ГОСы ТХОм-51 2013 / ОТДЕЛКА И ПОКРЫТИЯ Мамаев

1. Сравнительная характеристика защитно-декоративных с

анодным и катодным механизмом антикорроз.защиты. Пути повышения корр.стойкости покрытий.

Ме покрытия по механизму бывают катодные и анодные. Катодное: потенциал покрытия положительнее, чем потенциал

изделия. защищает только при отсутствии пористости. На катоде происходит осаждение металла (восстановление).

Анодное покрытие.

Анодным является покрытие, потенциал которого более отрицательный, чем потенциал детали. Но чем выше разность потенциалов, тем выше степень коррозии. Чтобы коррозия в паре Мепокрытие была мин необходимо, чтобы разность пот <0.25 В. Существует специальная таблица совместимости МЕ.

В отличие от катодного покрытия анодное защищает и при наличии пор, т.е. является более качественным. Допускает дефекты, царапины, поры – качество защиты не ухудшается. Ухудшается внешний вид. При этом корродирует покрытие.

Катодное покрытие: для декоративных покрытий, эксплуатируемых в сухом и теплом помещении.

пора корр.лунка

Ni Fe

Анодное покрытие: для большей прочности под никель часто наносят медь

корр.среда

Niбудетрастворятся, ткCuположительнее

Cuобладает малойпористостью

Fe

Пути повышения корр.стойкости покрытий.

1 наносить покрытие большей толщины, менее пористое 2 В случае катодного – подслой, благодаря ему К→А

Никель способен надежно защитить железо от коррозии лишь при условии его беспористости. Поэтому никелирование как защитнодекоративное покрытия применяют обычно с подслоем меди. Электролитические покрытия всегда обладают некоторой пористостью, и для получения беспористых покрытий используют попеременное осаждение нескольких слоев металлов, у таких многослойных покрытий поры каждого слоя обычно не совпадают.

Для достижения высокой коррозионной стойкости первый слой никеля (матовый или полублестящий) осажденный из стандартного электролита, практически не содержит серы. Второй слой никеля осаждают из электролита блестящего никелирования; сера, содержащаяся в органических блескообразователях, входит в состав никелевого покрытия, при этом электродный потенциал второго блестящего слоя сдвигается на 60-80 мВ в сторону электроотрицательных значений по отношению к первому слою. Таким образом, блестящий слой никеля становится анодом в гальванической паре и защищает первый слой от коррозии.

В автомобильной промышленности применяют двухслойное никелирование типа сил-никель. Первый слой никеля наносится из электролита блестящего никелирования. Затем детали переносят во второй электролит, где происходит осаждение сил-никеля. Слой силникеля повышает износостойкость покрытия и обладает высоко коррозионной стойкостью.

Сил-никель применяют как последний слой перед хромом в защитнодекоративном покрытии.

Самое распространенное Cu-Ni-Cr в том числе для открытого воздуха :Ni мат (плохое сцепление Cu-Fe), Сu (катод для Ni), Ni, Ni-сил (сод мелк кварц песок, закр поры в Cr), Cr (пористый и покрыт трещинами за счет внутр напряж)

Биникель: Ni мат или полублест φ=-0,23В, Ni блест φ=-0,3В чтоб не тускнел (анод) Повышение степени защиты т к

Fe-0,4 В

2 Способы механической подготовки изделий перед покрытием

Перед нанесением защитно-декоративных покрытий следующие виды обработки:

1 Дробеструйная или пескоструйная.

Применяется для обработки поверхности литых изделий струей песка или дроби, для удаления литейной окалины и частичного выглаживания поверхности с упрочнением поверхностного слоя. В чистом виде дробеструйная обработка перед фосфатированием и перед нанесением ЛКП. Бывает ручная (камера, пистолет) и машинная (барабан).

кронштейн деталь

песок барабан

–дробеструйная – круглая (ровняет) уменьш. зерно Ме

–металлоструйная – кубич., наносит риски

Снимает поверхностные напряжения, дефекты, одновременно придает упрочнение. Удаляет окалину, частично выглаживает поверхность.

2 Крацевание - это обработка вращающимися металлическими щётками с целью удаления окалины и травильного шлама и выглаживания поверхности. Достаточно высокое качество обработки и высокая скорость. Возможно на станке и вручную

Чистота до 11 класса.

3 Галтование.

а) Производится в барабанах. Цель – удаление окалины, заусенцев, притупление кромок. Бывает сухим и мокрым, сух способ – абразивный и безабразивный. При мокром способе меньше шум, смягчаются удары деталей, повышается класс обработки. Иногда в качестве жидкости используют кислоты. При полировании используют древесные опилки (дуб, берёза, ясень), кусочки кожи.

б) Виброгалтовка. При вибрации спирали детали медленно съезжают вниз. Детали только мелкие. Частота колебаний до 1500 в мин. Производительность выше. Возможно периодическое и непрерывное.

4 Шлифование для выравнивания поверхности, для удаления царапин, забоев, ↑ класса чистоты. Производится кругами, пастами, порошками, абразивной лентой. Проводят в несколько переходов с изменением угла прохода. При каждом последующем проходе используется более мелкий размер абразив зерна.

5 Гидромеханическая обработка

6 Матирование. Производится после шлифования с целью удаления рисок видных не вооруженным глазом.

7 Полирование. Цель – получение зеркального блеска. Производится кругами из фетра и др. тканей с применением полирующих паст. Используются оксиды хрома, железа (крокус), алюминия.

Состав полиров. паст:

1)абразив (60-70%) В качестве абразива исп-ся оксид хрома Cr2O3, оксиды железа (крокус), оксиды алюминия Al2O3 (электрокорунд).

2)связующий компонент (30-40%) – парафин, стеарин, техн. сало, хоз. мыло.

3)активирующие добавки (2-3%) – сера, анилин. кислота (облегчают удаление загрязнения, слоя металла, подтравливают за счёт трения).

Недостаток мех полирования – проблема последующего

обезжиривания (парафин, стеарин плохо удаляются кислотой), поэтому обезжиривание проводят в органических растворителях.

8 Безабразивная обработка Это механические обкатывания роликами или шариками

9 Ультразвуковая обработка

3 Сравнительная характеристика способов обезжиривания. Основные компоненты растворов, их назначение.

Это одна из самых важных операций. Способ обезжиривания определяется природой жировых загрязнений. Жиры:

-растительные, жив. удаляются содой, щёлочью

-минеральные (нефть), удаляются в органических растворителях (3- хлорэтилен, 2-хлорэтилен – это малогорючие жидкости; использование

бензина, керосина запрещено)

1 Органические растворители.

от жиров минер происхождения. 4-хлорэтилен, 3-хлорэтилен – малогорючие жидкости. Способы: погружной, струйный и камерный конденсацией паров растворителя. Погружной – дет погружается в ванну, при струйном - происходит полив из форсунок. При камерном - обезжиривание происходит в моечной машине

После удаления толстых слоев жира загразненной детали обезжиренной химически.

2 Химическое

обезжиривание.

NaOH – для омыления растительных и животных жиров; Na2CO3 – сода, для омыления, смачивания;

Na3PO4 – явл буфером-поддерж рН р-ра; для смягчения воды - связывает соли Ca и Mg в комплекс

Na2SiO3∙nH2O – жидкое стекло для облегчения смываемости, для эмульг-я (капли жира находятся во взвеш состоянии)

ПАВ – поверхностно-активные в-ва (обязательно). способствуют смачиванию пов-ти, удалению жиров загрязн-й, эмульгированию жира в воде. Состоит из гидрофильной СООН и гидрофобной СnH2n+1 части. Обволакивает каждую капельку жира (гидрофобной частью) и жир становится «гидрофильным».

Иногда химическое обезжиривание проводится в несколько стадий при t=70град, увеличение t нежелательно – сильное испарение, понижение t тоже – увеличение вязкости жира. Желат-о перемеш-е жидкости.

3 Электрохим-е обезжиривание.

Состав как при химическом обезжиривании, но деталь делают катодом или анодом. Соответственно различают:

1) катодное обезжиривание (деталь-катод; на катоде:2H2O+2е = Н2+2ОН-

Плотность тока велика: iк=5-10А/дм2, t=70 град, на детали выделяется много водорода, жир механически смывается. Пузырьки газа способствуют перемешиванию«_» – выделяющийся водород может

проникнуть в деталь и вызвать водородное охрупчивание (высокопрочные и пружинные стали); если в р-ре есть ионы др. тяж. Ме

– восстанавливаются в 1-ю очередь – загрязн. пов-ть Ме. Применим д/толстостенных стальных изделий, не работает при выс нагрузках, для цвет мет. Высокая скорость и кач-во обезжиривания

2)Анодное обезжиривание (для деталей, подверженных водородному охрупчиванию)

Эффективность в 2 раза <, выделяется кислород, окисляет поверхность, способ менее эффективен.

Д/пов эффект-и обезжиривание прим-т реверс, причем заканч-ся на анодном. Д/пов кач-ва – сначала катод, затем отдельно – анодное.

Нет водородного охрупчивания. Но способ менее эффективен и выделяется О2 м.окислить пов-ть Ме

4 Ультразвуковое обезжиривание (самое качественное).

4 Сравнительная характеристика различных электролитов цинкования. Выбор электролита в зависимости от вида детали и требований, предъявляемых к качеству покрытия.

1) Сернокислые

- Выход по току ~97% iк=2-3 А/Дм2

«-»: - покрытия пористые, крупнокристаллические, неравномерные по толщине, т.к. цинк не связан в комплекс.

«+»: - дёшево, просто обезвредить сточные воды; - малотоксично; малое наводораживание, высокий ВТ

при покрытии листов, проволоки, деталей простой конфигурации. Цианистые (самые прочные комплексы, т.е. самые прочные

покрытия).

ZnO NaCN NaOH ВТ 60-80%, iк=1-5 А/Дм2 ZnO+4NaCN+H2O = 2NaOH+Na2[Zn(CN)4]

Если своб циана мало: Zn(CN)2, – нерастворимое соединение на аноде, пассивация

«+»: - равномерность покрытия (т.к. высокая поляризация). Плотная мелкокристаллическая структура),высокая очищающая способность (обезжиривает и травит), способен работать при высоких загрязнениях, т.к. все загрязнения тоже связываются в комплекс (ионы др. металлов).

«-»:- высокая токсичность ;- низкий ВТ (60-70%);- выделение водорода вызывает охрупчивание; легкость загр-я (обезжир и травит) и трудность очистки;- дорогое и сложное обезвреживание сточных вод;- высокая стоимость электролита и его обслуживания; необходимость отдельной системы вентиляции и фильтрации воздуха.

Слабокислые (калий-хлористый)

Комплекс отсутствует, но благодаря введению сильных ПАВ и БОД получают мелкокристаллическую структуру

«+» - простота состава - невысокая стоимость - хорош РС, блеск - простота очистки СВ

«-» высокая агрессивность к стали; опасность развития коррозии в щелевых зазорах сварных или клепаных изделий

Аммиакатные, образуют аммиакатный комплекс

ZnСl2+2NH4Cl=[Zn(NH3)2]Cl2.+HCl

Чем больше NH3, чем щелочнее, чем выше pH, тем комплекс прочнее. ZnCl2 NH4Cl БОД А(эмульгатор) БОД Б(блеск-ль)

«+»: - высокая рассеивающая способность;- зеркальный блеск (с БОД);- высокий выход по току, следовательно - низкое наводороживание;- возможность крыть чугун и высокоуглеродистые и нитроцементированные стали;- высокая ПДК по примесям и загрязнениям.

«-»: - высокая коррозионная агрессивность к стали; трудности очистки сточных вод;- трудно ч-ки эл-та;- высокие требования к качеству подготовки поверхности детали.

3) Цинкатные (самые популярные).

Состав: ZnO NaOH ВТ=40-80%, i=1-10А|/Дм2 выше iк, меньше ВТ

ZnO + NaOH + Н2О = Na2[Zn(OH)4]

Na2[Zn(OH)4] – цинкат натрия, очень прочный комплекс.

«+»:

- высокая РС;- простота и дешевизна состава;- хороший блеск;- высокая производительность;- легко очищается от примесей и почти не

загрязняется;- отсутствие коррозионной агрессивности;- простота очистки сточных вод.

«-»:

- повышенная чувствительность к примесям 6-ти валентного хрома;- трудность покрытия чугуна, наводораж-е;- высокие требования к подготовке поверхности.

Вывод: Из 4 рассмотренных видов электролитов наиболее перспективным является цинкатный.

5 Состав эл-тов для гальванического Ni-я, назначение компонентов. Обслуживание эл-та при проведении тех. Процесса

Ni>(+), чем Fe, покрытие катодное. Ni аквакомплекс оч. прочный→не треб. компл. эл-тов

Сернокислый эл-т: низкий ток обмена – высокая поляризация

NiSO4 – осн. Соль = 240-340г/л (высокая концентрация позволяет вести процесс при выс.плотностях тока->выс.произв- ть+выс.электропров-ть эл-та->выс.рассеив.сп-ть эл-та)

NiCl2 =30-60г/л – Хлор депасс. аноды, хлор-ион разруш. пасс. оксидную пленку на анодах (↓с→пасс. анодов; ↑с→↑стоим.)

Н3ВО3 – буф. добавка, рН=4,5-5 (↓рН→↑v выдел Н2→↓ВТ; ↑ рН→гидратообр.→ дендритообр.) Выдел Н2 ->подщелачиванея. Вводят для предотвращения подщелач-я прикатодного простр-ва.

БОД-1 – 1,4 -бутиндиол, сильный бл/образователь (↑с→↓блеска, т.к. должен адсорб. только на остриях; → восст. до углерода ,почернение; ↓с→↓блеска)

БОД-2 – сахарин или хлорамин, д/↓ внутр σσ (↑с→внутр σσ сжатия; ↓с→внутр σσ растяжения)

NaF – аналог. NiCl2, депасс. аноды: NiCl2+Н2О→NiOHCl(муть) +HCl,

если присутствует NaF, то образуется NiOHF – растворимый предотвращает появление шлама NiOHCl и FeOHCl (делает их

растворимыми)

Антипитт. добавка НИА-1– смачиватель

Обслуживание электролита. 1. рН=4,5-5 (слабокислый).

↓ рН – > выделяется H2 – ↓ВТ, наводораж-е, питтинг.

↑ рН – гидратообразование, подщелачивание – дендриты, белозеленый налёт (брак), Ni2+ + 2OH- = Ni(OH)2. затрудняется диффузия Ni к катоду

Чем ниже рН, тем iк выше.

3. Температура электролита ~ 60С.

↓ iк→↓произв-ти, блеска

↑iк →пред ток, дендриты Чем ниже рН, тем iк выше. ↓t → ↑затрат на охлаждение

↑t→ ↓перенапр-я выд Н2 → ↓ВТ

Очистка электролита от примесей.

1. Железо в рез-те коррозии деталей, упавших на дно ванны. ↑ хрупкость, шероховатость, отслаивание, почернение покрытия. болотный оттенок электролита (чистый э-т изумрудно-зелёного цвета). Fe2+ - если рН>7.

Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 +2H+

Fe3+, рН ~ 3 – железо выпадает в осадок.

Для очистки вводят Н2О2, или КMnO4. Fe2+ = Fe3+ (12 часов)

Fe3+ + 3 H2O2 = Fe(OH)3 + 3Н+; затем фильтрация.

2. Медь (с анодных и катодных штанг) и цинк (с упавших деталей). Очищают через осаждение на гофрированный катод при малой плотности тока (селективная очистка) – 24 часа, iк ~ 0,1-0,2 А/дм2 иногда рН=3 Осажд-ся медь (для никеля слишком мала iк). проводится до появления белого осадка.

орг примеси: питтинг, точечн пористость. Окисление Н2О2 или КMnO4. затем обработка активированным углем

мех примеси (пыль, шлам) шероховат покрытия (непрерывная или периодическая фильтрация).