Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы получения металлических и других покрытий. Учебное пособие
.pdf
71
наибольшее распространение получили персульфатный и медно-аммиачный. Первый из них дает лучшие результаты при обработке меди или медных гальванических покрытий. Образующиеся оксидные пленки имеют черную окраску. По механической прочности и стойкости против коррозии они
превосходят пленки, получаемые в медно-аммиачных растворах. В персульфатном растворе не удается достигнуть хорошего качества оксидирования сплавов, содержащих менее 90 % меди.
Оксидирование серебра применяется для защитно-декоративной
отделки изделий и в некоторых случаях для снижения отражательной способности поверхности серебряных деталей.
Магниевые сплавы весьма привлекательны для использования в качестве конструкционных материалов благодаря уникальным свойствам: малому удельному весу и высокой прочности, что позволяет получать более
легкие изделия, а это немаловажный фактор, например, в авиационной
промышленности. Экономия в весе конструкции при замене алюминия составляет 20–30 %.
Магниевые сплавы обладают высокой способностью гасить энергию
удара и вибрационных колебаний, имеют хорошую пластичность. Существенной причиной, ограничивающей их применение, является недостаточная коррозионная стойкость в атмосферных условиях. Магний и его сплавы
легко подвергаются коррозии, особенно в контакте с другими металлами.
Наиболее распространен метод защиты от коррозии – оксидирование маг-
ния и его сплавов, достаточно часто в сочетании с дополнительной окраской и
смазкой. Оксидные пленки на магнии получают химическим и электрохимическим способом. В процессе обработки на магниевых сплавах образуются
пленки, состоящие из труднорастворимых соединений – (MgOH)2CrO4 и
Cr(OH)CrO4. При химическом оксидировании размеры деталей несколько
уменьшаются, но, тем не менее, именно этот способ нашел в промышленности широкое применение, как более простой и технологичный [14].
3.6. Пассивирование металлов и гальванических покрытий
Пассивность связана с повышением коррозионной стойкости металла
или сплава, за счет торможения анодного процесса.
Смещение электродного потенциала металла в положительную сторону
и увеличение химической стойкости металла свидетельствует о переходе
72
металлов в пассивное состояние. Только при соблюдении этих условий
можно говорить о пассивности металлов. Степень пассивности металлов
в различных коррозионных средах определяют на основании известных величин потенциалов коррозии и начальных равновесных потенциалов анодного и катодного процессов.
Пассивация металла может происходить в присутствии сильных окислителей или в результате анодной поляризации. При изменении внешних
условий пассивный металл может вновь перейти в активное состояние.
Переход металла в активное состояние происходит под действием восстановителей, активных ионов, катодной поляризации или механического
нарушения пассивной пленки.
Явление пассивности успешно используют на практике с целью повышения коррозионной стойкости металлических конструкций. Существуют различные способы создания пассивного состояния металла. Чаще всего процесс пассивирования осуществляется путем химической или электрохимической обработки в соответствующих растворах.
Пассивация металлических поверхностей возможна за счет нанесения
хроматных покрытий на железо и цветные металлы, Zn, Cd, Al, Mg, Cu, Sn,
латунь. Хроматные защитные покрытия состоят из слоя нерастворимых
солей и гидроксидов хрома и защищаемого металла. Пленки образуются
при химической или электрохимической обработке металлов и сплавов в
растворах, содержащих H2CrO4 и другие кислоты. В зависимости от состава растворов могут быть получены блестящие пленки разного цвета.
Для защитного действия хроматных покрытий их покрывают лаком.
Химическое пассивирование легированных сталей проводят в концентрированных растворах азотной кислоты. Можно использовать более
разбавленные растворы кислот с добавками бихромата калия или натрия.
Обработку углеродистых сталей проводят в фосфорнокислых или слабощелочных бихроматных растворах. Продолжительность пассивирования уменьшается за счет повышения температуры растворов.
При электрохимическом пассивировании можно снижать температуру
и уменьшать концентрацию раствора. Кроме того, испытания в воде показали, что защитные свойства хроматных покрытий на стали, полученные
73
электрохимическим способом, в 3–4 раза выше хроматных покрытий, полученных бестоковым способом. Электрохимический способ позволяет расширить ассортимент сплавов, на которых можно получать пассивирующие
пленки хорошего качества. Вместе с тем более сложный технологический
процесс, который требует обеспечения условий, обусловливающих равномерное распределение тока по поверхности обрабатываемых деталей,
ограничивает использование электрохимического способа.
В период межоперационного хранения стальные изделия обрабатывают в концентрированном нейтральном растворе нитрита натрия. В растворы нитрита натрия добавляют глицерин, который повышает их вязкость,
что способствует образованию на металле более стабильного защитного
слоя. Для повышения стойкости углеродистых сталей при эксплуатации их
обрабатывают в растворах, в состав которых входят хромовый ангидрид
и ортофосфорная кислота.
Контроль качества пассивной пленки на углеродистых сталях проводят
путем обработки в растворе сульфата меди с добавлением серной кислоты.
На поверхность детали наносят указанный раствор, выдерживают в течение
нескольких минут, после чего деталь насухо вытирают. Появление контактно выделившейся меди указывает на низкую защитную способность.
В условиях повышенной влажности цинковые покрытия могут довольно
быстро подвергаться коррозии, при этом ухудшается их внешний вид.
Пассивация цинковых покрытий позволяет сохранить их качество и защитные свойства. Она проводится непосредственно после нанесения покрытий. На поверхности металла образуется защитная пленка, содержащая хроматы цинка, а также хрома, желтого или зеленого цвета, что и придает
пленке радужный оттенок. При проведении такой обработки значительно
усиливаются защитные свойства цинковых покрытий, а также улучшается их
внешний вид.
Защитные свойства хроматных пленок обусловлены барьерными свойствами пленки, состоящей в основном из труднорастворимых соединений
хрома и присутствием в поверхностном слое пленки растворимых соединений хрома, являющихся сильным ингибитором коррозии цинка. Защитные
и механические свойства хроматной пленки сильно зависят от содержания
74
в ней воды (оптимально 20 %). При меньшем содержании воды пленка становится хрупкой, механически непрочной и поэтому плохо защищает цинк
от коррозии. При большом содержании воды (>30 %) хроматная пленка
недостаточно твердая, быстро истирается, имеет повышенную химическую
проницаемость и поэтому также не защищает цинк от коррозии. На качество хроматной пленки большое влияние оказывает температура сушки
стального изделия с хроматированным цинковым покрытием, которая
не должна превышать 60–70 °С.
Особым свойством хроматных покрытий является способность к «самозалечиванию» или «саморегенерации». В условиях производства на деталях могут образоваться микроповреждения, особенно на острых кромках
деталей. «Саморегенерация» проявляется в том, что при образовании
небольших поверхностных повреждений пленки растворимые соединения
хрома начинают взаимодействовать с цинком, и пленка частично восстанавливается. Способность хроматных пленок к саморегенерации повышает их
защитные характеристики в эксплуатации.
В последнее время часто применяется черное хроматирование цинка.
Такие пленки получаются при введении в раствор хроматирования солей
серебра или меди. Их используют в основном в качестве декоративного покрытия. В случае, когда необходимо обеспечить наибольшую коррозионную устойчивость изделий применяют оливковое хроматирование, которое
позволяет получать пленки наибольшей толщиной и наилучшими защитными характеристиками. При введении в раствор муравьиной кислоты
образуются пленки цвета хаки.
Длительность защитного действия хроматных пленок зависит от их состава, условий эксплуатации. В атмосферных условиях наибольшей защитной способностью обладают радужные, желто-оливковые и коричневые
пленки. При отсутствии механических воздействий они предотвращают образование продуктов коррозии на цинке больше двух лет. Продолжительность защитного действия бесцветных, светло-голубых и голубых хроматных пленок значительно ниже и составляет от 3 до 12 мес.
Простота процесса хроматирования и его низкая стоимость обеспечили
широчайшее применение хроматных пленок в промышленности.
75
Во влажной атмосфере на поверхности меди образуется пленка гидроксида меди, что повышает активность меди к аммиаку, сернистому газу
и другим веществам, которые образуют с гидроксидом меди основные
соли. В сухой промышленной атмосфере, загрязненной сероводородом,
образуется окисная пленка сульфида меди, которая снижает коррозионную стойкость меди. Пассивацию меди проводят в хроматных растворах.
После обработки наблюдается хорошая коррозионная стойкость металла
в растворах нейтральных солей и средах, содержащих SO2.
В последнее время для получения тонких защитных пленок на металлах начали применять ингибиторы коррозии. Образующиеся пленки
практически не изменяют размеров деталей и не сказываются на их механических свойствах. В некоторых случаях наблюдается повышение переходного электросопротивления, что может иметь значение для контактирующих деталей слаботочной аппаратуры. Однако это происходит не
всегда, так как продукты коррозии, образующиеся на непассивной поверхности металла, в большей степени отрицательно сказываются на характеристиках металла.
Никель относится к электроотрицательным металлам. Однако благодаря большой склонности к самопассивированию он длительное время сохраняет блеск в атмосферных условиях. Никель легко пассивируется уксусной, лимонной, фосфорной, щавелевой, серной и борной кислотами, разбавленными растворами ряда нейтральных солей. Повышение антикоррозионных свойств никелевых покрытий, осажденных на стальные изделия,
достигается обработкой в горячем растворе бихромата калия.
Под влиянием содержащихся в окружающей среде сернистых соединений происходит потемнение серебра и серебряных гальванических покрытий, а также образование на их поверхности сульфидных пленок. Этот процесс ухудшает внешний вид изделий, способность к пайке, увеличивает переходное электросопротивление. Развитию этих нежелательных процессов
способствует свет. Для их торможения применяют пассивирование.
Наибольшее распространение для пассивирования получили растворы на
основе хроматов, которые используются как для химической, так и для электрохимической обработки деталей. Химическое пассивирование проводят
в растворе, содержащем бихроматы калия и натрия [13, 14].
76
ЛИТЕРАТУРА
1. Григорьева, И. О. Технология гальванических металлических покрытий: учебное
пособие / И. О. Григорьева, Ж. В. Межевич, А. Ф. Дресвянников. Казань: Изд-во КНИТУ,
2019.
2. Грилихес, С. Я. Электролитические и химические покрытия / С. Я. Грилихес, К. И.
Тихонов. Л.: Химия, 1990 г.
3. Гамбург, Ю. Д. Гальванические покрытия: справочник по применению / Ю. Д. Гам-
бург. М.: Техносфера, 2006.
4. Синдеев, Ю. Г. Гальванические покрытия / Ю. Г. Синдеев. Ростов-на-Дону: Феникс,
2000.
5. Кудрявцев, Н. Т. Прикладная электрохимия: учеб. пособие для вузов / Н. Т. Куд-
рявцева. М.: Химия, 1975 г.
6. Емец, Н. Е. Технология материалов и покрытий: учеб. пособие / Н. Е. Емец, И. В.
Белова, Л. В. Михалко, С. А. Маркова. Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВПО «КнАГРУ»,
2013.
7. Гамбург, Ю. Д. Теория и практика электроосаждения металлов / Ю.Д. Гамбург,
Дж. Зангари. М.: Лаборатория знаний, 2020.
8. Дасоян, М. А. Технология электрохимических покрытий: учеб. пособие / М. А. Да-
соян, И. Я. Пальмская, Е. В. Сахарова. Л.: Машиностроение. Лен. отделение, 1989 г.
9. Дамаскин, Б. Б. Электрохимия: учеб. для вузов / Б. Б. Дамаскин, О. А. Петрий, Г. А.
Цирлина. М.: Химия, 2001 г.
10. Кудрявцев, Н. Т. Электролитические покрытия металлами: монография / Н. Т.
Кудрявцев. М.: Химия, 1979 г.
11. Гамбург, Ю. Д. Электрохимическая кристаллизация металлов и сплавов / Ю. Д.
Гамбург. М.: Янус-К, 1997 г.
12. Лобанов, М. Л. Защитные покрытия: учеб. пособие / М. Л. Лобанов, Н. И. Кардо-
нина, Н. Г. Россина, А. С. Юровских. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014 г.
13. Грихилес, С. Я. Оксидные и фосфатные покрытия металлов / С. Я. Грихилес. Л.:
Машиностроение, 1985 г.
14. Межевич, Ж. В. Неметаллические неорганические покрытия: учебно-методиче-
ское пособие / Ж. В. Межевич, И. О. Григорьева. Казань: Изд-во КНИТУ, 2020 г.
Учебное издание
Чернявина Валентина Владимировна
Основы получения металлических и других
покрытий
Подписано в печать 18.07.2025 г.
Бумага офсетная. Формат 60×84 1/16. Тираж 30 экз.
Усл. печ. лист. 4,5. Уч.-изд. л. 5,0. Заказ № 10067.
Издательство Южного федерального университета.
Отпечатано в отделе полиграфической корпоративной и сувенирной продукции
Издательско-полиграфического комплекса КИБИ МЕДИА ЦЕНТРА ЮФУ.
344090 г. Ростов-на-Дону пр. Стачки 200/1 тел (863) 243-41-66.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]