Реферат: Основные технологии нанесения защитно-декоративных покрытий

Основные технологии нанесения


защитно-декоративных покрытий


Уважаемый читатель!


Позвольте поздравить Вас с приобретением этой книги.

Вы стали обладателем уникального пособия, в котором вы найдете описание наиболее распространенных технологий нанесения металлических и полимерных покрытий. Прочитав эту книгу, вы сможете почерпнуть много полезной информации и станете обладать знаниями, которые раньше считались «прерогативой» исключительно специалистов-химиков.

Мы постарались изложить это понятным, доходчивым языком, не слишком перегружая вас ненужными техническими данными. Эта книга будет полезна и профессионалам, и тем, кто только начинает организовывать бизнес в области нанесения защитно-декоративных металлических и неметаллических покрытий.


Желаем Вам успеха и процветания!


Оглавление
Оглавление 3

Введение. 3

Глава 1. Гальваностегия. 6

1.1 Медные покрытия. 6

1.2 Никелевые покрытия. 9

1.3 Цинкатные покрытия. 14

1.4 Хромирование. Блестящие хромовые покрытия. 17

1.5 Серебрение электролитическое. 19

1.6 Золочение. 21

Глава 2. Гальванопластика. 24

Глава 3. Химическая металлизация 29

3.1 Химическое серебрение. 29

3.2 Химическое золочение. 30

3.3-3.4 Процессы химического меднения и химического никелирования. 31

Эти процессы рассмотрены ранее в соответствующих разделах – меднение и никилирование. 31

4.1 Преимущества порошковой окраски: 33

4.2 Подготовка поверхности 34

4.3 Нанесение слоя порошковой краски 35

4.4 Заключительная стадия окрашивания. Полимеризация. 37

4.5 Классификация оборудования. 38

5.1 Вакуумное напыление. 42

5.2 Установки вакуумного напыления. 43

5.3 Напыление вакуумное. 43

5.4 Термовакуумное напыление. 44

Технология нанесения пленочного покрытия методом гидрографической печати. 48



Введение.

Вначале мы предлагаем читателю ознакомиться с терминами и основными понятиями, опираясь на которые можно будет с легкостью разобраться в материале, изложенном в этой книге.


Разберемся в основном термине, вокруг которого строится весь спектр вопросов рассматриваемых в этой книги – гальванотехника.

Гальванотехника – отдел прикладной электрохимии, который включает в себя гальваностегию и гальванопластику.

Гальваностегия – электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета с целью защиты его от коррозии, повышения износостойкости, прочности, а так же в декоративных и других целях.

Гальванопластика – электролитическое осаждение сравнительно толстого слоя металла на поверхности какого-либо предмета. Целью гальванопластики является получение точной металлической копии предмета. При гальванопластике осадки получаются массивными, прочными, легко отделяющимися от покрываемой поверхности. Основное применение в гальванопластике имеет медь; более ограниченное использование железа, никеля, серебра, золота, а также олово, хром и другие металлы и их сочетания. Копируемое изделие, если оно само изготовлено не из электропроводящего материала, покрывают тонким слоем электропроводящего материала, и затем наносят гальваническое покрытие.


Поскольку гальваническое осаждение металлов является электролитическим процессом, то необходимо обратить внимание на следующие неотъемлемые составляющие, без которых процесс осаждения не возможен.

Электролизер – емкость, оборудованная для проведения электрохимических реакций окислительно-восстановительного характера. Электролизер включает в себя – емкость для электролита, катоды и аноды, подсоединенные к источнику питания.

Электролит - вещество, расплав или раствор, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации молекул на ионы. Примерами электролитов могут служить растворы кислот, солей и оснований. Электролиты — проводники второго рода, вещества, которые в растворе (или расплаве) состоят полностью или частично из ионов и обладающие вследствие этого ионной проводимостью.

Катод – отрицательный электрод - электрически отрицательный полюс источника тока (гальванического элемента, электрической батареи и т.д.) или электрод некоторого прибора, присоединённый к отрицательному полюсу источника тока. На катоде, как правило, происходит осаждение металла.

Анод – положительный электрод - электрически положительный полюс источника тока (гальванического элемента, электрической батареи и т.д.) или электрод некоторого прибора, присоединённый к положительному полюсу источника питания. Электрический потенциал анода положителен по отношению к потенциалу катода. Анод — электрически положительный полюс, на нём происходят окислительно-восстановительные реакции (окисление), результатом которых, в определённых условиях, может быть растворение анода.

^ Выход по току – отношение массы реально полученного металла (осажденного) к теоритически возможному значению, исчисляется в процентах.

Кроющая способность электролита характеризуется минимальной плотностью тока, при которой начинается электроосаждение металла. Чем меньше плотность тока, при которой начинается электроосаждение металла из данного электролита, тем лучше его кроющая способность. И наоборот, чем при большей плотности тока начинается процесс электроосаждения, тем хуже кроющая способность электролита.

^ Рассеивающая способность - это свойство электролита, характеризующее возможность осаждения покрытия равномерным слоем на поверхности изделий сложной конфигурации, в том числе и в труднодоступных местах.


Принципиальная схема осаждения металла выглядит следующим образом:




Деталь на которую необходимо осадить металл погружается в водный раствор (электролит) различных солей (зависит от того какой металл требуется осадить) и подключается к источнику постоянного тока на отрицательный выход. К положительному выходу источника тока подключается анод (как правило, это толстый лист металла или его сплава, который необходимо осадить). Задается необходимая сила тока (рассчитывается для каждого изделия индивидуально, исходя из его площади и типа процесса). При подаче напряжения на аноде начинается окисилительно-восстановительная реакция, результатом которой является растворение металла на аноде и миграция ионов этого металла в раствор. Ионы металла находящиеся в растворе под действием электрического тока перемещаются в направлении силовых линий, т.е. от «плюса» к «минусу». Достигая катода, ионы осаждаемого металла разряжаются на нем, превращаясь в тонкий металлический осадок. Аноды – расходный материал.


Применение гальванических покрытий:


^ 1. Защита от коррозии

Медные, никелевые и хромовые металлопокрытия на поверхности изделий из стали или цинка. Цинковые или кадмиевые покрытия на изделиях из стали или цинка.

^ 2. Улучшение внешнего вида

Покрытие стальных изделий медью, никелем и хромом. Покрытие изделий из латуни, меди никелем и золотом. Серебряные покрытия на изделиях из латуни.

^ 3. Придание поверхности изделия большей прочности и износостойкости

Покрытие хромом изделий из стали. Химическое никелирование изделий из стали

(увеличение жесткости достигается без потери ковкости металла; поверхность становится тверже, но внутренний материал изделия остается более мягким).

^ 4. Снижение сопротивления на электрических контактах и повышение их надежности

Нанесение золотого покрытия на медные или латунные детали.

5. Улучшение паяемости

Жестяные покрытия на изделиях из латуни. Химическое никелирование изделий из стали.

^ 6. Улучшение подложки для покрытий (уменьшение пористости покрытия)

Никелевая основа при покрытии золотом или хромом (никель препятствует диффузии атомов меди в слой золота).

^ 7. Улучшение смазочных свойств при работе под давлением

Серебряные покрытия на изделиях из бронзы.

8.Укрепление основы и придание ей большей термостойкости

Покрытия из меди, никеля и хрома на изделиях из пластика.

^ 9.Защитное покрытие при термообработке

Медные покрытия на стальных изделиях для науглероживания. Бронзовое покрытие на стальных изделиях для азотирования.


^ Глава 1. Гальваностегия.

В этой главе будут рассмотрены самые популярные гальванические покрытия, с описанием их особенностей и случаев их применения.

^ 1.1 Медные покрытия.

Медь – один из самых распространённых металлов в гальванотехнике. Медное покрытие мягкое, красноватого цвета, довольно пластичное, хорошо поддается пайке. Кроме того, медь – прекрасный проводник электричества. Тем не менее, для окончательных покрытий медь используется редко, так как быстро окисляется под действием кислорода воздуха и как следствие – тускнеет.

Превосходные выравнивающие и кроющие свойства меди делают ее идеальной для использования в качестве подложки перед нанесением других металлов. Помимо этого, благодаря своей мягкости и пластичности, медь легко полируется до яркого блеска, что позволяет получать на ней такой же яркий и блестящий слой другого металла.

Медь способна заполнять остроугольные углубления и сглаживать нежелательные неровности поверхности, позволяя наносить основной металл гладким равномерным слоем. Выравнивающие и кроющие свойства меди дают возможность избежать образования пор и пузырьков на конечном покрытии.

В качестве металлической подложки медь может наноситься на алюминий, который из-за наличия окисной пленки практически не удерживает покрытия других металлов, осаждаемых электролитическим способом. Медь – единственный металл, который можно осаждать на поверхность изделий из цинка, свинца, медно-свинцовых и цинковых сплавов, отлитых под давлением.


^ Меднение в кислых электролитах.

В кислых электролитах медь присутствует в виде двухвалентных ионов. Чаще всего используются сульфатные и фторборатные электролиты так как они устойчивы в эксплуатации и не токсичны, имеют высокий выход по току (95-100%) и высокую скорость осаждения. Электролиты обладают хорошей выравнивающей способностью, особенно в присутствии органических добавок – производных пиридина, гидразина, некоторых красителей.

При использовании кислых электролитов не удается получить прочно сцепленных медных осадков непосредственно на стальных изделиях из-за контактного выделения меди. Однако при введении в такие электролиты органических добавок, тормозящих процесс контактного обмена, можно получить осадки, прочно сцепленные со сталью. В промышленности перед меднением стальных изделий в кислых электролитах на них наносят подслой никеля толщиной 0,3 - 0,5 мкм.


Состав сульфатных электролитов и режим осаждения:

^ Состав электролита (г/л)

и режим осаждения

Электролит №1

Электролит №2

Электролит №3

Сульфат меди

200-250

200-250

180-250

Хлорид натрия

-

0,06-0,09

-

Серная кислота

50-70

40-60

30-50

Соляная кислота

-

-

0,01-0,02

Блокообразующая добавка

-

Зависит от добавки.

-

Температура, 0С

18-25

18-25

18-25

Катодная плотность тока, А/дм2

1-2

3-5

2-3


Состав фторборатных электролитов и режим осаждения:

^ Состав электролита, г/л

Электролти №4

Электролит №5

Фторборат меди

35-40

220-250

Кислота борфтористоводородная свободная

15-18

2-3

Кислота борная

15-20

15-16

Температура, 0С

18-25

60

Катодная плотность тока, А/дм2

До 10

До 30


Электролит №1 – стандартный сернокислый, при перемешивании сжатым воздухом или механическим способом катодную плотность тока можно поднять до 6-8 А/дм2. Качество и мелкозернистость осадков, получаемых из этого электролита, повышаются при введении 7-10 мл/л этилового спирта.

Электролит №2 – используется для осаждения блестящих медных покрытий, обладает выравнивающим действием, требует высокой чистоты компонентов.

Электролит №3 – применяется для осаждения блестящих покрытий на детали несложной конфигурации.

Электролиты №4, 5 – фторборатные, используются для осаждения толстых слоев меди. Перемешивание, как правило, производят сжатым воздухом или механической мешалкой.


^ Меднение в щелочных электролитах.


Составы цианидных электролитов и режимы осаждения:

^ Состав электролита (г/л)

и режим работы

Электролит №1

Электролит №2

Электролит №3

Электролит №4

Цианид меди

40-50

25-30

25-30

100-120

Цианид натрия

45-55

55-70

35-40

135

Карбонат натрия

10-15

-

20-30

-

Едкий натр

3-5

4-5

До pH = 12,5

25-30

Тартрат калий-натрия

-

-

45-50

-

Роданид натрия

-

-

-

15-20

Температура, 0С

40-45

18-25

55-70

70-80

Катодная плотность тока, А/дм2

До 1,5

0,3-0,6

1,5-6,0

1,0-4,0


Электролит № 1 – один из самых распространенных в промышленности.

Электролит № 2 – применяется для предварительного меднения стальных изделий.

^ Электролиты № 3,4 – высокопроизводительные цианистые электролиты меднения.

Во всех цианистых электролитах отношение анодной поверхности к катодной рекомендуется поддерживать равным 2:1. Применение реверсивного тока при использовании цианистых электролитов приводит к увеличению блеска и понижению пористости покрытий.

Основное достоинство цианистых электролитов меднения – высокая рассеивающая способность, мелкозернистость осадков и возможность непосредственно осаждать медь на стальные изделия. Главные недостатки – токсичность, невысокая устойчивость, низкий выход по току, малая скорость осаждения.


Из нецианистых щелочных электролитов меднения наибольшее распространение получили пирофосфатные электролиты.


Составы пирофосфатных электролитов и режимы работы:

^ Состав электролита (г/л)

и режим работы

Электролит №1

Электролит №2

Электролит №3

Электролит №4

Сульфат меди

30-50

80-90

1.0-2.5

45-55

Пирофосфат натрия

120-180

-

-

200-240

Гидрофосфат натрия

70-100

-

-

-

Пирофосфат калия

-

350-370

80-120

-

Нитрат аммония

-

20-25

-

-

pH

7,5-8,9

8,5

-

7-8

Температура, 0С

20-30

50-55

18-25

55-65

Катодная плотность тока, А/дм2

0,3-0,4

0,5

1-3

0,3-0,8


Электролит № 1 – наиболее часто применяемый в промышленности, требует при работе отношения катодной площади к анодной, равного 1:3. При нанесении покрытий на сталь, детали следует опускать в электролит под током, кроме того, в начале электролиза следует дать «толчок тока» в течении 20-50 секунд.

Электролит № 2 – применяется для меднения стали и цинковых сплавов.

Электролит № 3 – применяется для предварительного меднения алюминиевых сплавов.

Электролит № 4 – применяется для непосредственного меднения алюминиевых сплавов.

По рассеивающей способности пирофосфатные электролиты не уступают цианистым. Микротвердость и внутренние напряжения осадков, полученных в этих электролитах, существенно не отличаются от тех, что получены в цианистых.

Недостатки пирофосфатных электролитов – неустойчивость и недостаточная адгезия получаемых из них покрытий со сталью. Чаще всего применяются для нанесения меди на алюминиевые сплавы, а также при металлизации диэлектриков.
^ 1.2 Никелевые покрытия.

Никель – серебристо-серый твердый металл с едва заметным желтоватым блеском. Его можно равномерно наносить внутрь углублений, глухих отверстий и полостей. Он не накапливается на краях и имеет очень высокую износостойкость. Разновидности никеля с более высоким содержанием фосфора имеют исключительную устойчивость к коррозии. Никель часто используется в качестве металлической подложки благодаря своим выравнивающим, сглаживающим и изолирующим свойствам. Он повышает устойчивость металлов к «агрессии» со стороны таких солей как цианид меди или серебра. Как уже было сказано, никель – твердый металл с низкой пластичностью. Поэтому он не рекомендуется в тех случаях, когда требуется обеспечить определенную гибкость покрытия.

Различают 2 вида покрытия никелем – химическое и электрохимическое.


^ Химическое никелирование - применяют для покрытия никелем деталей любой конфигурации. Химически восстановленный никель обладает высокой коррозионной стойкостью, большой твердостью и износостойкостью, которые могут быть значительно повышены при термической обработке (после 10-15 мин. нагрева при температуре 400 °С твердость химически осажденного никеля повышается до 8000 МПа). При этом возрастает и прочность сцепления. Никелевые покрытия, восстановленные гипофосфитом, содержат до 15% фосфора. Восстановление никеля гипофосфитом протекает по реакции:

NiCl2 + NaH2PO2 + H2O → NaH2PO3 + 2HCl + Ni

Одновременно происходит гидролиз гипофосфита натрия. Степень полезного использования гипофосфита принимают около 40%.

Восстановление никеля из его солей гипофосфитом самопроизвольно начинается только на металлах группы железа, катализирующих этот процесс. Для покрытия других каталитически неактивных металлов (например, меди, латуни) необходим контакт этих металлов в растворе с алюминием или другими более электроотрицательными, чем никель, металлами. Для этой цели используют активирование поверхности обработкой в растворе хлористого палладия (0,1 - 0,5 г/л) в течение 10-60 с. На некоторых металлах, таких, как свинец, олово, цинк, кадмий, никелевое покрытие не образуется даже при использовании метода контактного нанесения и активирования. Химическое осаждение никеля возможно как из щелочных, так и из кислых растворов. Щелочные растворы характеризуются высокой стабильностью и простотой корректировки.


Состав раствора и режим никелирования:

^ Состав электролита (г/л) и режим работы

Электролит щелочной

Никель хлористый

20-30

Натрия гипофосфит

15-25

Натрий лиомннокислый

30-50

Аммоний хлористый

30-40

Аммиак водный 25%

70-100 мл/л

pH

8-9

Температура, 0С

80-90

Скорость осаждения

10-15 мкм/час

Покрытия, полученные в кислых растворах, отличаются меньшей пористостью, чем из щелочных растворов (при толщине выше 12 мкм покрытия практически беспористые). Из кислых растворов химического никелирования рекомендуется следующий состав и режим никелирования:


^ Состав электролита (г/л) и режим работы

Электролит кислый

Никель сернокислый

20-30

Натрий уксуснокислый

10-20

Натрия гипофосфит

20-25

Тиомочивина

0.03

Кислота уксусная (ледяная)

6-10 мл/л

pH

4,3-5,0

Температура, 0С

85-95

Скорость осаждения

10-15 мкм/час


Химическое никелирование осуществляют в стеклянных, фарфоровых или железных эмалированных ваннах. В качестве материала подвесок применяют углеродистую сталь.


^ Гальваническое никелирование - позволяет получать яркие блестящие декоративные покрытия. В зависимости от толщины покрытия они обеспечивают различные степени антикоррозионной защиты, хорошую устойчивость поверхности к истиранию и невысокий коэффициент температурного расширения. Прочность на растяжение и жесткость при этом относительно низкие, а внутреннее напряжение - сравнительно высокое. Поэтому такие покрытия не рекомендуется использовать для технических целей, предполагающих возможное изгибание и деформацию детали.

^ Сульфатные электролиты никелирования.

В практике гальваностегии наиболее распространены электролиты на основе сульфата никеля, поскольку эта соль очень хорошо растворима в воде (до 400 г/л).

В качестве депассиваторов анодов в эти растворы вводят хлорид никеля, который препятствует запассивированию анодов и прекращению электролиза. В роли буферного соединения чаще всего используют борную кислоту. Можно так же использовать соли уксусной кислоты. Для электролитов с низким значением pH более эффективны добавки буферных соединений в виде фторида натрия и других фторидов.

Сульфатные электролиты никелирования имеют высокий выход по току: 90-100%

Составы электролитов для матового никелирования и режимы работы:

^ Состав электролита (г/л) и режим работы

Элект-т № 1

Элект-т № 2

Элект-т № 3

Элект-т № 4

Элект-т № 5

Элект-т № 6

Никеля сульфат

140-200

150-200

140-150

300-350

400

240

Никеля хлорид

30-40

-

-

45-60

-

30

Натрия хлорид

-

10-15

5-10

-

-

-

Борная кислота

25-40

25-30

25-30

30-40

25-40

-

Натрия сульфат

60-80

40-50

40-50

-

-

-

Магния сульфат

-

50-60

25-30

-

-

-

Натрия фторид

-

-

-

-

2-3

-

Янтарная кислота

-

-

-

-

-

30

Натрия лаурилсульфат

-

-

-

-

-

0,05-0,1

pH

5,2-5,8

5,0-5,5

5,0-5,5

1,5-4,5

2-3

2,5-3,5

Температура, 0С

20-55

20-30

20-35

45-65

50-60

50-60

Катодная плотность тока, А/дм2

0,5-2,0

0,5-2,0

0,5-2,0

2,5-10

5-10

5-30


Электролит № 1 - предусмотрен ГОСТ 9.305-84.

Электролиты № 2, 4 – для стационарных ванн.

Электролит № 3 – для колокольных и барабанных ванн.

Электролит № 6 – для получения осадков никеля при высоких плотностях тока.


Для получения блестящих никелевых покрытий применяют специальные блескообразующие добавки, которые в свою очередь обладают эффектом микровыравнивания катодной поверхности, делая ее относительно ровной и блестящей. Так же блескообразующие добавки понижают питингообразование, улучшая тем самым качество получаемого покрытия.


Составы электролитов для блестящего никелирования и режимы работы:

^ Состав электролита (г/л)

и режим работы

Элект-т № 1

Элект-т № 2

Элект-т № 3

Элект-т № 4

Элект-т № 5

Элект-т № 6

Никеля сульфат

250-300

250-300

100-350

200-250

250-300

250-300

Никеля хлорид

50-60

-

30-200

-

30

-

Натрия хлорид

-

10-15

-

10-15

-

10-15

Борная кислота

25-40

30-40

30-50

30

30

25-40

Натрия фторид

-

-

-

-

-

5-6

1,4-бутиндиол

0,2-0,5

0,2-3,0

-

0,2-0,3

-

-

Сахарин

0,7-1,2

-

0,3-2,0

-

1-2

-

Фталимид

0,08-0,12

-

-

-

-

-

Формальдегид

-

-

-

-

-

0,4-0,8

Хлорамин Б

-

1-2

-

-

-

-

Кумарин

-

-

-

-

0,2-1,0

-

Пропаргиловый спирт

-

-

-

-

0,056-0,112

-

Паратолуолсульфамид

-

-

2,0

-

-

-

2,6-нафталиндисульфокислота

-

-

-

-

-

2-4

1,5-нафталиндисульфокислота

-

-

-

1,5-2,0

-

-

Моющее средство «Прогресс»

-

0,1-0,2

0,1-0,2

0,1-0,2

-

-

Сульфонол

-

-

-

-

-

0,015

НИБ-3, мл/л

-

-

0,3-10,0

-

-

-

Выравнивающая композиция

-

-

0,03-0,15

-

-

-

pH

4-5

4-5

3-5

4,5-,5,5

4,0-4,5

5,8-6,0

Температура, 0С

55+(-5)

50+(-5)

50-60

45+(-5)

40-60

40-50

Катодная плотность тока, А/дм2

3-8

2-5

2-8

2-4

1-10

3-5,0


^ Электролиты № 1-5 - обладают выравнивающим действием.

Электролит № 6 - содержит две выравнивающие добавки и обладает высокой выравнивающей способностью.


Все добавки, входящие в состав никелевых электролитов, за исключением кумарина, растворяются в подогретом электролите или горячей воде. Кумарин растворяется в ледяной уксусной кислоте или борной кислоте в соотношении 1:4.

Большинство электролитов блестящего никелирования содержат серосодержащие добавки. Это приводит к снижению коррозионной стойкости блестящих никелевых покрытий по сравнению с матовыми, механически полированными осадками, полученными из электролитов без добавок.


^ Фторборатные электролиты никелирования.

Эти электролиты обладают хорошими буферными свойствами и большей устойчивостью по сравнению с некоторыми сульфатными электролитами никелирования. Выход по току в этих электролитах достигает 100%. Осаждение можно вести при высоких плотностях тока – до 20 А/дм2.


Состав раствора и режим осаждения:

^ Состав электролита (г/л) и режим работы

Электролит

Фторборат никеля

300-400

Хлорид никеля

10-15

Борная кислота

10-30

pH

2,7-3,5

Температура, 0С

10-20

Катодная плотность тока, А/дм2

10-15


Электролит выделяется высокой интенсивностью процесса, меньшей напряженностью и большей эластичностью осадков (по сравнению с сульфатными электролитами), что определяет целесообразность его применения в гальванопластике. Микротвердость осадков, полученных из данного электролита, достигает 3,0 - 3,5 ГПа.


^ Сульфаматные электролиты никелирования.

Сульфаматные электролиты образуют покрытия с минимальными внутренними напряжениями, поэтому их применяют для нанесения толстых слоев осадков никеля в гальванопластике, а так же при металлизации диэлектриков по проводящему слою. Выход по току 100%.


Состав раствора и режим осаждения:

^ Состав электролита (г/л) и режим работы

Электролит

Сульфамат никеля

300-400

Хлорид никеля

10-15

Борная кислота

25-40

Сахарин

0,5-1,5

Лаурил (додецил) сульфат натрия

0,1-1,0

pH

3-4,5

Температура, 0С

40-55

Катодная плотность тока, А/дм2

1-12



^ Черное никелирование.

Процесс черного никелирования заключается в получении покрытий черного цвета. Покрытие обладает более высокой твердостью и прочностью по сравнению с оксидными пленками и широко используется для отделки различных изделий. Толщина слоя черного никелирования обычно не превышает 0,5-0,7 мкм. Осадки обладают не высокой коррозионной стойкостью и не высокой адгезией к поверхности стальных изделий, поэтому предварительно необходимо нанесение на деталь медного, никелевого или цинкатного покрытия.


Составы растворов и режим осаждения:

^ Состав электролита (г/л)

и режим работы

Электролит

№1

Электролит

№2

Электролит

№3

Электролит

№4

Никеля сульфат

50

75

50

50

Цинка сульфат

25

25

25

25

Никель-аммония сульфат

-

45

-

-

Аммония сульфат

15

-

15

15

Калия роданид

32

-

25

30

Натрия роданид

-

15

-

-

Борная кислота

-

25

-

-

Натрия ацетат

-

-

-

15

Лимонная кислота

-

-

2

-

pH

4,5-5,5

5,6-5,9

5,2-5,5

4,5-5,5

Температура, 0С

18-25

40-50

18-25

30-40

Катодная плотность тока, А/дм2

0,1-0,15

1,0-1,3

0,1

0,1-0,3


Чтобы предупредить пассивирование катодных контактов необходимо протравливать их в 50% растворе серной кислоты после каждой загрузки. Для повышения коррозионной стойкости черные никелевые покрытия необходимо промасливать или покрывать бесцветным лаком.

^ 1.3 Цинкатные покрытия.

Цинк - металл светло-серого цвета, твердость цинковых покрытий низка и колеблется от 0,4 до 2,0 ГПа в зависимости от природы электролита и условий осаждения. В сухом воздухе цинк и цинковые покрытия высокостойки, во влажном воздухе и пресной воде покрываются белой пленкой карбонатных и оксидных соединений, защищающих цинк от дальнейшего разрушения. Цинк быстро разрушается кислотами и концентрированными щелочами, легко реагирует с сероводородом и сернистыми соединениями. Цинковые покрытия применяют для защиты от коррозии деталей, работающих в различных условиях эксплуатации.


^ Сульфатные электролиты и сульфатно-хлоридные электролиты.

Сульфатные кислые электролиты просты по составу, стабильны в работе и не требуют специальной вентиляции и подогрева. Выход по току в этих электролитах составляет 96-98 %. Осадки имеют сравнительно грубокристаллическую структуру, их рассеивающая способность низка, поэтому в таких электролитах покрывают только детали простых конфигураций.


Составы растворов и режим осаждения:

^ Состав электролита (г/л)

и режим работы

Элект-т №1

Элект-т №2

Элект-т №3

Элект-т №4

Элект-т №5

Элект-т №6

Элект-т №7

Цинк сернокислый

200-300

200-250

215-430

200-250

25-40

380

350

Алюминий сернокислый

20-30

20-30

30-35

25-30

-

-

-

Аммоний уксусный

-

-

-

-

80-100

-

-

Натрий сернокислый

50-100

50-100

50-100

-

-

70

-

Соль натриевая 2,6-дисульфонафталиевой кислоты

-

-

2-4

-

-

-

-

Кислота борная

-

-

-

25-30

-

-

-

Аммоний хлористый

-

-

-

-

200-220

-

-

Аммоний сернокислый

-

-

-

-

-

-

30

Декстрин

-

10

-

8-10

-

-

-

Блескообразователь ДЦ-У

-

-

-

0,5-1,0

-

-

-

Уротропин

-

-

-

-

20-25

-

-

Блескообразователь У-2

-

-

-

1,0-1,5

-

-

-

Диспергатор НФ-Б, мл/л

-

-

-

-

6-8

-

-

Препарат ОС-20

-

-

-

-

4-5

-

-

pH

3,5-4,0

3,6-4,4

3,5-4,4

4,0-4,2

7,5-8,2

3-4

3-4,5

Температура, 0С

18-25

15-30

18-20

15-30

20-30

55-65

45-55

Катодная плотность тока, А/дм2

1-3

1-4

3-8


1-3

1-3

25-40

10-60

Скорость осаждения, мкм/мин

0,2-0,65

0,2-0,9

0,6-1,0

0,2-0,6

0,3-0,85

4,5-8,5

1,8-9,0


В сульфатных электролитах при повышении температуры качество осадков ухудшается. Так же электролиты нуждаются в перемешивании и периодической фильтрации, с целью удаления шлама и поддержания чистоты электролита.

Электролиты данного класса отличаются низкой рассеивающей способностью.

^ Электролиты № 1 и № 2 применяют для осаждения матовых покрытий.

Электролиты № 3 и № 4 – для получения блестящих покрытий

Электролиты № 6 и № 7 – для покрытия полосы и проволоки.

Электролит № 5 – сульфатно-хлоридный, данный тип электролитов применяется для покрытия деталей со средним рельефом. Рассеивающая способность подобных электролитов выше, чем у сульфатных, а покрытия получаются полублестящие.


^ Фторборатные электролиты.

Состав и режим осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы

Электролит

Цинка фторборат

250-300

Аммония фторборат

25-35

Аммония хлорид

25-30

Солодковый корень (экстракт)

0,5-1,0

Борфтористоводородная кислота

До pH 1-3

Температура, 0С

35-40

Катодная плотность тока, А/дм2

До 5


Рассеивающая способность фторбористоводородного электролита выше, чем у сульфатных. Эти электролиты используются для покрытия деталей простой и средней сложности конфигурации. Вход по току достигает 96-98%.


^ Цианистые электролиты.

Рассеивающая способность в цианистых электролитах максимальна среди других типов электролитов цинкования, но ввиду низкого выхода по току, порядка 75% проявляется высокое наводораживание изделий из стали.


Составы и режимы осаждения:

^ Состав электролита (г/л) и режим работы

Электролит №1

Электролит №2

Электролит №3

Электролит №4

Оксид цинка

10-18

20-45

40-45

4-10

Цианид натрия

20-30

50-120

80-90

15-40

Едкий натр

50-70

50-100

70-85

8-24

Сульфид натрия

0,5-5,0

0,5-5,0

0,5-5,0

-

Глицерин

0,5-1,0

-

-

-

Блескообразователь БЦУ, мл/л

-

6-10

3-4

-

Температура, 0С

15-30

15-30

15-30

25-40

Катодная плотность тока, А/дм2

0,5-2,0

1-3

1-6

0,5-2,0


При работе с цианистыми электролитами стоит уделить особое внимание вытяжным системам и системам фильтрации воздуха в помещении.


^ Пирофосфатные электролиты.


Составы и режимы осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы

Электролит №1

Электролит №2

Электролит №3

Цинка сульфат

50-60

70-80

35-40

Натрия пирофосфат

180-200

-

-

Калия пирофосфат

-

260-300

140-160

Калия фторид

5-10

-

-

Аммония гидрофосфат

16-20

-

-

Натрия гидрофосфат

-

-

50

Калия цитрат

-

15-20

-

Декстрин

3-5

-

10

pH

8,0-8,3

10,0-10,5

11,2-11,6

Температура, 0С

50-55

50-55

15-30

Катодная плотность тока, А/дм2

1-3

1-3

0,3-1,0


Рассеивающая способность пирофосфатных электролитов чуть ниже чем у цианистых, при этом они менее токсичны для человека. Выход по току составляет около 95%.

^ 1.4 Хромирование. Блестящие хромовые покрытия.

Хром – метал серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. До хрома ни один элемент периодической системы не выделяется электролизом из водных растворов. Хром относиться к числу наиболее легко пассивирующихся металлов. Электролитический хром отличается исключительно мелкокристаллической структурой. Наименьшими размерами обладают кристаллы блестящего хрома. Блестящие хромовые покрытия применяются для защитно-декоративной отделки металлоизделий (в этом случае хром наноситься на подслой из меди и никеля) для увеличения отражательной способности, для покрытия пар трения деталей для предания им высокой износостойкости и др. Толщина слоя для защитно-декоративного хромирования составляет 0,3-1,5 микрона.


^ Стандартный электролит хромирования.

Основной электролит для осаждения хрома содержит всего два компонента: хромовый ангидрид и серную кислоту. Массовое соотношение между этими компонентами должно быть 100:1. При таком соотношении достигается наиболее высокий выход по току. Это важно, поскольку процесс хромирования отличается очень низким выходом