Собственно нанесение покрытий

Катодное осаждение металлов протекает в два этапа:

1 - образование на поверхности основы центров кристаллизации (зёрен)

2 - роста осадка вокруг центров кристаллизации.

Каждый из этапов протекает с определённой скоростью, зависящей от условий электролиза (температуры, плотности тока, перемешивания), вида наносимого металла, вида и концентрации электролита, наличия в электролите добавок. Всё это влияет на структуру покрытий.

Кроме размера кристаллов, большое влияние на характер покрытий оказывает их форма и ориентация, т. е. взаимное расположение. Система кристаллов, в которой один или два кристаллографических направления являются доминирующими, называется текстурой. И текстура и размер кристаллов влияют на свойства покрытий – блеск, чистоту поверхности и т. д.

Простым и дешевым методом нанесения защитного покрытия является окунание в ванне. Ограничением является то, что наносимый в качестве покрытия металл или сплав должен иметь низкую Тпл, при которой металл-основа ещё не меняет своих физических свойств.(Метод используют для нанесения на сталь и медь олова, свинца, цинка, алюминия).

Технология процесса состоит из нескольких операций. (для лужения, цинкования, алитирования).

Предварительная обработка поверхности включает: удаление загрязнений, обезжиривание, травление, промывку.

Покрываемые изделия переносятся из обезжиривающей щёлочной ванны в травильный раствор, а затем промываются в потоке воды.

Изделия из чугуна подвергаются пескоструйной обработке.

Предварительную обработку жести, проволоки, ленты осуществляют протягиванием с постоянной скоростью через ёмкости с соответствующими растворами.

Обработка во флюсе состоит в окунании изделий в водный раствор флюса или его сплав, находящийся на поверхности расплавленного металла-покрытия. Флюс очищает поверхность от остаточных окислов и облегчает смачивание её расплавленным металлом покрытия.

Образование металлического покрытия происходит при погружении изделий в расплавленный металл. Холодная поверхность металла сразу покрывается тонким слоем расплавленного металла.

Взаимодействие металлов приводит к возникновению поверхностного слоя сплава. Мелкие детали обрабатываются партиями, помещёнными в перфорированных корзинах.

Заключительная обработка осуществляется для выравнивания толщины покрытия, сглаживания и улучшения его свойств и внешнего вида.

Покрытия горячим лужением получают окунанием изделий в расплавленное олово. Покрытия состоят из двух слоёв: внутреннего – непосредственно прилегающего к основе и представляющего собой интерметаллическое соединение олова с железом FeSn₂ и внешнего – более тонкого и представляющего собой чистое олово.

Собственно лужению предшествует очистка от ржавчины, окалины, грязи и смазки, обезжиривание и многократное протравливание в кислых ваннах с ингибиторами травления.

Подготовленные изделия (листы, лента из жести) окунают через слой флюса в расплавленное олово.

Флюсом служит хлорид цинка с примесью хлорида аммония. Флюс следует держать при температуре кипения, изделие должно быть смочено водяным душем. Жесть перемещается в расплавленном олове при помощи системы роликов и направляющих, а перед выходом из ванны она проходит через слой пальмового масла. Температура в месте вхождения в ванну должна быть ~300⁰ С, на выходе £ 200⁰ С. Масло должно в точности отвечать требованиям по вязкости и кислотности. Оно предохраняет горячее оловянистое покрытие от окисления в ходе его остывания и придаёт ему приятный внешний вид. Толщину оловянистого покрытия регулируют, изменяя температуру и расстояние между роликами.

Горячее лужение применяют для изготовления «белой жести», идущей для изготовления консервных банок.

Цинковые покрытия получают в результате диффузии, поэтому его толщина определяется как масса цинка, приходящаяся на единицу поверхности. Расход цинка от 50 до 1000 г/м² в зависимости от характера изделий и условий эксплуатации. Толщина регулируется временем нахождения изделий в ванне. Цинковое покрытие состоит из сплавов с различным соотношением цинка и железа.

При цинковании следует поддерживать температуру 450…490⁰ С. Существует ряд технологических процессов цинкования жести, проволоки, труб и т. д. Цинкование жести и проволоки ведётся непрерывным способом, других изделий – периодическим.

Цинкованию предшествует подготовка поверхностей (механическое, химическое удаление загрязнений).

Удаление окалины и продуктов коррозии осуществляют в растворах кислот, где имеются ингибиторы коррозии.

После травления следует промывка в чистой проточной воде, т. к. травильные растворы и шламы от травления увеличивают расход цинка и ухудшает качество покрытий.

Операция флюсования проводится с целью подготовки изделий перед цинкованием. При флюсовании удаляются окислы, оставшиеся после травления, и соли. Кроме того поверхность защищается от вторичного окисления в момент окунания в жидкий цинк.

Флюсование при сухом цинковании ведётся в 30 % растворе хлорида цинка или смеси хлоридов цинка и аммония. Температура раствора 25-70 ⁰ С, время операции – несколько минут.

После флюсования – сушка при температуре не превышающей Тпл флюса. Цель сушки – удаление влаги из слоя флюса и подогрев поверхностей изделия перед самим цинкованием.

Флюсование при мокром цинковании: на поверхности расплавленного цинка находится слой флюса, через который проходит предварительно увлажнённый при промывке покрываемый предмет. Исключается операция сушки после флюсования.

Собственно цинкование ведётся в ваннах с расплавленным цинком при t=450-490⁰ С в течение нескольких минут. Избыток цинка с внешней стороны жидкого покрытия удаляют обдувкой изделий из специальных форсунок непосредственно над ванной.

Наряду с известными методами цинкования распространён процесс горячего цинкования лент и проволоки. Он отличается способами удаления окалины и обезжиривания поверхности. Жиры и масла удаляются с ленты при помощи окислительного отжига, а вместо травления применяется восстановление окалины водородом, образующимся при разложении аммиака.

Оцинкованная таким способом проволока имеет на 10-15 % более тонкое покрытие, чем оцинкованная обычным способом.

Горячие цинковые покрытия подвергаются хромированию и фосфатированию.