3 Фосфат қабықшасының қорғаныс қасиетін жоғарылату

Ол хром қосылыстары ерітіндісінде өңдеу, майлау, гидрофобизирлеу және бояу арқылы жүргізіледі .

Фосфатталған бұйымдарды өңдеу келесі ерітінді құрамында жүргізіледі:

Na₂ Cl₂ O₇ -80 – 100 г/л

t = 50 – 80⁰ C

τ = 5 – 10 мин

бұдан кейін жуылады, және 100 -110⁰ С –та кептіріледі [28].

Фосфатталған бұйымдарды майлау авиация майымен жүргізіледі 100 – 110⁰ С-қа дейін қыздырылған. Осы мақсатта сонымен қатар, органика ерітінділеріндегі май ерітіндісі немесе бөлме температурасындағы эмульсия қолданылады.

Фосфатталған бұйымдарды коррозиядан қорғау мақсатында оларды бояйды.

Фосфат қабықшасының қорғаныс қасиетін жоғарлату үшін гидрофобизирлеу қолданылады, ол бұйымның аудан бетінде гидрофобты суды итеретін қабықшаның түзілуі. Бұл мақсат үшін әртүрлі кремнийорганикалық қоспалар қолданылады. Оларға метил және этилгидрополисилоксандар жатады.

Бақылау сұрақтары:

1. Фосфат қаптамасының түзілу механизмі.

2. Фосфат қаптамасында қолданылатын ерітінді құрамы.

2. Ерітінді құрамының фосфат қаптамасына әсері.

3. Қабықша сапасына фосфат қаптамасының процес режимінің әсері.

4. Түсті металдарды химиялық фосфаттау.

5. Фосфат қабықшасының қорғаныс қасиетін жоғарылату.

6. Фосфатталған бұйымдарды коррозиядан қорғау мақсатында қандай әдіс қолданылады?

7. Никель және оның балқымаларын фосфаттау үшін қандай ерітінді құрамы қолданылады?

8. Фосфаттаудағы «Мажеф» препаратының құрамы және қолданылуы.

Дәріс 23. Композициялық және көп қабатты жабындар. Композициялық қаптаманың алыну процесі.

Жоспары:

1. Композициялық және көп қабатты жабындар.

2. Композициялық қаптаманың алыну процесі.

3. Екінші фаза заттарының қасиеттері.

4. Суспензиялардың физика-химиялық қасиеттері.

1. Композициялық және көп қабатты жабындар. Композициялық (үйлестірілген) электрохимиялық жабындар екінші фаза деп аталатын ұсақ инертті бөлшектердің көлемді санын енгізуден тұратын металл тұнбалары ретінде көрінеді. Композициялық электрохимиялық жабындар арналуына байланысты екінші фаза ретінде әралуан заттар мен қосылыстарды пайдлаанады. Үйлестірілген жабындар басқа материалдар қасиеттерімен бірге гальванды жабындар қасиеттерін біріктіру жолымен бұйымның беткейлік қасиетін жақсартуға мүмкіндік береді. Сонымен техникада тозуға тұрақты және қатты композициялық жабындар пайдаланылады:

-никель-алмаз;

-никель карборунд;

-никель-корунд;

-үйкелудің төмендетілген коэффициенті өздігінен майдаланатын жабын;

-никель-молибден сульфиді;

-мыс-графит;

-никель-кремний карбиді немесе вольфрам термотұрақты жабындары;

-корррозияға қарсы жабындар.

Екінші фазадағы ұнтақтар көбінесе 0,1-1 өлшемде болады және олар электролитте металдың электрлі тұнбалануы үшін енгізіледі және ол жақта ілінген жағдайында ұсталып тұрады.

Металдың электрлік тұнбалануы механизмі екінші фазаның қатысуында электролитті сығымдалған ауа немесе механикалық қозғағыштармен араластыру кезінен тұрады, сондай-ақ электрофоретикалық құбылыстардың екінші фаза бөліктеріндегі есебінен катодқа түседі, оған жабысады және электростатикалық тартылыс есебінен ұсталып тұрады. Бөлшектер тұнбаланушы металдармен бірге өсе түседі және жабынға бекітіледі. Алынған композициялық электрохимиялық жабындар 10 пайызға дейінгі екінші фазаға ие болады. Көбінесе композициялық электрохимиялық жабындардың қасиетін жақсарту үшін жүйелі термикалық өңдеуге ұшыратады.

Бұйымдарға қорғанысты-сәндік және арнайы қасиеттер беру үшін көбінесе әралуан металдардан көпқабатты жабындарды немесе бір метал қабатынан, дегенмен әралуан физико-механикалық және коррозияға қарсы қасиеттерге ие жабындарды пайдаланады.

Сәндік мақсаттар үшін көбінесе мыс - никель – хром үйлестірілуін пайдаланады. Жабындағы мыс пен никельдің кезектестірілуі коррозиялық үлкен қорғанысты қамтамасыз етеді деп саналады, бұдан басқа мыс қабаты тізбектелу беріктігін жақсартады және жиынтық жабынның қорғаныстық қасиетін сақтау кезінде аса зәру болып табылатын никельді барынша өңдеуге мүмкіндік береді. Хром қабаты қорғанысты сәндік мақсаттарда беткейлік қаттылық береді және ұзақ уақыт бойынан бұйымның жарқырауық түрін сақтайды. Әдетте мысты және никельді қабаттар жуандығы көпқабатты жабында 20 мкм жуықты құрайды. Хромды жабын жуандығы елелулі түрде аз және 0,25-2 мкм аралығынан табылады.

Сәндік мақсаттарда хромның жіңішке қабатын мырышты жабындарға жүргізуге болады. Өз кезегінде мыс және никельді жабындар көбінесе екі қабаттан тұрады. Электрлік тұнбаландырылуы кезінде құрышқа бастапқыда жақсы жабысуды қамтамасыз ететін электролиттегі мыстың жұқа қабатын жүргізеді, ал одан кейін негізгі қабатты теңестірілуі мен беткей жалтырауын қамтамасыз ететін электролиттен жетілдіреді.

Соңғы уақыттарда көпқабатты никельді жабындарды кеңінен пайдаланады, олар никельді қабат ішінде жүзеге асырылатын электрохимиялық қорғанысты және никельдің қабатының әралуан құрылымымен байланысты механикалық қорғанысты қамтамасыз ету салдарынан барынша жоғары қорғанысты қасиеттермен ерекшелене түседі. Никельдің көпқабатты жабындарына бей-никель три-никель және силь-никель жабындары жатқызылады.

Екіқабатты никельдендіру кезінде никельдің төменгі маттық немесе жартылай жарқырауық қабатына күкірт маңыздылығындай емес теңестіруші қоспаларға ие электролиттерден қабат жүргізеді; бұл қабаттың жуандығы тұтас тұнба жуандығының 80 пайызын құрайды. Жоғарғы жарқырауық қабат күкірт маңыздылығындағы жылтырақтық түзетін қоспаларға ие электролиттерден тұнбаланады. Бұл қабат 0,08-0,1 пайызға дейінгі күкірт маңыздылығында болып табылады, сондықтан төменгі қабатпен салыстырғанда барынша кері потенциалды иеленеді. Нәтижесінде төменгі және жоғарғы қабаттар арасында гальваникалық бу түзіледі, бұл осы буда катод болып табылатын төменгі қабат коррозиясын тежейді (сурет 1).

Сурет 1. Көпқабатты жабындардың коррозиялық бұзылу сызбасы:

1-хром; 2-никель ( ); 3-жарқырауық никель ; 4-маттық никель.

Үш-никель жабыны бейникель жабынынан 0,1-0,2 пайыз күкірт маңыздылығындағы орташа үшінші қабатының бар болуымен ерекшеленеді. Бұл қабат никельдің жарқырауық және жартылай жарқырауық қабаттарын бөлістіріп тұрады және оның жуандығы 1-2 мкм құрайды. Күкірттің жоғарылатылған маңыздылығы нәтижесінде никельдің ортаңғы қабаты агрессивті орта мен қатынас жасауда (жабын тесіктерінде) төменгі қабатқа да жоғарғы қабатқа да қатынасында кері потенциалға иелене отырып, екі қабаттың да коррозиясын айрықша баяулатады (1 суретті қараңыз).

Бұл кезеңде белсенді анод ретінде қызмет ететін аралық қабат тесіктеріндегі коррозия жарқырауық және жартылай жарқырауық қабаттардың шекаралары маңайларында горизонтальды бағыттта таралады. Мәні бойныша 0,1 пайыз күкіртт маңыздылығындағы никельдің кез-келген жабыны осындай жабын болып табылады; оларда өлшемдері 0,01-0,02 мкм құрайтын ток өткізбейтін бөлшектерді (негізінен каолиннің үлкен саны маңыздалады). Силь-никельді сәндік қорғаныстық жабындағы хром жүргізілуінің алдындағы ортаңғы қабат ретінде қолданылады. Никельді жабында ток өткізбейтін енгізілімдердің үлкен саны бар болуы салдарынан хром қабатында 20 000 нан 50 000 дейінгі 1 см² көптеген ұсақ тесіктер, яғни микроұсақтесікті хромдар түзіледі. Мұндай жабында никельдің төменде жатқан қабатының коррозиясы коррозиялық микроэлементтерді түзудегі анод ретінде тұтас беткей бойынша тепе-тең жүреді және осылайша оның тереңдей енуі баяулайды. Силь-никель қабатының жуандығы 1-2 мкм құрайды.

2. Композициялық қаптаманың алыну процесі. Композициялық электрохимиялық қаптамаларды суспензиялардан алады, ол жоғары исперсті ұнтақтардың белгілі мөлшері қосылған электролиттер немесе электролитке гидрофобты сұйықтықтарды қосқанда түзілетін эмульсиялар.

Электр тогын қосқан кезде қапталатын ауданға бетіне металл тұнады (бірінші фаза немесе матрица) және ұнтақ бөлшектері (екінші фаза).

Комбинирленген электрохимиялық қаптамаларды (КЭҚ) көбінесе суспензиялардан алады бұл суспензияда қатты фазаның мөлшері 50-200 г/л, яғни 1-20 көлем %.

КЭҚ алу процесі суспензияларды тоқтаусыз араластыру жолымен алады, бұл кезде екінші фазаның мөлшері электролит көлемінде болады. Сондықтан тұнба тез түзіледі.

Сыйымдылығы кішірек ванналарда араластыру механикалық жолмен жүзеге асырылады, ал үлкен сыйымдылықтарды араластыру - ауа көмегімен немесе инертті газдармен жүзеге асады. Сонымен қатар суспензияларды тегіс араласытыру катодты айналдыру немесе электролитті циркуляция жасау арқылы жүзеге асырылады.

Шаңнан және басқа да ластағыштардан суспензияларды тазалау үшін әртүрлі сүзгіштер қолданылады. Сүзгіштерді таңдағанда сүзетін бөлшектердің өлшемдеріне байланысты таңдалынып алынады. Себебі сүзгіш қағаздан өнімдері 1-10 мкн аралығындағы бөлшектер өтеді, керамика сүзгішінен 01-0,4 мкн, мембранасы және электр сүзгіштерден 0,001-0,1 мкн. Электрохимиялық қаптамаларды комбирленген электрохимиялық қаптамалардың ерекшеліктері электролитке екінші фазаның болуында, бұл механикалық және антикоррозияның қасиеттері жақсарады.

3. Екінші фаза заттарының қасиеттері. Екінші фазаның заты ретінде қиын балқитын баридтер, карбидтер, интроидтер және силицидтер, графиттер және көміртекті материалдар, аброзифті ұнтақтар және жағылатын заттар қолданылады.

Абразивті ұнтақтардың ішінен КЭҚ алу үшін ақ электрокорунд көп қолданылады (корракс), қаттылығы 2300-2400 кгс/мм² және Al₂O₃ құрамды 96-99%.

Көп жағдайда электрокорунд, алунд (алоксит) қолданылады, қаттылығы 2000-2200 кгс/мм², құрамында электролитті ластайтын қоспалары көп (86-91% Al₂O₃ ). Сонымен қатар КЭҚ түзілуге жұмсалады.

Карборунд құрамында 95-97% SiC болады және оның екі сорты шығарылады. Жасыл (К3) және қара (К4) қаттылығы 3500 кгс/мм². Сонымен қатар бар карбиді (77-97% В₄С) қолданылады, қаттылығы эльбор және аллиоздан кейінгі (4000-5000 кгс/мм²).

4. Суспензиялардың физика-химиялық қасиеттері. Екінші фазаның бөлшектерін қосқан кезде иілгіштігі, электроөткізгіштігі және рН электролиттікіде өзгереді. Құрамында цилиндрлі және шар тәрізді бөлшектерді өткізбейтін “ү” электролиттердің салыстырмалы электрөткізгіштігін есептеу үшін, келесі эмпирикалық формула ұсынылады.

Ү=1-0,0178С+0,1С (14)

Көрсетілген теңдіктің дәлдігі тәжірибелік көрсеткіштермен дәлелденген. Токөткізгіш бөлшектері бар электролиттерге арналған теңдік, бұдан үлкендеу.

рН электролиттің суспензиясын дайындауда бөлшектерді жекелей ерітеді. Мысалы: СuO қабыршағы (пленка) немесе белгілі бір иондар мен қоспалардың адсорбциялану нәтижесінде өзгереді. Кейде қосымша қоспалар қосқанда және электролиттерге салыстырмалы түрде санағанда нейтралды бөлшекреді корунда қосса рН электролитті артады. Кейбір электролиттер химиялық жағынан тұрақсыз болу себебінен өзіміз қалағандай сапалы қорғау қабатын немесе КЭП ала алмаймыз.

Элекролиттің кейбір дисперленген заттары электродтарға, ең алдымен катодқа айналып кетуі мүмкін. Натрий сульфат ертіндісінде немесе сілтілі катодта салыстырмалы түрде жеңіл қалпына келетін «жағылатын» элекродтар-күміс оксиді, мыс, темір және кобальт пасталары салыстырмалы түрде оңай қалпына келеді. Олардың кейбіреулері концентрленген сілтілі ерітінділерінде ериді және сондықтан ионды күйден металл түрінде катодта разрядталуы мүмкін. CuO, NiO, U O, бөлшектерін ерітіндіде дисперленген Na SO , (рН 7)

Немесе Na SO+NaOH рH (14) тұндыруы немесе қайта қалпына келтіруі өте қиын. AgO бұл жағдайда күміске дейін қайта қалпына келеді де, катодтың бетіне бөлініп шығады; анодта AgO ұнтағы тұнады.

KCO (PH11) ерітіндісіндегі күміс катодының бетіне жағылған AgL, AgCN немесе AgS бөлшектері 650 және –160 –100мв тең немесе кері потенциялды мәнінде қайта қалпына келеді. Таза күмістің потенциялы –1,2в тең.

Дәріс 24. Композициялық қаптамасының физика-химиялық қасиеттері, ішкі кернеулері, электрлі қасиеттері.

Жоспары:

1. Композициялық қаптамасының физика-химиялық қасиеттері.

2. Композициялық қаптамасының ішкі кернеулері, электрлі қасиеттері.

1. Композициялық қаптамасының физика-химиялық қасиеттері. Керметтер типіндегі композициялы электрохимиялық қаптамалар оксидтер, карбидтер, нитридтер, боридтердің қосылуымен түзілген таза қаптамалармен салыстырғанда, жоғары қаттылыққа және тұрақтылыққа ие. Таза қаптамалардың қаттылығы мен жылтырлығын жоғарылатқан сайын химиялық тұрақтылығы мен электр өткізгіштігі төмедейді. Таза гальваникалық балқымаларда, жай қаптамалармен салыстырғанда олардың қаттылығы жоғары, электр және жылу өткізгіштігі төмен, сонымен қатар олардың алынуы технологиялық қатардың қиындықтарымен байланысты.

Зерттеулердің нәтижесі бойынша, корундты қосқан кезде көп қаптамалардың қаттылығының жоғарылағандығы байқалады, мысалы:

Қаптама негізі Fe Co Zn Ag Cd Sn Au

микроқаттылығының 100-300  110 10 40-70 12-30 8 20-05 өзгеруі кгс/мм².

Сонымен қатар, «жұмсақ» қоспалар да кездеседі, олар комбинирленген электрохимиялық қаптаманың қаттылығын өзгертпейді. Бұларға жататындар : Fe- HoS₂ , Cu- графит, Cu-MoS₂ , Zn –Ni.

Бұл қоспалар корудтан әлдеқайда жұмсақ, бірақ олар матрицада структуралық өзгерістер жүргізбейді.

КЕҚ-ның тұрақтылығы таза қаптаманың тұрақтылығынан бірнеше есе жоғары.

Гальваникалық қаптаманың қаттылығын 10-20 пайызға жоғарылату, олардың тұрақтылығын да бірнеше есеге көтереді. Күміс қаптамасына корборундты, ал титан корбидін, вольфрам мен хромды - никельге қосқанда олардың бұзылуын оншақты есеге төмендетеді. Бірақ кейбір жағдайларда қаттылықты жоғарылатқан сайын, тұнбаның ішкі кернеулік немесе сынғыштығын жоғарылату мүмкіндігі пайда болады.

Бұл жағдай көбінесе органикалық қоспалары бар электролиттерден алынған қаптамаларда кездеседі.