Гальваническое покрытие металлов

Большинство стальных деталей и конструкций эксплуатируются в условиях активного контакта с воздухом. Поэтому даже алюминий, не говоря о стали, требует надёжного защитного покрытия, которое предохраняло бы поверхность от коррозии и повышало эстетичный вид изделия. Эти функции выполняют гальванические покрытия, среди которых наибольшее распространение получили цинкование, хромирование, никелирование и борирование металлов. Алюминиевые детали покрывают по технологии анодирования.

Гальваническое покрытие: виды

Гальванопокрытия, несмотря на некоторые свои минусы (связанные с возникающими экологическими проблемами) были и остаются одним из действенных способов борьбы с коррозией.

Цинкование

Технология цинкования – покрытия поверхности обычных сталей тонким слоем цинка – имеет несколько технологических разновидностей. Данные процессы различают по следующим признакам:

• По температуре проведения (холодное или горячее цинкование металла).
• По механизму образования поверхностного слоя цинка (осаждением либо термодиффузионным напылением).
• По методам предварительной подготовки поверхности.
• По степени механизации процесса – в ваннах или установках непрерывного действия.

Цинкование более всего распространено при обработке строительных конструкций из металла. При этом более эффективным считается горячее цинкование, которое производится при температурах 480…560⁰С. Именно тогда слой цинка, наносимый на поверхность цинкуемых изделий, характеризуется наибольшей прочностью сцепления с основным металлом.

Несмотря на ряд недостатков (высокая энергоёмкость процесса и необходимость тщательной очистки сточных вод) покрытие горячем цинкованием обеспечивает также и максимально возможную толщину гальванопокрытия на металле, которое может достигать 0,8…1,0 мм. Кроме того, холодное цинкование уступает горячему также и в производительности обработки.

Решающим для качества гальванического покрытия является очистка поверхности металла от окислов и загрязнений. Учитывая, что характер таких загрязнений может быть различным, для очистки используют электрохимические методы. Сам процесс регламентируется ГОСТ 9.402-2004, и включает в себя следующие переходы:

• Химическое обезжиривание.
• Промывку.
• Травление.
• Промывку.
• Сушку.

При цинковании уже используемых изделий в последовательность очистных процессов добавляют ещё и флюсование, в результате которого улучшается прилипаемость цинка к основе металла.

Назначение химического обезжиривания – убрать все жировые поверхностные загрязнения на металле. С этой целью изделие погружается ванну с эффективным растворителем, который подаётся в ёмкость под давлением. Это позволяет увеличить активность растворителя, и обеспечить его воздействие на всю площадь обрабатываемого изделия, в том числе, и в труднодоступных местах. Ванны для обезжиривания снабжаются очистными фильтрами непрерывного действия, что гарантирует качество обработки.

После промывки, в горячей, а затем – в холодной воде, детали, подлежащие цинкованию, направляются по конвейеру в следующую ванну, в которой находится травильный раствор.

Необходимость травления перед гальваническим покрытием вызвана тем, что все растворители – неполярны, и воздействуют только на органические высокомолекулярные соединения. Таким образом, удалить слой технологической окалины или ржавчины невозможно. Эту функцию выполняют растворы кислот – соляной, фосфорной или азотной. В этом перечне нет популярной ещё в недавнем прошлом серной кислоты, поскольку она при травлении способствует охрупчиванию поверхностного слоя металла вследствие образования гидридов железа. Сами по себе гидриды металлов – соединения нестабильные, они разлагаются в течение максимум суток, но их наличие на поверхности существенно ухудшает качество цинкования, и удлиняет технологический цикл формирования покрытия.

Травление металла – экологически вредный процесс, который сопровождается выделением значительного количества вредных паров. Поэтому в последнее время вместо химического травления всё чаще используют электрохимическое травление в растворе электролита – хлорного железа. Для этого заготовку и ванну включают в электрическую цепь, после чего окалина/ржавчина собирается на аноде, а поверхность металла постепенно очищается. Недостаток электрохимического травления – меньшая скорость очистки.

После промывки производится собственно гальваническое покрытие. Для этого очищенные и тщательно просушенные конструкции из металла, прокат или отдельные заготовки опускают в ванну с расплавом цинка. Там, при температуре от 460 до 600⁰С, происходит термическая диффузия цинка в металл, с образованием прочного поверхностного покрытия.

В отличие от горячего, холодное цинкование выполняют при комнатной температуре, а подлежащее гальваническому покрытию изделие обрабатывают струёй цинксодержащего реагента. В его состав включают антикоррозионные компоненты, вещества, улучшающие адгезию металла, связующие состав и мелкодисперсный порошок цинка.

Хромирование

Цинковые покрытия эффективны для сравнительно небольших механических нагрузок и давлений. Поэтому для гальванических покрытий инструментальных материалов – высокоуглеродистых или инструментальных сталей – используют хромирование.

При поверхностном покрытии хромом не только увеличивается износостойкость, но и восстанавливаются размеры инструмента, изменившиеся вследствие его изнашивания. Твёрдое хромирование выполняют относительно режущей, мерительной и формообразующей оснастки.

Типовой процесс хромирования изделий из металла включает в себя следующие переходы: обезжиривание, промывку, декапирование, анодирование, хромирование, стабилизирующую обработку, промывку с последующей сушкой, обезводороживание (опционно).

Последовательность обезжиривающих переходов не имеет существенных отличий от тех, которые производятся перед цинкованием. Однако при промывке металла используют преимущественно конденсат или деминерализованную воду, поскольку наличие растворённых солей (даже в незначительных количествах) ухудшает качество хромирования.

Декапирование выполняет ту же функцию, что и травление, однако после обработки поверхность металла не промывают, а сразу же приступают к хромированию. Процесс гальванопокрытия ведут в ваннах с подогретым до 55…60⁰С раствором электролита, который включает в себя трёхокись хрома, растворённую в серной кислоте. В качестве анода используют свинцово-сурьмяные сплавы (иногда – сплавы свинца с оловом).

Поскольку хромирование производят относительно изделий, которые имеют сложную конфигурацию, то весьма важно обеспечить во время гальванического покрытия постоянный доступ электролита ко всей площади металла. Поэтому детали подвешивают на специальных контактных подвесках. Мелкий инструмент загружают в барабаны из винипласта, которые вращаются в растворе электролита при помощи специального электропривода.

При хромировании металлов практически всегда требуется выходной контроль качества выполненного покрытия, для чего используют магнитные или электромагнитные толщиномеры. Замеры производят в местах радиусных переходов, закруглений, перепадов толщины и в иных местах, где толщина гальванопокрытия может оказаться меньше требуемой.

Качество покрытия определяется не только его толщиной, но и прочностью сцепления слоя хрома с основным металлом. Для этого несколько образцов из партии подвергают контрольному шлифованию или запиливанию, в результате которого определяют качество хромирования: при проведении операции края покрытия не должны отслаиваться от основной поверхности детали.

Качественное хромсодержащее покрытие на металле должно иметь толщину не менее 20…30 мкм, при микротвёрдости осаждаемого хрома не ниже 900 HV.

Прочие виды гальванопокрытий

Гальваническое покрытие никелем выполняет не только антикоррозионные, но и декоративные функции. В отличие от цинкования, никелирование лучше противодействует коррозии, которая может развиваться в средах с повышенной влажностью. Поэтому такой вид чаще используют в отношении трубопроводов, машин и агрегатов химических и пищевых производств, а также в фармацевтической и медицинской промышленности.

Последовательность проведения никелирования практически та же, что и хромирования. Разница заключается в том, что перед обработкой поверхность металла обязательно полируют или шлифуют, что связано с сохранением высокой чистоты поверхности детали после покрытия.

После шлифования на поверхности металла остаются дополнительные загрязнения в идее полировальных или шлифовальных паст. Поэтому длительность обезжиривающей обработки и декапирования соответственно увеличивается.

Никелирование производится только электрохимическим методом, с применением растворов, содержащих сульфат, карбонат и хлорид никеля. Ввиду этого процесс приготовления раствора с необходимыми параметрами довольно сложен: следует не только соблюсти определённую последовательность растворения компонентов, но и проводить постоянный контроль рН раствора, иначе покрытие не будет отличаться высоким качеством.

В последнее время, как метод гальванического покрытия на металлах, твёрдых сплавах и металлопорошках, активно распространяется борирование. Газовое борирование в струе боратов щелочных металлов позволяет существенно повысить микротвёрдость поверхностных слоёв (до 1600….1800 HV), что существенно увеличивает износостойкость. В отличие от других видов при борировании прочность слоя сохраняется в большом диапазоне температур – до 850…900⁰С.  Нанесение бора на поверхность может быть выполнено не только как самостоятельный вид, но и как дополнительный слой после гальванического покрытия никелем, хромом или цинком: адгезия бора остаётся столь же прочной.

Вы можете задать любые вопросы о гальваническом покрытии нашим специалистам.
Звоните по телефонам в Миассе и Челябинске:

Чтобы узнать подробную информацию о
товаре звоните по телефону:

+7 (922) 721-00-00
+7 (902) 615-30-56

Или отправьте заявку на обратный
звонок, мы Вам перезвоним:

Отправить заявку