В последнее время нашли самое широкое распространение в практике гальванических цехов композиционные комбинированные электролитические покрытия (КЭП), состоящие из двух или нескольких различных по химическому составу электроосажденных материалов. Использование этой технологии позволяет придавать поверхностям деталей такие ценные качества, как стойкость против изнашивания, коррозии, температурных воздействий, а потому масштабы их использования в промышленности стремительно растут.

Композиционные покрытия представляют собой металлические или неметаллические матрицы с заданным распределением в них разнообразных упрочнителей. В частности, защитное покрытие цинкование, которое надежно сохраняет металлические поверхности от коррозийных повреждений.

Комбинированные защитные покрытия

В образовании композиционного покрытия при электролизе суспензии следует выделить три важные стадии:

• встреча частиц с поверхностью катода;
• задержка (адгезия, налипание или адсорбция) частиц на этой поверхности;
• зарастание частиц, оказавшихся на поверхности катода, матрицей.

Нарушение или создание препятствий протеканию одной из указанных стадий будет отражаться на составе покрытий.

Механические и эксплуатационные свойства КЭП зависят от структуры матрицы, количества и свойств дисперсной фазы. Например, твердость, прочность, пределы текучести и выносливости, внутренние напряжения определяются объемом структуры, превышающем величину зерна. Микротвердость, микропластичность, микронапряжения локализуются в объеме зерна. Границы зерен, блоки мозаики, неметаллические включения, дефекты, связанные со субструктурными несовершенствами, определяют фазовый переход, теплофизические, электрофизические свойства композиционных покрытий.

Современное производство машин, механизмов и приборов невозможно без широкого применения электролитически осажденных металлов. Именно к такому методу относится и цинкование металла. Комбинированные же покрытия позволяют расширить пределы использования электролитических покрытий, так как они придают поверхностям деталей такие ценные качества, как стойкость против изнашивания, коррозии, температурных воздействий, а также декоративный вид. Ввиду этого масштабы использования комбинированных покрытий в производстве все время возрастают.

Виды покрытий и методы цинкования

Комбинированными покрытиями обеспечивается защита металлических конструкций и оборудования, работающих в сильноагрессивной промышленной атмосфере и в условиях воздействия агрессивной окружающей среды. Они также успешно применяются для защиты стальной арматуры, закладных деталей и связей в железобетонных конструкциях, эксплуатирующийся в условиях воздействия агрессивных сред. Их долговечность при этом повышается в 2-3 раза. Этот фактор является одним из важных критериев в управлении качеством промышленности.

Существует множество разных видов покрытий на основе никеля, меди, хрома, железа, цинка, кобальта, серебра, золота, легкоплавких металлов, сплавов, платиновых и редких металлов. Установлено, что КЭП, полученные на основе большинства электроосажденных материалов, характеризуются исключительной сцепляемостью включений с материалом матрицы. Это свойство КЭП сохраняется даже при очень больших нагрузках.

КЭП получают различными способами, но наиболее часто — из гальванической ванны. В простейшем варианте в ванну заливают электролит, засыпают порошок, перемешивают, устанавливают аноды, укрепляют на катоде деталь; дисперсную фазу поддерживают во взвешенном состояние или транспортируют к катоду. При пропускании через суспензию электрического тока на детали образуется покрытие. Таким образом производится горячее цинкование, а также гальваническое покрытие металлов другими видами электролитов.

Гальваническое цинкование металла

Согласно теоретическим положениям электрохимии, доставка частиц к катоду может быть осуществлена следующим образом:

• естественным или искусственным перемешиванием;
• за счет электрофоретического переноса;
• совместно с гидратированными ионами осаждающегося металла, за счет диффузии и броуновского движения;
• роста покрытия в сторону суспензии и т. Д

Холодное цинкование – это нанесение на подготовленную поверхность металла специального состава с высоким (более 95%) содержанием цинка. Составы наносятся как обычные краски, кистью, валиком, краскопультом, прямо на месте эксплуатации конструкций. В результате образуется стойкое покрытие, защищающее не только от коррозии, но и от различных негативных явлений, например, перепадов температур или попадания химикатов.

В практике осаждения гальванических покрытий сцепление с подложкой считают удовлетворительным, если после определенных механических или термических воздействий на детали не появляются пузыри, отслаивания или шелушение покрытия. Качество сцепления покрытий проверяют:

• изгибанием пластины в обе стороны на угол 90 градусов;
• запиливанием торца, края или угла образца до обнажения основного металла;
• полированием или шлифованием;
• навивкой проволоки с покрытием;
• выпрямлением или растягиванием пружины, нагреванием с последующим охлаждением.

КЭП отличается от композиционных материалов, получаемых порошковой металлургией, тем, что не требует обязательного последующего отжига и обработки давлением для улучшения их структуры.

Однако термическая обработка КЭП не исключается. Ее часто проводят для гомогенизации структуры, образования интерметаллических соединений, снятия внутренних напряжений и повышения пластичности. Кроме того, гальванические покрытия разделяют по назначению на три группы:

• защитные, применяемые для защиты деталей от коррозии в различных средах;
• защитно-декоративные, используемые в машиностроении для декоративной отделки деталей и защиты от коррозии;
• специальные, применяемые для повышения износостойкости деталей машин и других целей.

Гальваническое защитное покрытие цинкование является одним из наиболее распространенных методов сохранности стальных изделий. В настоящее время объем цинкованной продукции (главным образом крепеж, инструмент, многие наружные детали и агрегаты) в машиностроении и на транс порте с каждым годом возрастает. Использование цинка в качестве антикоррозионного покрытия объясняется высокими защитными свойствами этого материала. Цинк обеспечивает защиту железа даже в тех случаях, когда покрытие нарушается за счет царапин, трещин, истирания и т.п.

Ознакомиться с полной версией материала и другими публикациями вы можете, оформив подписку на журнал «Главный инженер. Управление промышленным производством» ИД «ПАНОРАМА»