3.4. Металлические и неорганические покрытия

3.4.1. Защитные металлические покрытия

ТРЕБОВАНИЯ К ПОКРЫТИЯМ

Металлы, как правило, неустойчивы в средах, где они используются. Отдельные из них, например алюминий, сами предохраняют себя от коррозии в некоторых средах в результате образовавшихся на их поверхности защитных пленок.

Изолировать металл от агрессивной среды можно нанесением защитной пленки на поверхность изделия или, изменяя химический состав поверхности, сделать металл устойчивым к агрессивной среде. Защитное покрытие должно иметь минимальную пористость, хорошее сцепление с металлом (основой), равномерно распределя­ться по всей поверхности и придавать поверхности изделия более высокую твердость, износостойкость и жаростойкость. Специаль­ные защитные покрытия применяют для предупреждения меха­нического износа изделий и восстановления размеров деталей машин, а также для защитно-декоративной отделки.

ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА

Для получения качественного покрытия необходимо тщательно подготовить поверхность изделий, удалить жировые, оксидные и другие загрязнения, ухудшающие прочность сцепления покрытия с поверхностью защищаемого металла. Это осу­ществляют механической обработкой, обезжириванием и травле­нием.

Для механической обработки поверхности изделий используют шлифование, полирование, крацевание, а также пескоструйную, гидроабразивную и вибрационную очистку.

Шлифование и полирование применяют для получения изделий с блестящей поверхностью, устранения царапин, неровностей, заусенцев. Эти операции осуществляют на шлифовально-полировальных станках с использованием абразивных материалов (наждака, корунда, карборунда 5 ГС, оксидов хрома и др.). Поли­рование также применяют для защитно-декоративных покрытий. Его осуществляют при помощи паст, состоящих из жиров, воска и частиц абразивов (трепела, оксида алюминия, хрома и др.). Обезжиривание поверхности изделий проводят, погружая их в ванну с растворителем или в камерах, заполненных его парами. В качестве растворителей используют тетрахлорэтилен, трихлорэтилен, растворы щелочей и солей.

Химическое обезжиривание осуществляют погружением изде­лий при 70—80°С в растворы щелочей или легко гидролизующихся солей (Na₂С0₃, Nа₃Р0₄) в присутствии эмульгаторов (жидкое стекло, мыло, синтал ДС, сульфанол НП-3), облегчающих раст­ворение жировых веществ, или обработкой изделий на конвейер­ных установках разбрызгиванием раствора на их поверхность при помощи форсунок. Известно химическое обезжиривание с применением ультразвука. Такой способ эффективен при обезжиривании в щелочных растворах очень мелких деталей. Электрохимическое обезжиривание осуществляют погружая детали в электрохимические ванны, электролитом в которых слу­жат растворы щелочей или легко гидролизующиеся соли с до­бавкой эмульгаторов. Такая операция ускоряет процесс очистки поверхности изделий по сравнению с химическим в 2—3 раза. Объясняется это тем, что в процессе обезжиривания выделяю­щиеся пузырьки газов (водород на катоде, а кислород на аноде) способствуют отрыву жировых веществ от поверхности изделия.

Однако при обезжиривании на катоде возможно наводораживание металла, поэтому часто применяют комбинированное обез­жиривание: катодное (3—10 мин) и анодное (1—3 мин).

Термическое обезжиривание деталей проводят в камерах при 300—400°С, через которые пропускают воздух. При этом жировые вещества, сгорая, удаляются с поверхности.

Плазменный способ очистки поверхности предусматривает использование высокотемпературной струи плазмообразующего газа азота. Инертный азот не вызывает дополнительных загряз­нений обрабатываемых поверхностей. Термохимическую очистку поверхности изделий осуществляют в печах отжига в окислитель­ных или восстановительных средах. При нагревании деталей в присутствии кислорода до 350°С все загрязнения органического происхождения сгорают. При нагревании до 750—950°С в присут­ствии восстановителей поверхность деталей освобождается от оксидов металлов.

Травление — это процесс удаления окалины, продуктов корро­зии с поверхности металла путем растворения их в растворах кислот или щелочей. На практике чаще всего для травления черных металлов используют смесь серной (175—200 г/л) и соля­ной (80—100 г/л) кислот.

В качестве ингибиторов травления, замедляющих растворение чистого металла, используют катапин КПИ-1 [N-(н-децил)-3-оксипиридинхлорид] и уротропин, которые добавляют в количестве соответственно 3—5 и 40—50 г на литр травильного раствора.

После каждой подготовительной операции детали тщательно промывают водопроводной водой, чтобы освободить их поверх­ность от остатков загрязнений и химических реагентов.

Ряд металлов и технологий их применения в качестве покрытий очень широк, но практически используют для покрытий значительно меньше как металлов, так и технологий. Дополнительные ограничения могут накладываться экономическими требованиями.