Электроосаждение Ме-п в насыпном виде

Мелкие механически прочные детали покрывают насыпью в специальных вращающихся установках в виде колоколов или барабанов. Здесь к детали подводится ток извне с помощью кабеля, а контакт от детали к соседней детали осуществляется за счет давления слоев детали друг на друга. Обновление поверхности и обеспечение равномерности толщины достигается за счет вращения и перекатывания детали. В результате сильно увеличивается производительность и уменьшается трудоемкость процесса, т.е. достаточно быстро можно получить покрытие на большом количестве мелких деталей. Если детали завешивают на подвеску, то процесс становится нудным и трудоемким. Кроме того, при покрытии в насыпном виде можно управлять толщиной и равномерностью покрытия так же, как и в подвесном варианте. Важно, чтобы детали в меньшей степени экранировали друг друга, не входили одна в полость другой и хорошо пересыпались. В практике используют 3 вида насыпных аппаратов:

1)Наливной колокол

Если колокол перфорирован, нужна ванна, куда он будет погружаться. Если колокол без перфорации, тогда он наливной и сам является ванной. Он весьма прост, можно оперативно контролировать качество покрытия, но при выгрузке деталей колокол опрокидывается и детали остаются на сетке, электролит стекает в поддон, где большие его потери. Для процесса нужен анод в колоколе, значит большие давать нельзя, иначе будет большая токовая нагрузка и анодная плотность тока. Анод будет склонен к пассивации, а площадь его поверхности увеличить не можем, поэтому в наливных колоколах скорость осаждения Ме-П небольшая, длительный процесс, в ходе перемешивания и трения сами детали и покрытие сильно истираются. В результате скорость осаждения часто немного превышает скорость истирания и толстое покрытие получить нельзя, лучше использовать погружные перфорированные колокола. Здесь объем электролита внутри электролита является частью объема электролита во всей ванне и через отверстия перфорации электролит быстро обменивается. В результате его состав и рН остаются стабильными длительное время. Кроме того, в погружных колоколах лучше отводится джоулево тепло и стабилизируются тепловые режимы: коррозия Zn-анодов в хлористоаммонийном электролите будет пониженная. Главное, аноды можно разместить вне колокола вдоль стенок ванны нужной нам площади. В результате легко создается необходимый анодный режим, выравнивается катодный и анодный Вт. Колокол обычно наклоняют под углом 30-40◦, детали хорошо пересыпаются, их поверхность обновляется, и все они за счет вращения становятся равнодоступными к силовым линиям электрического поля. В варианте колоколов давление верхних слоев на нижние при пересыпании относительно небольшое, следовательно, истирание покрытия незначительно и это используют при покрытии точных по размерам и обычно резьбовых деталей.

2)Погружные вращающиеся барабаны. Они погружаются в гальваническую ванну, аноды с 2-х сторон вдоль граней барабана, он вращается и идет покрытие.

Барабаны можно разгружать большим объемом деталей ~40-50% их объема. Давление слоев друг на друга здесь большое, поэтому истирание покрытия повышенное. Но можно работать на высоких токовых нагрузках, не опасаясь, что аноды, расположенные вне барабана запассивируются, поэтому производительность высокая. Но детали туда загружают не имеющие резьбы. При покрытии детали насыпью существует которые отличия от покрытия деталей на проволочке: суммарная катодная поверхность здесь очень большая, но единовременно эта поверхность кроется не вся, а только та, которая располагается в зоне силовых линий электрического тока, т.е. у отверстий перфорации; многие детали, расположенные в глубине загрузки экранированы другими и на них процесс практически не идет. Некоторые детали могут находится вне контакта с другими, ток к ним какое-то время не подводится. Для обновления поверхности нужно вращение, но оно вызывает истирание покрытия самой детали, значит, в электролит попадают посторонние, вредные для процесса ионы Ме и электролит нужно очищать. Большая токовая нагрузка благодаря большой площади катодной поверхности вызывает изменение теплового режима, выделяется джоулево тепло, что не всегда полезно. Большая токовая нагрузка приводит к достаточно быстрому изменению рН электролита и требуется частая корректировка рН. Т.к. детали экранированы друг другом или вне контакта находятся некоторое время, для получения покрытия нужной толщины требуются значительно больше времени, чем при осаждении покрытия на подвеске. Т.к. поверхность стенок барабанов или колоколов перфорирована, то это удлиняет силовые линии электрического тока, дает падение напряжения в области перфорации, в результате чего общее напряжение на ванне получается больше, чем на подвеске, т.е. возрастают энергозатраты. Считается, что в единицу времени одновременно кроется не вся поверхность загрузки, а только у перфорации, это 25-30% от всей загрузки. Возникает проблема с выбором рабочей плотности тока: если взять рекомендуемую для подвески и применить к барабану, то токовая нагрузка в пересчете на всю площади поверхности будет весьма большой, а плотность тока, приходящаяся на площадь поверхности детали у перфорации будет в 3-4 раза больше, чем плотность тока на подвеске. Значит, при таких плотностях тока можно выйти на работоспособный интервал, рекомендуемый для электролита. Исходя из того, что при выборе плотности тока для покрытия в насыпном виде ее берут в 3-4 раза меньше, чем рекомендована для подвесок. В этом режиме в зоне (перфорации) роста покрытия или осаждения достигаются оптимальные плотности тока, одновременно повышается время осаждения для набора нужной толщины, а это способствует большему обновлению поверхности и равномерности толщины. При покрытии насыпью проблема равномерности толщины существует и при плохом обновлении поверхности детали, расположенные у перфорации будут иметь большую толщину, чем детали в глубине барабана или колокола. Это связано с неравномерным распределением плотности тока вглубь барабана.

Если требуется получить максимально равномерное по толщине Ме-П, то нужно работать на минимальной плотности тока. На равномерность толщины покрытия будет влиять фактор рассеивающей способности, поэтому нужно использовать все параметры, определяющие РС: использование электролитов с максимальной поляризуемостью, с высокой электропроводностью, влияние температуры на РС, работать на пониженных плотностях тока. Всем этим факторам в лучшей степени отвечают комплексные электролиты. Поэтому при осаждении покрытия насыпью лучше использовать комплексные электролиты меднения, цинкования, никелирования, кадмирования и ряда других процессов. На равномерность толщины покрытия влияет уменьшение самой толщины и загрузки в барабан; увеличение времени осаждения, площади перфорации и площади катодных контактов. Исследования показали, что максимальная равномерность толщины и хорошая производительность достигаются при загрузке барабана 40÷50%.

Истирание небольшое, пересыпание хорошее. Для скорости вращения барабана примерно такой же график, но минимум разбега толщины будет при 10-15 оборотах в минуту барабана. При меньших скоростях хуже сменяемость поверхности, при больших возрастает истирание. Степень перфорации: в большинстве случаев держат в пределах 25%, лучше, когда перфорация максимальна по площади (50%), то тогда снижается механическая прочность колокола или барабана, но лучше равномерность и меньше энергозатраты. Колокола и барабаны для электрохимических процессов делаются из неМе материалов: винипласт, полипропилен, из фторопласта для драгоценных Ме. Можно делать и металлическим, но пригодно лишь для бестоковых хим.процессов – хим.полирования.