34 Лекция №33. Покрытия: основные характеристики, материалы и методы получения

Продолжительность: 2 часа (90 мин.)

34.1 Основные вопросы

- назначение покрытий;

- виды покрытий;

- материалы покрытий;

- технология нанесения покрытий;

- контроль покрытий.

34.2 Текст лекции

34.2.1 Виды покрытий – до 15 мин

Назначение покрытий – защита от коррозии, придание красивого внешнего вида и некоторых свойств поверхностному слою, отличных от свойств основного материала (твердости, электропроводности и др.).

Виды покрытий определяются способами их получения, материалом и толщиной покрытия и его последующей обработкой.

Различают покрытия на неорганической основе (металлические и химические) и покрытия на органической основе (лакокрасочные, полимерные, пластмассовые).

При выборе покрытий необходимо учитывать условия эксплуатации: легкие, средние, жесткие и очень жесткие. Легкие условий эксплуатации – для закрытых, отапливаемых и вентилируемых помещений с относительной влажностью 65% и при температуре 25⁰С; средние условия – в атмосфере, загрязненной небольшим количеством промышленных газов и пылью, при отсутствии прямого воздействия атмосферных осадков и прямой солнечной радиации, при относительной влажности 95% и температуре 35⁰С; жесткие условия – негерметизированная аппаратура при непосредственном воздействии атмосферных осадков, в атмосфере, загрязненной промышленными газами.

34.2.2 Металлические покрытия – до 30 мин

Металлические покрытия представляют собой тонкий слой металла, нанесенного на поверхность.

Покрытия бывают анодные и катодные.

Анодными защитными покрытияминазывают такие покрытия, электрохимический потенциал металла которых более электроотрицателен, чем электрохимический потенциал основного металла.

Катодными защитными покрытияминазывают такие покрытия, электрохимический потенциал металла которых менее электроотрицателен, чем электрохимический потенциал основного металла.

Требования, предъявляемые к металлическим покрытиям:

• прочное сцепление с основным металлом;

• мелкокристаллическая структура, обеспечивающая лучшие механические свойства;

• минимальная пористость;

• равномерная толщина покрытий;

Цинком покрывают для защиты от коррозии деталей из черных металлов, такое покрытие выдерживает изгибы, но плохо паяется и сваривается.

Кадмием покрывают изделия, эксплуатируемые в условиях морской среды.

Хромом покрывают по стали изделия для повышения твердости, износоустойчивости, жаропрочности. Покрытие получается хрупкое и пористое.

Никелем покрывают по меди изделия для придания им магнитных свойств, блеска.

Оловом по меди покрывают изделия для предохранения от окисления, облегчения пайки, герметизации резьбовых соединений.

Технологический процесс нанесения покрытий имеет следующие этапы:

1) подготовка поверхности – проводятся: механическая обработка (удаление заусенцев, неровностей), обезжиривание поверхности (бензином, керосином, известью, химическим или электрохимическим способом), декапирование (легкое травление, т.е. погружение изделий в 10%-ный раствор серной или соляной кислот с целью удаления тонких оксидных пленок), промывка водой;

2) нанесение покрытий электрохимическим (гальваническим) или химическим способом;

3) промывка и сушка изделий.

34.2.3 Лакокрасочные покрытия – до 20 мин

Эти покрытия используют для придания детали антикоррозионных свойств и красивого внешнего вида. По степени блеска покрытия делятся на глянцевые, полуглянцевые, матовые.

Лакокрасочные покрытия не используют для деталей высокой точности или подверженных нагреву, для трущихся поверхностей.

Технологический процесс нанесения покрытий имеет следующие этапы:

1) подготовка поверхности – механическая или химическая очистка от загрязнений, обезжиривание;

2) грунтование – нанесение слоя грунта толщиной около 20 мкм для создания адгезии между металлом и последующими слоями лакокрасочного покрытия; грунт наносится распылением, окунанием или кистью, после нанесения каждого слоя проводится сушка;

3) шпатлевание – выравнивание загрунтованной поверхности специальной пастообразной массой – шпатлевкой (состоящей из пигментов, наполнителей, лаков с добавкой пластификаторов); наносится шпателем или краскораспылителем; затем поверхность сушат и шлифуют;

2) нанесение покрытий с помощью кисти, окунанием, распылением;

3) сушка изделий.

34.2.4 Контроль покрытий – до 25 мин

Контроль покрытий ведется по внешнему виду, толщине, пористости и прочности сцепления с основным материалом.

Внешний вид проверяется визуально с помощью лупы, сравнивая с эталоном.

Для контроля толщины покрытия используют физические (неразрушающие) и химические (разрушающие) методы.

К физическим методам контроля толщины покрытий относятся:

• магнитный – измеряется сила отрыва постоянного магнита от поверхности детали;

• радиоактивный – измеряется интенсивность отражения β-излучения;

• электромагнитный – измеряется магнитный поток, возникающий между преобразователем прибора и деталью;

• весовой – средняя толщина покрытия оценивается по разнице в массе детали до и после нанесения покрытия.

Химический метод контроля толщины покрытия заключается в разрушении покрытия нанесением капель раствора.

Контроль пористости покрытия ведется путем наложения фильтровальной бумаги и паст. Метод основан на химическом взаимодействии основного металла с реагентом в местах пор и других погрешностей покрытия с образованием окрашенных соединений.

Прочность сцепления покрытия определяют методом изгиба под углом 90⁰или путем нанесения сетки царапин. на контролируемой поверхности при этом не должно быть отслоений.