислительно-восстановительная реакция металла, которая возникает благодаря взаимодействию с кислородом, электролитом или специальными кислотно-щелочными составами. Результатом процесса является образование защитной пленки, которая увеличивает твердость поверхности, увеличивает срок службы деталей, улучшает приработку, снижает образование задиров.

Оксидирование бывает анодным, химическим, термическим, плазменным, лазерным (последнее доступно только в промышленных условиях).

Окрашивание

Данный метод антикоррозионной защиты металла хорошо известен каждому. Однако лакокрасочные покрытия не отличаются термостойкостью и износостойкость, повредить их очень легко.

Основным преимуществом окрашивания является низкая стоимость и достаточно простая технология. Достаточно провести тщательную подготовку поверхности и придерживаться рекомендаций по нанесению используемого материала.

Читать еще:  Протекает крыша гаража

Срок службы лакокрасочных покрытий зависит от условий эксплуатации деталей. При высоких нагрузок и температурах их не применяют, используя чаще всего в качестве декоративного слоя.

Для чего и как лудят металл

Лужение – это нанесение тонного слоя олова или его сплава на поверхность металлического изделия. Специалисты этот слой называют полудой. Лужение металла используется сегодня во многих отраслях промышленности: в радиотехнике, электротехнике, машиностроении и авиационной промышленности.

Жало паяльника лудят, чтобы он хорошо удерживал припой и не окислялся. Основное требование к процессу – это плотное и тонкое покрытие оловом, которое является защитным слоем для металла в борьбе с коррозией. Существуют две технологии лужения металлов: горячее и гальваническое.

Горячие технологии

Горячее лужение проводится двумя методами: погружением и растиранием. В первом случае изделие из металла погружают в ванну с расплавленным оловом. Во втором сплав наносится на плоскость изделия и паклей растирается по ней тонким слоем.

Эти способы известны давно, технологии отработаны до мелочей. Они просты и не требуют наличия сложного оборудования, приспособлений и инструментов.

Когда говорят о лужении и пайке, то зачастую имеют в виду именно горячий метод. Но есть у этой технологии и свои минусы. Во-первых, это неравномерно распределяемое олово по поверхности изделий из металла.

Особенно это касается способа погружения. Перепады одной плоскости могут оказаться значительными, особенно, если изделие имеет сложную конструкцию. Поэтому их приходится дорабатывать.

Если производится лужение металла с отверстиями небольшого диаметра или с мелкой нарезкой, то горячий вариант здесь не подойдет.

И третий недостаток горячего лужения – это сложность удаления загрязнений, которые образуются внутри сплава и остаются внутри полуды. Эти примеси приходят с припоем, поэтому очень важно использовать оловянный сплав высокой чистоты.

Гальваническая технология

Гальванический вариант облуживания делится также на два способа: в щелочных и кислых электролитах. Название говорит о том, что процесс нанесения олова основан на использовании электрического тока.

Отсюда и затратность процесса. Но именно эта технология гарантирует прочное сцепление наносимого сплава с металлической поверхностью. Есть и другие положительные стороны:

  • оловянный слой получается ровным и равномерным;
  • можно задавать необходимую толщину покрытия, даже на самых сложных конструкциях из металла;
  • низкая пористость покрываемого слоя;
  • экономия оловянного припоя.

Обычно изделия со сложными формами облуживают с помощью щелочных электролитов, потому что этот вариант лужения обладает большой кроющей и рассеивающей способностью.

К недостаткам гальванической технологии лужения относится то, что этот способ сложный. Проводить его могут работники с высокой квалификацией, а это затраты по зарплате. То есть, залудить металл этим способом в домашних условиях нельзя. К тому же для проведения процесса необходимы специальные ванны.

Если говорить о технологии лужения со щелочными электролитами, то сам раствор является нестабильным, его сложно готовить, и придется все время контролировать концентрацию щелочи и качественное состояние анодов.

Подготовка изделий

Чем чище будет поверхность металла, тем прочнее к ней прикрепится припой. Поэтому в зависимости от требований к самой заготовке используются разные способы подготовки к лужению металла.

Первый способ – это очистка поверхности металла щетками. Обычно таким инструментом снимается окалина и ржавчина. Сначала изделие промывается водой, а затем щеткой вычищается. Нередко на этой стадии применяют известь, песок, пемзу.

Следующий способ подготовки к лужению заключается в шлифовании металла шкурками и дисками. Этот этап является доработкой изделия, то есть, доведение его поверхности до максимальной ровности.

Применяют обезжиривание с помощью натриевых составов: едкий натр – 10-15%, фосфорнокислый натрий – 10-15%, углекислый натрий – 10-15%-ный раствор. Добавим, что химические растворы перед использованием надо нагреть до 50-80С.

Применяют также травление. Для этого используют серную кислоту.

Особенности растирания и погружения

Технология лужения растиранием в своей основе содержит такой процесс, когда припой наносится на металлическое изделие и растирается паклей. При этом используется флюс в виде нашатыря и хлористого цинка. Вот последовательность операций:

  1. хлористый цинк наносится на металл и нагревается паяльной лампой;
  2. когда он закипит, в него вносится припой, который расплавляется;
  3. сверху посыпается нашатырь в виде порошка;
  4. затем паклей жидкое олово растирается по поверхности металлического изделия.

Для способа погружения используют лудильные ванны, в которых олово нагревается до +300 ℃. В расплавленный сплав опускается изделие из металла, которое покрывается слоем припоя.

При этом, чем дольше оно лежит в ванне, тем толще слой олова на нем осядет. Когда проводят лужение паяльника, то вначале нагревают его, затем погружают в канифоль, и только потом расплавляют им маленький кусочек олова, тем самым обеспечивая покрытие.

Раствор при гальванической обработке

В принципе, обе технологии лужения (со щелочными и с кислыми электролитами) отличаются друг от друга присутствием в электролитной ванне щелочного или кислотного раствора. Сам же процесс налипания олова у них одинаковый, и происходит он при помощи электрического тока.

В состав кислотных растворов входит сернокислое олово, серная кислота, вещества кипиллярно-активного типа (это фенол или крезол), коллоидные вещества (клей, никотин, желатин или схожие с ними вещества).

Очень важно точно соблюсти пропорции основных компонентов: сернокислое олово – 65 г/л, серная кислота – 100 г/л.

Что касается щелочных растворов для лужения металлов, то их разнообразие не определяется одной рецептурой. Поэтому состав растворов разный. В одних используется хлористое олово, в других оловянно-кислый натрий, в третьих двухлористое олово.

То же самое касается и растворителей. Здесь и едкий нарт, и уксуснокислый натрий, и едкое кали. Можно из расчета наличия тех или иных компонентов подобрать свою рецептуру раствора.

При этом в каждой обязательно будут свои концентрации веществ. Конечно, под каждую рецептуру подбирается плотность тока и температура нагрева раствора в ванне.

Лужение, как защитный процесс металлов от коррозии, один из самых востребованных. Он не очень дешевый, но эффективный по сравнению со многими технологиями. Поэтому его часто применяют в разных производствах.

В данной статье рассмотрена гальванизация – один из методов защиты металлов от коррозии и изнашивания. Вы узнаете о том, как реализовывается гальваническое покрытие, каких типов оно бывает и какие альтернативы имеет.

Статьи

Процедура обработки металлических поверхностей веществами, изолирующими их от агрессивного воздействия рабочих сред, приобретает сегодня все большую популярность.

Один из самых распространенных электрохимических методов защиты деталей – нанесение на них гальванических покрытий.

Гальванизация препятствует окислению и коррозии металлов, способствует повышению их твердости и износостойкости, улучшает эстетичный внешний вид.

Гальваническое покрытие способствует лучшей термоустойчивости металлических элементов, поэтому этот метод обработки широко применяется для деталей, эксплуатирующихся при повышенных температурах.

Гальванизацию активно используют в строительстве, авиа- и машиностроении, радиотехнической и электронной промышленности.

Схема реализации гальванического покрытия

Процессы гальванизации впервые начал изучать русский физик Борис Якоби в 1836 году. Помещая различные металлы через электролитические солевые растворы, он наблюдал, как они распадались на ионы с отрицательными и положительными зарядами. Первые оседали на аноде, а вторые – на катоде (его роль в гальванике играют металлы, которые нуждаются в защите).

Перед нанесением гальванического покрытия поверхности должны быть правильно подготовлены.

Для очищения и обезжиривания металлов существуют специальные средства, которые не вызывают их коррозии. Составы на основе органических растворителей, к примеру, Очиститель метала MODENGY, обеспечивают удаление загрязнений любой химической природы – нефтепродуктов, силиконов, консервационных средств, адсорбированных пленок газов и др. Такие средства не вредят экологии, испаряются быстро и без остатка.

Гальваническое покрытие выделяет все недостатки поверхности, поэтому на ней не должно быть сколов, царапин, раковин. В связи с этим подготовка деталей к гальванизации в большинстве случаев не ограничивается их очисткой и обезжириванием, а включает также механические методы обработки (например, пескоструйный способ, шлифовку наждачной бумаги или с помощью специальных паст).

Схема реализации гальванического покрытия металла достаточно проста.

В емкость с раствором электролита помещается очищенная деталь, нуждающаяся в защите. На нее подается отрицательный заряд – таким образом деталь берет на себя роль катода. Металл, который в дальнейшем будет служить покрытием, заряжается положительно и принимает на себя функции анода. Электрическая сеть замыкается, металл анода переносится в среде электролита к отрицательно заряженному изделию (катоду) и создает на нем тонкую защитную пленку.

Это – анодный способ гальванизации. Гальваническая изоляция, полученная таким образом, первой воспринимает разрушительное воздействие коррозии, оставляя металл нетронутым.

Катодное напыление используется значительно реже, так как даже малейшее нарушение его целостности приводит к интенсивному разрушению металла (этому способствует сама технология покрытия).

В зависимости от вида покрываемых изделий (их размера, конструкции и пр.), а также производственных задач гальванизация проводится разными способами.

Детали больших размеров обрабатываются навесу в объемных ваннах. Более мелкие элементы получают гальваническое покрытие в емкостях барабанного типа – отрицательный заряд в них подается на барабан, вращающийся в электролите. Для обработки очень мелких деталей (например, крепежа) используются колокольные ванны: они медленно вращаются, способствуя равномерному покрытию изделий защитным металлом.

От плотности тока, проходящего через электролит, во многом зависит структура формируемого осадка. Эта величина измеряется как отношение силы тока к единице поверхности обрабатываемой детали.

Необходимо помнить, что при слишком высокой плотности тока образуется большое количество порошковых отложений, негативно влияющих на качество покрытия. Именно поэтому процесс гальванизации требует постоянного контроля.

Слой готового гальванического покрытия может иметь толщину от 6 до 20 мкр – она определяется особенностями участвующих в гальванизации материалов. Уровень адгезии металлического сплава с поверхностями определяется с помощью специальных тестов.

Разновидности гальванических покрытий

В зависимости от сфер применения готовых изделий на них наносят гальванические покрытия разных видов:

  • Защитные: для изоляции металлических деталей от агрессивных сред и механических повреждений
  • Защитно-декоративные: для защиты изделий от разрушения и повышения эстетичности их внешнего вида
  • Специальные: для придания деталям улучшенных характеристик – повышенной износостойкости, твердости, магнитных или электроизоляционных свойств

В некоторых случаях гальванизированием восстанавливают первоначальный вида изделий после их длительной эксплуатации или хранения.

В зависимости от металлов, которые применяются в качестве покрытий, выделяют следующие типы гальванизации.

Омеднение

Покрытие металлов медным купоросом способствует повышению их прочности и улучшению токопроводящих качеств (омедненные металлы часто используются в производстве электропроводников).

Однако в связи с тем, что медное покрытие слабо противостоит коррозии и со временем окисляется, омеднение чаще всего является промежуточным процессом, предваряя другие наслоения.

Хромирование

Обработка металлов хромом повышает их прочность и устойчивость в условиях агрессивной внешней среды. Тонкая хромовая пленка обладает не только защитными, но и эстетическими качествами, что позволяет ей улучшать внешний вид поврежденных деталей и восстанавливать их первоначальные параметры.

Немного изменяя технологию хромирования, получают гальванические покрытия с различными параметрами и свойствами. Серое матовое покрытие увеличивает твердость металла, но не способствует его износоустойчивости. Блестящее обеспечивает и то, и другое. Пластичный слой молочного цвета придает поверхности эстетичный внешний вид, коррозионную устойчивость, но не упрочняет металл.

Цинкование

Тонкая пленка цинка придает металлам блеск, предотвращает образование окислов и коррозии.

По сравнению с горячим и холодным цинкованием, гальванический метод нанесения цинка позволяет добиться максимально точной толщины барьерного слоя, его отличного сцепления с металлом (на молекулярном уровне), идеально гладкой структуры и декоративности.

Покрытие цинкосодержащими составами особенно популярно в автомобильной и строительной индустрии. Цинком обрабатывают кузовы автомобилей, трубы, емкости, кровельные и опорные конструкции.

Никелирование

Слой никеля надежно защищает металлические детали от ржавчины, образующейся под воздействием внешней среды, а также от коррозии, вызванной химически агрессивными веществами – щелочами, кислотами, солями.

Никелированные изделия демонстрируют высокую устойчивость к истиранию и механическим повреждениям.

Латунирование

Гальваническое покрытие латунью применяют для защиты изделий от коррозии и их декоративной отделки.

Латунирование обеспечивает прочное сцепление деталей из стали и алюминия с резиной. Латунь повышает антифрикционные характеристики титана и некоторых сплавов.

Золочение и серебрение

Золото и серебро придают металлическим изделиям более привлекательный внешний вид, высокие отражающие свойства, защищают их от неблагоприятных внешних факторов, предотвращают коррозию, увеличивают твердость и улучшают токопроводящие качества.

Такое метод обработки нередко применяются в электротехнической, радиоэлектронной, а также ювелирной промышленности.

Родирование

Покрытие родием способствует высокой устойчивости деталей к химически агрессивным средам, а также их механической стойкости. Родирование придает изделиям декоративный вид, предотвращает окисление и тусклость серебряных предметов.

Гальваническое покрытие оловом

Гальванизация оловом применяется для алюминия, цинка, стали, меди. Этот материал придает металлическим деталям прочность и твердость.

Другие способы защиты металлов

Наряду с гальванизацией используется множество других методов обработки металлов в целях увеличения их прочности и коррозионной стойкости: закалка, чеканка, рекристаллизация, обкатывание, газопламенное напыление и др.

Сравнительно новым, но не менее эффективным способом защиты металлических деталей от разрушения под действием агрессивных внешних факторов является применение специальных антифрикционных покрытий (АФП).

По внешнему виду АФП напоминают краски, однако вместо пигментов содержат твердые смазочные вещества. На поверхностях они образуют тонкую сухую пленку с очень низким коэффициентом трения и высокой несущей способностью – особенно это важно для металлических деталей, подверженных воздействию экстремальных нагрузок, давлений и температур.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) выпускает российская компания Моденжи. Более 20 видов АТСП с добавлением дисульфида молибдена, поляризованного графита, политетрафторэтилена (ПТФЭ) и других твердых смазочных веществ, а также органических и неорганических связующих компонентов используются в самых различных промышленных отраслях, включая нефтедобычу, авиатехническую сферу, автомобилестроение и др.

Композиционный слой, который покрытия формируют на металлических деталях, представляет собой полимерную матрицу, в ячейках которой расположены высокодисперсные частицы твердых смазок. Они заполняют микронеровности поверхности, увеличивая ее опорную площадь и несущую способность.

АТСП характеризуются высоким сопротивление сжатию и малым сопротивлением сдвигу, поэтому коэффициент их сухого трения при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала основы, насчитывает всего несколько сотых.

Твердосмазочные покрытия обладают высокими противозадирными свойствами и несущей способностью до 2500 МПа, работают при температурах от -200 °C до +560 °C. Благодаря технологии сухой нелипкой смазки АТСП эффективны в запыленных условиях. Они устойчивы к любым химически агрессивным средам, работоспособны даже в условиях вакуума и радиации.

ПОЧЕМУ НАМ ДОВЕРЯЮТ

Сотрудники ООО «Одолень-Авиа» – эксперты в области специальных материалов для обслуживания и ремонта авиационной техники. Мы ценим своих клиентов и дорожим их доверием. Наши знания и научный подход к решению производственных задач позволяют нам оперативно оказывать им квалифицированную техническую поддержку.

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ

Силиконовый компаунд EFELE SG-385 начал производиться серийно

Материалы EFELE помогли повысить качество термоизмеряющего оборудования и условия работы персонала.

СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ

143981, Московская обл. г. Железнодорожный, ул. Центральная, 104

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector