книги из ГПНТБ / Основы гальванотехники П. М. Вячеславов. 1960- 9 Мб

чае могут возникнуть затруднения при электроосажде­ нии металла. Кроме того, для ускорения процесса за­ тяжки формы металлом (в частности, при графитиро­ вании) к отдельным точкам поверхности подводят ток с помощью тонких медных проволочек.

Перед завешиванием форм в ванну поверхность проводящего слоя для лучшего смачивания обрабаты­ вают специальными растворами. Так, например, если проводящий слой нанесен на восковую или гипсовую форму путем графитирования, то форму перед затяж­ кой медью обрабатывают 50%-ным раствором этило­ вого спирта или смесью электролита со спиртом в от­ ношении 1:1.

Завешивание изделий в ванны рекомендуется про­ водить под током во избежание растравливания ме­ таллических проводящих пленок.

Первичное покрытие металлом по проводящему слою необходимо проводить в условиях, обеспечиваю­ щих осаждение металла с малыми внутренними напря­ жениями, так как в противном случае осадок может отстать от формы.

Для затяжки по проводящему слою применяют обычно слабокислые медные и никелевые электролиты. Так, при затяжке медью по серебряному проводящему слою, полученному химическим способом, рекомен­ дуется следующий состав электролита (в г/л):

Медный купорос . . . 150—200 Серная кислота .... 7—15 Этиловый спирт .... 30—50 мл

Режим работы: катодная плотность тока 1—2 а/дм2, температура 18—25°.

Для уменьшения внутренних напряжений в медном осадке рекомендуется вводить в электролит сегнетову соль.

В ваннах для первичного покрытия обычно отсут­ ствует перемешивание, и процесс ведут при малых плотностях тока. Поэтому нецелесообразно проводить последующее наращивание металла в этих условиях, так как оно было бы слишком длительным. Вот по­ чему после затягивания формы металлом в первой ванне ее переносят во вторую, более концентрирован­ ную, работающую с перемешиванием, а в некоторых

199

Глава XIX

ОКСИДИРОВАНИЕ И ФОСФАТИРОВАНИЕ

МЕТАЛЛОВ

1. Оксидирование черных металлов

Оксидирование представляет собой процесс полу­ чения окисных пленок на поверхности металлов хими­ ческим или электрохимическим методом.

Оксидирование стальных изделий применяют для защиты от коррозии при использовании их в легких условиях эксплуатации.

Химические способы оксидирования получили наи­ большее распространение. К ним относятся щелочное и кислое оксидирование. В первом случае обработка стали производится в горячем концентрированном рас­ творе едкой щелочи, содержащем окислители.

Рекомендуется следующий состав раствора (в г):

Режим работы: температура раствора при загрузке 138—140° С, при выгрузке 142—146° С, продолжитель­ ность оксидирования 20—60 мин.

Азотистокислые соли способствуют получению бле­ стящих пленок с синеватым оттенком. Толщина пленки составляет 0,8 —1,5 мк.

Увеличение концентрации щелочи приводит к по­ вышению толщины оксидной пленки на металле, но

201

при этом на поверхности пленки появляется краснобурый рыхлый налет гидрата окиси железа, ухудшаю­ щий ее свойства.

Для предотвращения образования красного налета гидрата окиси железа в раствор добавляют неболь­ шое количество желтой кровяной соли или циани­ стого калия. Продолжительность обработки зависит от требований, предъявляемых к пленкам. Декоратив­ ное оксидирование продолжается 30—40 мин. Для по­ лучения пленок, более стойких против коррозии, время увеличивается до 1,5—2 час. Поступающие на окси­ дирование изделия должны быть очищены от жиро­ вых загрязнений и следов коррозии.

После оксидирования необходима тщательная про­ мывка в воде: сначала в непроточной, а затем в про­ точной, иначе оставшиеся на металле соли могут способствовать его коррозии и ухудшить декоратив­ ный вид (белый налет).

Чтобы проверить качество промывки, на поверх­ ность изделия наносят 2—3 капли спиртового раствора фенолфталеина. В присутствии остатков щелочного раствора он окрашивается в розовый цвет. Для пол­ ного устранения щелочи целесообразно промывать детали в слабом растворе хромового ангидрида. По­ вышение стойкости оксидированных изделий против коррозии достигается обработкой их смазочными мас­ лами. С этой целью промытые изделия погружают на

в нагретое до 110—115° минеральное масло (машин­ ное, веретенное, трансформаторное или вазелиновое) и затем протирают ветошью.

Кислое оксидирование применяется при антикор­ розийной и декоративной обработке изделий из угле­ родистой и нержавеющей стали.

Образующаяся пленка не является чисто оксидной, так как помимо окислов железа она содержит фос­ фаты, в том числе фосфорнокислые соли кальция или бария. Толщина ее достигает 3 мк.

Бесщелочное, или кислое, оксидирование по срав­ нению со щелочным имеет некоторые преимущества;

202

продолжительность обработки изделий сокращается в 2—3 раза; сопротивление истиранию и коррозийная стойкость таких покрытий значительно выше оксид­ ных. Оксидно-фосфатные покрытия являются хорошим грунтом для лакокрасочных покрытий.

Состав раствора для бесщелочного оксидирования следующий (в г/л):

Ортофосфорная кислота................ 4—10 Азотнокислый кальций.................... 70—100 Перекись марганца........................ 10—20

Режим: обработка изделий производится при тем­ пературе кипения раствора около 100°С в течение 35—45 мин.

Процесс оксидирования сопровождается бурным выделением пузырьков газа. Прекращение выделения газа указывает на то, что формирование на металле оксидно-фосфатной пленки закончено и изделие можно выгружать из ванны.

При оксидировании легированной стали концентра­ цию ортофосфорной кислоты во всех растворах повы­ шают до 10—13 г/л. При содержании ортофосфорной кислоты менее 2 г/л защитные свойства пленки ухуд­ шаются.

Контроль раствора состоит в определении кислот­ ности и периодическом анализе на содержание нитра­ тов. Кислотность принято выражать в „точках", кото­ рые указывают на количество миллилитров 0,1 н. рас­ твора щелочи, пошедшего на титрование 10 мл рабочего раствора. Наименьшее количество свободной ортофос­ форной кислоты, при котором можно вести оксидиро­ вание, соответствует 3,5—4 „точкам". Для повышения кислотности на одну „точку" добавляют 1 г кислоты (считая на 1ОО°/о-ную ортофосфорную кислоту) на каж­ дый литр раствора.

Если на изделиях при оксидировании появляется белый налет, то для его удаления изделия периоди­ чески вынимают из ванны и промывают в воде, а за­ тем продолжают оксидирование.

Обработка изделий после бесщелочного оксидиро­ вания ничем не отличается от обработки после окси­ дирования в щелочных растворах.

Из неполадок необходимо отметить: неравномер­

203

ную окраску, которая обычно свидетельствует о пло­ хом обезжиривании; появление черного мажущего на­ лета — следствие повышенной концентрации свободной ортофосфорной кислоты; образование тонкой просве­ чивающей пленки с отдельными светлыми участками — результат уменьшения концентрации ортофосфорной кислоты ниже нормы.

2. Оксидирование цветных металлов

Из всех цветных металлов особенно широко рас­ пространено оксидирование алюминия и его сплавов, которые благодаря малому удельному весу, низкому электрическому сопротивлению и хорошим механи­ ческим свойствам находят широкое применение в раз­ личных отраслях промышленности.

Поверхность алюминия покрыта естественной окис­ ной пленкой толщиной в сотые доли микрона. Вполне понятно, что такая пленка не может служить надеж­ ной защитой против коррозии. С помощью химиче­ ского или электрохимического оксидирования можно значительно увеличить толщину пленки и улучшить ее физико-химические и механические свойства.

Метод химического оксидирования в промышлен­ ности не имеет широкого применения и используется главным образом для защиты труб и литых алюми­ ниевых деталей очень сложной формы, не содержа­ щих медь. Химическое оксидирование производится в слабо щелочных растворах, содержащих хроматы. Пленки, полученные таким путем, имеют толщину 2— 4 мк и значительно уступают по своим защитным свойствам пленкам, полученным анодным оксидиро­

Электрохимический способ оксидирования приме­ няют не только для защиты изделий от коррозии, но и для декоративной отделки поверхности металла, получения на ней фотоизображений, повышения изно­ состойкости, создания поверхностного электроизоля­ ционного слоя и слоя, обладающего высокой твердо­ стью.

204

В отечественной промышленности из всех сущест­ вующих способов наиболее широко применяется сер­ нокислотный способ оксидирования. Он экономичен, прост в выполнении и дает возможность применять как постоянный, так и переменный ток низкого напряже­ ния. Защитные свойства окисных пленок, полученных

Оксидирование постоянным током производят в электролите, содержащем 180—200 г/л серной кислоты

оксидирования 20—50 мин. При оксидировании на переменном токе концентрация серной кислоты в электролите снижается до 120—130 г/л. Режим ок­ сидирования: температура электролита 13—25°, плотность тока на одной штанге 1,5—2,8 а/дм2, напряжение на ванне 19—28 в, продолжительность 30—50 мин.

В тех случаях, когда возникает необходимость получения твердых износоустойчивых пленок, окси­ дирование ведут при пониженной температуре элек­ тролита.

Для предотвращения местного разогрева необхо­ димо охлаждать изделие в течение всего времени электролиза. Оксидирование производится в растворе, содержащем 200 г/л серной . кислоты. Температура электролита 1 —3°, анодная плотность тока 2,5 а/дм2, продолжительность оксидирования 4 часа. Напряже­ ние на ванне повышается от 23 в в начале процесса до 100 — 120 в в конце оксидирования. Кремнистые алюминиевые сплавы (силумины) рекомендуется окси­ дировать переменным током при температуре элек­ тролита около 0° С.

Детали из алюминия и его сплавов должны прой­ ти перед анодным оксидированием соответствующую подготовку, которая заключается в обезжиривании сначала органическими растворителями, а затем в ще­ лочном растворе.

Защитные свойства окисных пленок можно повы­ сить специальной обработкой, целью которой является закрытие или уменьшение пор в пленке. Поры умень­ шают обработкой окисных пленок горячей водой

205

(95—98°) в течение 30 мин. Заполнение пор плёнки производят путем взаимодействия некоторых хими­ ческих соединений с самой пленкой или с электро­ литом, находящимся в порах. Так, при обработке окисных пленок в растворе хлористого бария в порах осаждается нерастворимый сернокислый барий. Хоро­ шие результаты дает обработка оксидированных де­ талей в растворе хроматов. Для этого применяют раствор из 100 г/л двухромовокислого калия при температуре 92—98° С. Продолжительность обработки

20мин.

Декоративная отделка оксидированных изделий

производится окрашиванием их органическими краси­ телями или минеральными пигментами. Процесс окра­ шивания основан на способности оксидных пленок впитывать и удерживать в себе красящие вещества. Наиболее чистые тона можно получить на алюминии, его сплавах с магнием, марганцем, медью и на плаки­ рованном металле. Силумины образуют темную пленку

менее распространено, чем оксидирование в серной кислоте, так как этот способ отличается большой продолжительностью процесса, повышенной темпера­ турой электролита и требует применения более вы­ сокого напряжения.

Оксидирование в хромовой кислоте применяют главным образом для материала, имеющего плакировку, а также для изделий, имеющих клепаные соединения, узкие щели и зазоры. Объясняется это тем, что хро­ мовая кислота в отличие от серной не оказывает та­ кого разрушительного действия на металл. Состав электролита для оксидирования и режим работы:

троизоляционными свойствами применяют щавелево-

206

кислые электролиты, которые могут работать на по­

эматалирование алюминия. Он ведется в электролите следующего состава (в г/л):

необходимо перемешивание электролита (сжатым воз­ духом или механическое). Напряжение изменяется от 60 до 120 в, начальная плотность тока 3 а/дм2, катод — алюминий.

Образующаяся пленка напоминает эмалевое покры­ тие: она непрозрачна, светло-серого цвета, практиче­ ски беспориста и по твердости приближается к хрому. Кроме того, она обладает хорошими электроизоляци­ онными свойствами, коррозийноустойчива в атмосфер­ ных условиях, может окрашиваться красителями в раз­ личные цвета.

3. Фосфатирование металлов

Фосфатированием называется процесс получения на поверхности изделий пленки, состоящей из нерас­ творимых солей фосфорной кислоты. Чаще фосфати­ рование применяется для обработки стальных изделий, реже для алюминия, магния и цинка.

207

Образование фосфатной пленки происходит хими­ ческим путем. Толщина ее зависит от условий полу­ чения и колеблется в пределах 2 — 15 мк, а в некото­ рых случаях может достигать нескольких десятков микронов.

Ценные свойства фосфатного слоя определяют области его использования. Фосфатирование приме­ няется для: 1) защиты от атмосферной коррозии дета­ лей и изделий, от которых не требуется декоратив­ ного вида; 2) создания грунта перед нанесением лако­ красочных материалов; 3) межоперационной защиты от коррозии ответственных штамповок перед свар­ кой; 4) лучшей приработки сопряженных между собой деталей, работающих на трение; 5) уменьшения тре­ ния при обработке металлов давлением, волочением, накаткой резьбы и т. д.; 6) изоляции стальных участ­ ков поверхности изделий перед лужением, свинцева­ нием или цинкованием; 7) электроизоляции трансфор­ маторных, роторных и статорных пластин.

Способ подготовки деталей, поступающих на фос­ фатирование, оказывает заметное влияние на качество фосфатного покрытия. Обезжиривание можно произ­ водить органическими растворителями или в разбав­ ленных щелочных растворах. Весьма эффективна пескоструйная очистка. Не рекомендуется произво­

„Мажеф“. (Это название произошло из частиц слов — марганец, железо, фосфорная кислота. Препарат со­ стоит из фосфорнокислых солей этих металлов.) Кон­

„Мажефа“ загружают в ванну, заливают водой и,

вают детали. Фосфатирование производят при темпе­ ратуре 97—99°. Оно сопровождается значительным выделением водорода: процесс считается закончен­

208