Нанесення гальванічних покриття - один з найбільш поширених способів захисту металів від корозії. Якість гальванічного покриття дуже сильно впливає на якість готових виробів, їх довговічність і експлуатаційні характеристики.
Гальванічні покриття знайшли широке застосування в багатьох галузях народного господарства не тільки як хороший засіб при захисті металів від корозії. Гальванічно нанесений шар металу може значно підвищити зносостійкість основного вироби, його електропровідність і багато інших важливих показники.
Отримують гальванічні покриття шляхом виділення металу з розчину його солей під дією електричного струму. При цьому в якості анода виступає допоміжний електрод, який підключається до позитивного полюса джерела струму. Катод - це сама деталь, на яку наноситься гальванічне покриття.
Класифікація гальванічних покриттів
З огляду на вимоги, які пред`являються до експлуатаційних характеристик деталей, гальванічні покриття можна умовно розділити на три типи:
- захисно-декоративні гальванічні покриття (використовуються для додання поверхням декоративних і захисних властивостей одночасно) -
- захисні електролітичні покриття (застосовуються для захисту деталей від корозії в різних агресивних середовищах) -
- гальванічні покриття спеціального призначення (використовуються для того, щоб надати поверхні металу певних спеціальних властивостей, таких, як магнітні, твердість, зносостійкість, електроізоляційні і ін.). Також гальванічні покриття спеціального призначення можуть бути нанесені для відновлення зношених деталей
Залежно від механізму захисної дії все гальванічні покриття підрозділяються на: катодні і анодні. У порівнянні з потенціалом захищається металу, анодні покриття завжди мають більш електронегативний, а катодні - більш електропозитивний потенціал. Наприклад, по відношенню до сталі кадмій і цинк є анодними покриттями, а золото, нікель, срібло, мідь - катодними.
Механізм захисної дії гальванічного покриття багато в чому залежить не тільки від природи металу, але і від складу експлуатаційної середовища.
Властивості електролітичних покриттів
Шорсткість поверхні
Відео: Гальванічне покриття металів. Лінія по гальваніки.
Завжди після того, як гальванічне покриття нанесено, шорсткість поверхні незначно змінюється. Як правило, трохи збільшується.
Твердість електролітично металізованої поверхні
Для вимірювання твердості електролітичного покриття використовують прилад ПМТ-3. Алмазна піраміда, вмонтована в нього, вдавлюється в покриття під різним навантаженням. Далі за розмірами залишився сліду (відбитка) і обчислюється мікротвердість покриття. Виражається даний показник по Віккерсу в мегапаскалях.
електричні властивості
Ці властивості важливі при виготовленні різних деталей приладів, контактів і багато чого іншого. До них відносяться контактна (перехідний) опір і електропровідність.
При нанесенні гальванічного покриття слід пам`ятати, що воно впливає і на фізико-механічні властивості основного (покривається) металу. Це викликано властивостями самого покриття і наводороживания покривається металу.
Наводороживание сталей призводить до зменшення їх пластичності. Ступінь впливу водню на механічні властивості сталей сильно залежить від її структури (мартенсит, тростит, аустеніт і т.д.). Наприклад, сталь з тростітной структурою охрупчивается сильніше, ніж з сорбітной. Найсильніше вплив проявляється на сталях з мартенситной структурою. При нанесенні гальванічного захисного покриття на міцну сталь, яка має високі внутрішні напруги, є ризик виникнення тріщин.
Вплив гальванічних покриттів на властивості основного металу
опір втоми
Після нанесення гальванічного покриття основний метал легше піддається впливу втомних напруг (знижується опір втоми металу). Хромові гальванічні покриття надають на сталь найбільш сильний вплив (особливо на високоміцні марки). Це обумовлюється, в основному, наводороживания стали, а також низькою пластичністю і міцністю хрому.
Наводороживание при нанесенні гальванічних покриттів. Найбільш сильне наводороживание спостерігається при нанесенні гальванічного покриття в ціаністих електролітах. У кислих електролітах наводороживание трохи менше, але, все ж, досить для того, щоб негативно вплинути на якість основного металу.
При нанесенні гальванічного покриття великий вплив на ступінь наводороживания стали надають: структура та природа покриття, склад електроліту і щільність струму.
Для того, щоб правильно оцінити зміна механічних властивостей стали, необхідно враховувати вплив на неї не тільки водню, але і самого покриття, тому що іноді захисне покриття чинить менший вплив, ніж продіффундіровавшій в поверхневі шари водень. Наприклад, чим довше триватиме процес хромування, тим сильніше зменшується пластичність стали і збільшується наводороживание. Якщо оцінювати зміна пластичності стали при хромування, взявши за основу випробування зразків із хромовим покриттям на вигин, то виявиться, що зі збільшенням тривалості хромування (а в результаті і товщини захисного шару) відносна крихкість зменшується. З цього випливає, що для того, щоб оцінити ступінь охрупчивания стали після нанесення гальванічного покриття, метод випробування зразків на вигин можна застосовувати тільки для м`яких еластичних покриттів. Оскільки в разі твердого захисного шару (як хромове покриття), метод може не дати правдивих результатів про ступінь наводороживания стали.
Основний вплив на наводороживание стали при нанесенні гальванічного покриття робить концентрація адсорбованих атомів водню, тому важливим параметром для визначення ступеня наводороживания можна вважати і час до початку розтріскування стали.
Отже, для того, щоб визначити ступінь наводороживания стали при нанесенні гальванічного покриття можна використовувати:
- пластичність на вигині плоских зразків зі сталі мартенситной структури з уже нанесеним гальванічним покриттям (бажано використовувати даний метод для цинкових, кадмієвих покриттів, тобто м`яких) -
Відео: Гальванічне покриття
- пластичність сталі з гальванічним покритіем-
- відрізок часу до початку руйнування стали при нанесенні гальванічного покриття.
Наводороживание при цинкування. Цинкування сталі може проводитися в ціаністих, кислих і деяких інших електролітах. Якщо процес нанесення цинкового покриття проводити при рН 4 в сернокислом електроліті, який не містить ніяких поверхнево-активних речовин (ІК при цьому дорівнює 1А / дм2), То наводороживание стали протікає дуже повільно. При введенні ПАР (наприклад, сірчанокислого алюмінію або декстрину) наводороживание значно зростає. Те ж спостерігається і при підвищенні щільності струму.
При гальванічному цинкування сталі У8А в підігрітий електроліт додають 10г / л декстрину. Це зменшує наводороживание.
Якщо процес нанесення гальванічного покриття проводити в ціаністих електролітах, то буде спостерігатися досить сильне наводороживание стали і, відповідно, зменшення її пластичності. Високоміцні сталі в даному електроліті більш схильні до водневого розтріскування.
При цинкування напруженої стали 40ХГСН2А при різних щільності струму в хлорістоаммонійном електроліті водневе розтріскування не спостерігається.
Наводороживание при хромування. При гальванічному нанесенні хромового захисного шару спостерігається як наводороживание стали, так і самого покриття, тому для задовільного кінцевого результату процесу хромування дуже важливо правильно підібрати режими.
Великий вплив на кількість проник в сталь водню надає температура електроліту. При підвищеній температурі (близько 75 ° С) водень легше проникає в поверхневі шари стали. Залежно від природи стали кількість продіффундіровавшего водню може збільшитися в 6 - 10 разів. Це пов`язано зі зростанням дифузії водню при підвищенні температури і здатністю хрому його утримувати. Молочний хром в 1 грамі може містити близько 1,7 - 2,5 см3 водню, а блискучий - 5,5 - 6,5 см3. При нанесенні на поверхню блискучого хрому в сталь проникає майже в 10 разів менше водню, ніж при покритті молочним хромом.
Відео: Гальванічне покриття
Крім температури електроліту хромування на наводороживание стали великий вплив робить і склад розчину (в сукупності з режимами електролізу). При ІК = 90А / дм2 збільшення вмісту H2SO4 з 2,5 до 7,5г / л значно впливає на проникнення водню в сталь при температурі електроліту близько 75 ° С (знижується дифузія), а при зниженні температури до 55 ° С особливого впливу не спостерігається.
При гальванічному нанесенні хромового покриття дещо змінюються характеристики основного металу. Відбувається зменшення пластичності стали. Особливо добре це спостерігається в перші 10 хвилин процесу (збільшується наводороживание і зменшується пластичність). Про інтенсивності наводороживания можна судити за кількістю бульбашок водню, які з`являються на поверхні стали в процесі електролізу. Ближче до середини і до кінця процесу хромування наводороживание стали знижується.
Наводороживание при травленні. Чим довше триває процес травлення, тим сильніше відбувається наводороживание металу, відповідно, зменшується пластичність стали. На початку процесу травлення швидкість наводороживания часто максимальна, далі вона поступово зменшується. Великий вплив при травленні багатодітній родині і природа і концентрація кислоти. Наприклад, в розчині соляної кислоти наводороживание стали менше, ніж в H2SO4. У той же час, зі збільшенням концентрації соляної кислоти наводороживание зменшується, а в H2SO4 - збільшується.
Для зменшення ступеня наводороживания сталей при травленні, в травильну ванну додатково вводяться інгібітори корозії. Не всі речовини даного типу зменшують одночасно ступінь розчинення металу в кислоті і наводороживание. Наприклад, тіосечовина в розчині H2SO4 дуже добре себе проявляє при захисті металу від корозії, але посилює наводороживание. А діетіланілін гальмує процес наводороживания і виступає слабким інгібітором корозії.
