3. Контроль качества продукции

1. Виды дефектов и брака

При контролировании гальванических покрытий по внешнему виду детали подразделяют на годные, дефектные и бракованные.

Дефектными считаются детали, требующие снятия недоброкачественного покрытия и нанесения нового, а также доработки без снятия покрытия, например обработка недополированных участков. К дефектам гальванических покрытий относят подгар, отслоение, шелушение т.д. Дефекты электрохимических покрытий возникают по следующим причинам: плохая подготовка поверхности, нарушение режима процесса осаждения, неправильный состав электролита, чрезмерное загрязнение электролита, неправильное расположение деталей по отношению к электродам (таблица 1).

Таблица 1 Дефекты покрытий и способы их устранения [3]

Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Недостаточное сцепление покрытия с основой	Неудовлетворительная подготовка поверхности	Произвести повторную подготовку поверхности
Дендриты по краям детали	Повышенная катодная плотность тока	Снизить плотность тока
Зернистое осыпающееся покрытие	Отсутствие добавок, повышенная температура электролита	Профильтровать электролит
Отсутствие покрытия	Неправильный состав электролита, неполадки электрооборудования	Откорректировать электролит, устранить неполадки электрооборудования
Неравномерность покрытия в труднодоступных местах поверхности детали	Неравномерное расположение детали на подвесках	Изменить положение детали на подвесках

Бракованными считают детали, изготовленные не в соответствии с технической документацией. К браку гальванических покрытий относят перетравление, механическое повреждение, очаги коррозии, неоднородность проката, закатанная окалина, раковины, трещины, поры, расслоения, выявившиеся после травления, полирования, шлифования и других видов обработки.

3.2 Способы определения толщины покрытия

Определение толщины покрытий является одним из основных критериев соответствия покрытия техническим и экономическим требованиям. Выбор метода определения толщины зависит от многих факторов вида покрытия, точности измерения, допустимость разрушения покрытия или самой детали.

Так как толщина слоя покрываемого металла неодинакова в различных точках, то требуется определение не только средней толщины покрытия, но и минимальной толщины на определенных участках детали.

Методы контроля толщины покрытия делятся на разрушающие и неразрушающие.

1. Разрушающие методы

Капельный метод основан на растворении покрытия каплями раствора, наносимыми на поверхность детали и выдерживаемыми определенный промежуток времени.

Толщину покрытия определяют по числу капель, затраченных на растворение покрытия по формуле (3.1)[3]

H=H_n ∙ (n-0,05), (3.1)

где Н_n – толщина покрытия, снимаемого одной каплей раствора в течение заданного времени; n – число капель, израсходованных на растворение покрытия.

Данный метод применяется для измерения толщины покрытия на деталях больших размеров и определяет не среднюю, а местную толщину покрытий.

Метод прост, но дает значительную ошибку (при толщине 2 мкм и более до 30%), так как отдельные капли неравноценно растворяют металл.

Струйный метод является разновидностью капельного метода и основан на растворении покрытия раствором, подающимся на поверхность контролируемой детали в виде струи с определенной скоростью.

Толщину покрытия рассчитывают по времени, затраченному на растворение покрытия (формулы 3.2):

Н = Н_т ∙ τ, (3.2)

где Н_т – толщина покрытия, снимаемая за 1 с, мкм; τ – время, затраченное на растворение покрытия, с [3].

Для определения толщины покрытия применяют электроструйный прибор (рисунок 3.1). Прибор состоит из капельной воронки 6 с краном 7. К нижнему концу воронки с помощью резиновой трубки 8 присоединяют капиллярную трубку 9, из которой раствор подается таким образом, что при температуре 18-20 ˚С и постоянном давлении за 30 с из воронки вытекало (10 ±1) мл дистиллированной воды. Постоянное давление устанавливают с помощью стеклянной трубки 4, которая вставлена через пробку 3 в горлышко воронки и имеет отверстие 2 для поступающего в воронку воздуха. Нижний конец стеклянной трубки 4 должен находиться в растворе на расстояния (250±5) мм от конца капиллярной трубки.

Рисунок 3.1 Электроструйный прибор для определения толщины покрытия [3]

В пробку 3 вставлены термометр 1 и трубка 4, в закрытый конец которой впаяна платиновая проволока 5, связанная через источник тока с нульгальванометром, стрелка которого отклоняется при растворении покрытия и появлении основного металла или подслоя.

Деталь должна быть изолирована от металлического штатива, на котором установлен прибор, и распложена на расстоянии 4-5 мм от конца капиллярной трубки.

В случае криволинейной поверхности детали угол между поверхностью и осью капилляра равен (45±5)˚.

Данный метода предназначен для быстрого измерения местной толщины одно- и многослойных металлических покрытий, на плоских и цилиндрических поверхностях с площадью не менее 0,3 см². При этом профиль детали не должен препятствовать стеканию раствора.

Таблица 2 Растворы для измерения толщина покрытия методом струи согласно ГОСТ 9.302-88

Вид покрытия	Основной металл или метал подслоя	Номер раствора	Состав раствора			Признак окончания измерения
			Компоненты	Концентрация
				г/дм3	см3/дм3
Цинковое	Сталь	21	Аммонний азотнокислотный Медь сернокислая Кислота соляная 1 моль/дм3	70 7 -	- - 70	Появление розового пятна контактной меди
Кадмиевое	Сиаль, медь и ее сплавы, никель	22	Аммоний азотнокислотный Кислота соляная 1 моль/ дм3 Медь сернокислая	18 - 2	- 18 -	Появление розового пятна контактной меди, основного металла или металла подслоя
Медное	Сталь	23	Железо хлорное Медь сернокислая	300 100	- -	Появление розового пятна контактной меди или основного металла
	Никель, цинк и его сплавы					Появление основного металла
Никелевое	Сталь, алюминий и его сплавы	23	Железо хлорное Медь сернокислая	300 100	- -	Появление розового пятна контактной меди или основного металла
	Медь и ее сплавы, титан и его сплавы					Появление основного металла
Хромовое	Никель	24	Кислота соляная (плотность 1,19 г/см3) Кислота серная (плотность 1,84 г/см3) Железо хлорное Медь сернокислая Спирт этиловый	- - 60 30 -	220 100 - - 100	Появление основного металла
	Сталь					Появление розового пятна контактной меди

Кулонометрический метод основан на анодном растворении участка покрытия с калиброванной поверхностью стабилизированным током. Толщину рассчитывают по количеству электричества необходимого для снятия металла покрытия. Признаком окончания процесса служит скачок потенциала в момент обнажения основного металла.

Для определения толщины гальванопокрытий применяют гальванометрическую установку, схема которой показана на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 Схема кулонометричской установки для определения толщины гальванопокрытий: 1 – гальваническая ячейка, 2 – источник постоянного тока, 3 – миллиамперметр, 4 – вольтметр, 5 – выключатель, 6 – реверсирующий переключатель

Этим методом можно измерять толщину многослойных покрытий (от 0,1 до 100 мкм) с точностью ±10%.

Металлографический метод основан на определении толщины покрытия с помощью микроскопа на поперечном срезе детали.

Для измерения толщины покрытия изготавливают шлиф с поперечным разрезом покрытия. Плоскость покрытия должна быть перпендикулярна плоскости шлифа. Для предотвращения завалов кромок и для увеличения опорной поверхности шлифа его заливают легкоплавкими сплавами, оргстеклом, полистиролом. Далее срез должен быть отшлифован и отполирован. Обработка шлифа ведется под углом 45˚ к покрытию, а не вдоль или поперек покрытия во избежание «смазывания» металлов.

Металлографический метод применяется для измерения толщины одно- или многослойных металлических покрытий, но достаточно трудоемок и поэтому используется главным образом как арбитражный.