Гальванические покрытия

Гальванические покрытия наносятся на детали для их противокоррозионной защиты и для придания автомобилю требуемого внешнего вида.

В зависимости от назначения гальванические покрытия де­лятся на защитные, предохраняющие металлические детали от коррозии, и защитно-декоративные, которые наряду с защит­ными свойствами придают деталям хороший внешний вид.

Примером защитных покрытий, наносимых на стальные детали и не требующих декоративной отделки, являются цин­ковые и применяемые реже кадмиевые.

Защитно-декоративные покрытия бывают двухслойные (ни­кель-хром) и трехслойные (медь-никель-хром). Они наносятся на изделия, изготовленные из стали, сплавов меди и цинка, а также синтетических материалов. Чаще всего эти покрытия используются для декоративной отделки внутренних деталей автомобиля, которые меньше всего подвержены коррозионному воздействию, деталей внешней отделки кузова (стеклоочисти­тели, дверные ручки, молдинги и т. п.), которые подвержены коррозии в большей степени, а также для частей автомобиля, работающих в исключительно агрессивных коррозионных средах (буфера, колпаки колес, рамки фар и фонарей световой сигнализации).

Характеристика некоторых гальванических покрытий, используемых в автомобилестроении

В зависимости от механизма защиты металла осно­вания гальванические металлопокрытия делятся на анодные и катодные.

Анодные покрытия имеют в определенных коррозионных средах более отрицательный электродный потенциал, чем по­тенциал защищаемого металла. В случае повреждения покры­тия или при наличии в покрытии пор происходит разрушение электролитом не металла основания, а самого покрытия. Анод­ные покрытия защищают металл одинаково от механических и электрохимических повреждений.

Катодные металлические покрытия обладают в определен­ных коррозионных средах более положительным электродным потенциалом, чем потенциал металлической основы. Примером катодных покрытий для стальных деталей являются покрытия из никеля и меди. Катодные покрытия надежно защищают металлическую основу от коррозии только в случае, когда оно образуется непроницаемо, т. е. при отсутст­вии пор, трещин, отколов и отслоений. В случае обна­жения металла основания в электролитической среде образуется гальванический элемент в котором металл покрытия является катодом, а металл основания - анодом. В ре­зультате электрохимической реакции металлическая осно­ва, находящаяся в контакте с покрытием, растворяется, и изделие, находящееся под покрытием, подвергается разру­шению.

Некачественно выполненные катодные покрытия вызывают в открытых местах сильную коррозию. Катодное покрытие за­щищает металл только механическим действием, являясь изо­лятором между защищаемой поверхностью и коррозионной средой. Защитное действие катодных покрытий резко снижается при уменьшении толщины слоя и наличии пор.

Защита металлических деталей цинковыми и кадмиевыми покрытиями. Защитные свойства цинковых и кадмиевых слоев, используемых в качестве анодных покрытий, улучшаются при увеличении толщины слоя. Интенсивность разрушения этих покрытий коррозией определяется видом покрытия, шероховатостью поверхности и качеством дополнительной обработки, выполняемой перед нанесением защитного слоя.

На практике широко используются цинковые покрытия, так как процесс их нанесения оправдан технически и экономически. Цинковые по­крытия дешевле вследствие относительно низкой стоимости цинка и обладают хорошими антикоррозионными свойствами в большинстве коррозионных сред. Преимущества цинковых покрытий перед кадмиевыми особенно значительны в корро­зионной среде, содержащей даже небольшое количество отра­ботавших газов, в состав которых входят окислы серы.

Кадмиевые покрытия используются только тогда, когда имеется опасность непосредственного воздействия на защищае­мые поверхности растворов солей и в случае скапливания влаги на этих поверхностях.

Цинковые покрытия наносятся толщиной 5 - 40 мкм, а кадмиевые – 5 - 25 мкм. Однако применение кадмиевых по­крытий толщиной более 12 мкм, как правило, экономически не­выгодно. К недостаткам кадмиевых покрытий по сравнению с цинковыми следует отнести их высокую стоимость, дефицит­ность и высокую токсичность кадмия.

Сейчас широко применяется хроматирование (пассивиро­вание) всех оцинкованных и кадмированных деталей. Выпол­няется этот процесс сравнительно просто (детали погружаются в ванну с раствором на несколько секунд), но позволяет значи­тельно повысить противокоррозионную стойкость этих покры­тий и увеличить их прочность. В зависимости от раствора и параметров процесса хроматированные покрытия могут быть как бесцветными, так и цветными - голубыми, светло-желты­ми, золотистыми, коричневыми, черными и др. Поэтому этот процесс можно иногда применять для декоративной отделки деталей.

Защитно-декоративные покрытия никель-хром и медь-никель-хром, применяемые для металлических деталей. Прини­мая во внимание особенности отдельных слоев, входящих в состав многослойного покрытия медь-никель-хром на стали, необходимо знать следующие основы процесса атмосферной коррозии этих покрытий:

- хром - металл наиболее коррозионностойкий, так как подвергается очень быстрой пассивации;

- слой никеля не гарантиру­ет сохранения декоративного вида покрытия, так как он ре­агирует с загрязнениями кор­розионной среды, вследствие чего на его поверхности обра­зуются продукты коррозии;

- слой меди в коррозионном и электрохимическом отноше­нии обладает теми же свойст­вами, что и никель;

- сталь (железо) как металл основания наименее устойчи­ва против коррозии по срав­нению с металлами указанной системы;

в действительности защит­но-декоративное покрытие является обычно последовательной комбинацией слоев меди, никеля и хрома, однако медь не явля­ется абсолютно необходимой частью этой системы.

Если поврежденное место поверхности с покрытием медь-никель-хром соприкоснется с электролитом, то создается галь­ванический элемент, в котором слой хрома становится като­дом, а слой никеля, открытый в порах или трещинах, - ано­дом.

В этом элементе большая катодная поверхность (хрома) и очень маленькая анодная (никеля) создают условия, кото­рые вызывают особенно быструю коррозию никеля. Коррози­онное разрушение концентрируется в отдельных рассеянных точках, где происходит дальнейшее проникновение агрессивных компонентов через слой никеля и меди до самой поверхности стального основания, вызывая его коррозию под покрытием.

Большое значение при использовании никелевых и мед­ных слоев имеет их сплошность. Чем более сплошными явля­ются эти слои, тем больше антикоррозионная устойчивость всего покрытия.

Уменьшения пористости покрытия можно до­биться:

- увеличением толщины отдельных слоев, что позволяет за­крыть поры, проникающие до металла основания;

- увеличением общего числа слоев в покрытии;

- дополнительным механическим полированием промежуточ­ных слоев;

- выполнением требований технологического процесса.