Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные технологии нанесения защитно-декоративных покрытий

Оглавление

Введение.

Глава 1. Гальваностегия.

1.1 Медные покрытия.

1.2 Никелевые покрытия.

1.3 Цинкатные покрытия.

1.4 Хромирование. Блестящие хромовые покрытия.

1.5 Серебрение электролитическое.

1.6 Золочение.

Глава 2. Конверсионные покрытия.

2.1 Оксидирование металлов.

2.2 Фосфатирование металлов.

2.3 Анодирование алюминия

Глава 3. Гальванопластика.

Глава 4. Химическая металлизация

4.1 Химическое серебрение.

4.2 Химическое золочение.

4.3-4.4 Процессы химического меднения и химического никелирования.

4.5 Процесс химического хромирования.

4.6 Химическое лужение

Глава 5. Порошковая окраска.

5.1 Преимущества порошковой окраски:

5.2 Подготовка поверхности

5.3 Нанесение слоя порошковой краски

5.4 Заключительная стадия окрашивания. Полимеризация.

5.5 Классификация оборудования.

Глава 6. Нанесение покрытий методом напыления.

6.1 Вакуумное напыление.

6.2 Установки вакуумного напыления

6.3 Напыление вакуумное.

6.4 Термовакуумное напыление.

Технология нанесения пленочного покрытия методом гидрографической печати.

Введение

Вначале мы предлагаем читателю ознакомиться с терминами и основными понятиями, опираясь на которые можно будет с легкостью разобраться в материале, изложенном в этой книге.

Разберемся в основном термине, вокруг которого строится весь спектр вопросов рассматриваемых в этой книги - гальванотехника.

Гальванотехника - отдел прикладной электрохимии, который включает в себя гальваностегию и гальванопластику.

Гальваностегия - электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета с целью защиты его от коррозии, повышения износостойкости, прочности, а так же в декоративных и других целях.

Гальванопластика - электролитическое осаждение сравнительно толстого слоя металла на поверхности какого-либо предмета. Целью гальванопластики является получение точной металлической копии предмета. При гальванопластике осадки получаются массивными, прочными, легко отделяющимися от покрываемой поверхности. Основное применение в гальванопластике имеет медь; более ограниченное использование железа, никеля, серебра, золота, а также олово, хром и другие металлы и их сочетания. Копируемое изделие, если оно само изготовлено не из электропроводящего материала, покрывают тонким слоем электропроводящего материала, и затем наносят гальваническое покрытие.

Поскольку гальваническое осаждение металлов является электролитическим процессом, то необходимо обратить внимание на следующие неотъемлемые составляющие, без которых процесс осаждения не возможен.

Электролизер, гальваническая ванна - емкость, оборудованная для проведения электрохимических реакций окислительно-восстановительного характера. Электролизер включает в себя - емкость для электролита, катоды и аноды, подсоединенные к источнику питания.

Электролит - вещество, расплав или раствор, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации молекул на ионы. Примерами электролитов могут служить растворы кислот, солей и оснований. Электролиты -- проводники второго рода, вещества, которые в растворе (или расплаве) состоят полностью или частично из ионов и обладающие вследствие этого ионной проводимостью.

Катод - отрицательный электрод - электрически отрицательный полюс источника тока (гальванического элемента, электрической батареи и т.д.) или электрод некоторого прибора, присоединённый к отрицательному полюсу источника тока. На катоде, как правило, происходит осаждение металла.

Анод - положительный электрод - электрически положительный полюс источника тока (гальванического элемента, электрической батареи и т.д.) или электрод некоторого прибора, присоединённый к положительному полюсу источника питания, на котором происходят окислительно-восстановительные реакции (окисление), результатом которых, в определённых условиях, может быть растворение анода.

Выход по току - отношение массы реально полученного металла (осажденного) к теоритически возможному значению, исчисляется в процентах.

Кроющая способность электролита характеризуется минимальной плотностью тока, при которой начинается электроосаждение металла. Чем меньше плотность тока, при которой начинается электроосаждение металла из данного электролита, тем лучше его кроющая способность. И наоборот, чем при большей плотности тока начинается процесс электроосаждения, тем хуже кроющая способность электролита.

Рассеивающая способность - это свойство электролита, характеризующее возможность осаждения покрытия равномерным слоем на поверхности изделий сложной конфигурации, в том числе и в труднодоступных местах.

Принципиальная схема осаждения металла выглядит следующим образом:

Деталь на которую необходимо осадить металл погружается в водный раствор (электролит) различных солей (зависит от того какой металл требуется осадить) и подключается к источнику постоянного тока на отрицательный выход. К положительному выходу источника тока подключается анод (как правило, это толстый лист металла или его сплава, который необходимо осадить). Задается необходимая сила тока (рассчитывается для каждого изделия индивидуально, исходя из его площади и типа процесса). При подаче напряжения на аноде начинается окисилительно-восстановительная реакция, результатом которой является растворение металла на аноде и миграция ионов этого металла в раствор. Ионы металла находящиеся в растворе под действием электрического тока перемещаются в направлении силовых линий, т.е. от «плюса» к «минусу». Достигая катода, ионы осаждаемого металла разряжаются на нем, превращаясь в тонкий металлический осадок. Аноды - расходный материал.

Применение гальванических покрытий:

1. Защита от коррозии

Медные, никелевые и хромовые металлопокрытия на поверхности изделий из стали (при условии полной беспористости покрытий). Цинковые или кадмиевые покрытия на изделиях из стали .

2. Улучшение внешнего вида

Покрытие стальных изделий медью, никелем и хромом. Покрытие изделий из медных сплавов никелем и золотом. Серебряные покрытия на изделиях из латуни.

3. Придание поверхности изделия большей прочности и износостойкости

Покрытие хромом изделий из стали. Химическое никелирование изделий из стали

(увеличение жесткости достигается без потери ковкости металла; поверхность становится тверже, но внутренний материал изделия остается более мягким).

4. Снижение сопротивления на электрических контактах и повышение их надежности

Нанесение золотого, серебренного покрытия на медные или латунные детали.

5. Улучшение паяемости

Оловянирование, серебрение на изделиях из латуни. Химическое никелирование изделий из стали.

6. Улучшение подложки для покрытий (уменьшение пористости покрытия)

Никелевый подслой при покрытии золотом или хромом (никель препятствует диффузии атомов меди в слой золота). Медный подслой при покрытии стальных деталей никелем, защищает сталь от коррозии через поры никелевого покрытия.

7. Улучшение смазочных свойств при работе под давлением

Серебряные покрытия на изделиях из бронзы.

8.Укрепление основы и придание ей большей термостойкости

Покрытия из меди, никеля и хрома на изделиях из пластика.

9.Защитное покрытие при термообработке

Медные покрытия на стальных изделиях для защиты определенных мест деталей от цементации. Бронзовое, оловянное покрытие на стальных изделиях для защиты определенных мест деталей от азотирования.

Глава 1. Гальваностегия

В этой главе будут рассмотрены самые популярные гальванические покрытия, с описанием их особенностей и случаев их применения.

1.1 Медные покрытия

Медь - один из самых распространённых металлов в гальванотехнике. Медное покрытие мягкое, красноватого цвета, довольно пластичное, хорошо поддается пайке. Кроме того, медь - прекрасный проводник электричества. Тем не менее, для окончательных покрытий медь используется редко, так как быстро окисляется под действием кислорода воздуха и как следствие - тускнеет.

Превосходные выравнивающие и кроющие свойства меди делают ее идеальной для использования в качестве подложки перед нанесением других металлов. Помимо этого, благодаря своей мягкости и пластичности, медь легко полируется до яркого блеска, что позволяет получать на ней такой же яркий и блестящий слой другого металла.

Медь способна заполнять остроугольные углубления и сглаживать нежелательные неровности поверхности, позволяя наносить основной металл гладким равномерным слоем. Выравнивающие и кроющие свойства меди дают возможность избежать образования пор и пузырьков на конечном покрытии.

В качестве металлической подложки медь (из пирофосфатного электролита) может наноситься на алюминий, который из-за наличия окисной пленки практически не удерживает покрытия других металлов, осаждаемых электролитическим способом. Медь - единственный металл, который можно осаждать на поверхность изделий из цинка, свинца, медно-свинцовых и цинковых сплавов, отлитых под давлением.

Меднение в кислых электролитах.

В кислых электролитах медь присутствует в виде двухвалентных ионов. Чаще всего используются сульфатные и фторборатные электролиты так как они устойчивы в эксплуатации, имеют высокий выход по току (95-100%) и высокую скорость осаждения. Электролиты обладают хорошей выравнивающей способностью, особенно в присутствии органических добавок - производных пиридина, гидразина, некоторых красителей.

При использовании кислых электролитов не удается получить прочно сцепленных медных осадков непосредственно на стальных изделиях из-за контактного выделения меди. Однако при введении в такие электролиты органических добавок, тормозящих процесс контактного обмена, можно получить осадки, прочно сцепленные со сталью. В промышленности перед меднением стальных изделий в кислых электролитах на них наносят подслой никеля толщиной 0,3 - 0,5 мкм.

Состав сульфатных электролитов и режим осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим осаждения	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3
Сульфат меди CuSO4	200-250	200-250	180-250
Хлорид натрия Na Cl	-	0,06-0,09	-
Серная кислота H2SO4	50-70	40-60	30-50
Соляная кислота HCl	-	-	0,01-0,02
Блокообразующая добавка	-	Зависит от добавки.	-
Температура, 0С	18-25	18-25	18-25
Катодная плотность тока, А/дм2	1-2	3-5	2-3

Состав фторборатных электролитов и режим осаждения:

Состав электролита, г/л	Электролти №4	Электролит №5
Фторборат меди CuBF4	35-40	220-250
Кислота борфтористоводородная свободная HBF4	15-18	2-3
Кислота борная HBO3	15-20	15-16
Температура, 0С	18-25	60
Катодная плотность тока, А/дм2	До 10	До 30

Электролит №1 - стандартный сернокислый, при перемешивании сжатым воздухом или механическим способом катодную плотность тока можно поднять до 6-8 А/дм2. Качество и мелкозернистость осадков, получаемых из этого электролита, повышаются при введении 7-10 мл/л этилового спирта.

Электролит №2 - используется для осаждения блестящих медных покрытий, обладает выравнивающим действием, требует высокой чистоты компонентов.

Электролит №3 - применяется для осаждения блестящих покрытий на детали несложной конфигурации.

Электролиты №4, 5 - фторборатные, используются для осаждения толстых слоев меди. Перемешивание, как правило, производят сжатым воздухом или механической мешалкой.

Меднение в щелочных электролитах.

Составы цианидных электролитов и режимы осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4
Цианид меди Cu(CN)2	40-50	25-30	25-30	100-120
Цианид натрия NaCN	45-55	55-70	35-40	135
Карбонат натрия Na2CO3	10-15	-	20-30	-
Едкий натр NaOH	3-5	4-5	До pH = 12,5	25-30
Тартрат калий-натрия KNaC4H4O6	-	-	45-50	-
Роданид натрия	-	-	-	15-20
Температура, 0С	40-45	18-25	55-70	70-80
Катодная плотность тока, А/дм2	До 1,5	0,3-0,6	1,5-6,0	1,0-4,0

Электролит № 1 - один из самых распространенных в промышленности.

Электролит № 2 - применяется для предварительного меднения стальных изделий.

Электролиты № 3,4 - высокопроизводительные цианистые электролиты меднения.

Во всех цианистых электролитах отношение анодной поверхности к катодной рекомендуется поддерживать равным 2:1. Применение реверсивного тока при использовании цианистых электролитов приводит к увеличению блеска и понижению пористости покрытий.

Основное достоинство цианистых электролитов меднения - высокая рассеивающая способность, мелкозернистость осадков и возможность непосредственно осаждать медь на стальные изделия. Главные недостатки - токсичность, невысокая устойчивость, низкий выход по току, малая скорость осаждения.

Из нецианистых щелочных электролитов меднения наибольшее распространение получили пирофосфатные электролиты.

Составы пирофосфатных электролитов и режимы работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4
Сульфат меди CuSO4	30-50	80-90	1.0-2.5	45-55
Пирофосфат натрия Na4P2O7	120-180	-	-	200-240
Гидрофосфат натрия Na2HPO4	70-100	-	-	-
Пирофосфат калия K4P2O7	-	350-370	80-120	-
Нитрат аммония NH4NO3	-	20-25	-	-
pH	7,5-8,9	8,5	-	7-8
Температура, 0С	20-30	50-55	18-25	55-65
Катодная плотность тока, А/дм2	0,3-0,4	0,5	1-3	0,3-0,8

Электролит № 1 - наиболее часто применяемый в промышленности, требует при работе отношения катодной площади к анодной, равного 1:3. При нанесении покрытий на сталь, детали следует опускать в электролит под током, кроме того, в начале электролиза следует дать «толчок тока» в течении 20-50 секунд.

Электролит № 2 - применяется для меднения стали и цинковых сплавов.

Электролит № 3 - применяется для предварительного меднения алюминиевых сплавов.

Электролит № 4 - применяется для непосредственного меднения алюминиевых сплавов.

По рассеивающей способности пирофосфатные электролиты не уступают цианистым. Микротвердость и внутренние напряжения осадков, полученных в этих электролитах, существенно не отличаются от тех, что получены в цианистых.

Недостатки пирофосфатных электролитов - неустойчивость и недостаточная адгезия получаемых из них покрытий со сталью. Чаще всего применяются для нанесения меди на алюминиевые сплавы, а также при металлизации диэлектриков.

1.2 Никелевые покрытия

Никель - серебристо-серый твердый металл с едва заметным желтоватым блеском. Он имеет очень высокую износостойкость. Разновидности никеля с более высоким содержанием фосфора имеют исключительную устойчивость к коррозии. Никель часто используется в качестве металлической подложки благодаря своим выравнивающим, сглаживающим и изолирующим свойствам. Он повышает устойчивость металлов к «агрессии» со стороны таких солей как цианид меди или серебра. Как уже было сказано, никель - твердый металл с низкой пластичностью. Поэтому он не рекомендуется в тех случаях, когда требуется обеспечить определенную гибкость покрытия.

Различают 2 вида покрытия никелем - химическое и электрохимическое.

Химическое никелирование - применяют для покрытия никелем деталей любой конфигурации. Химически восстановленный никель обладает высокой коррозионной стойкостью, большой твердостью и износостойкостью, которые могут быть значительно повышены при термической обработке (после 10-15 мин. нагрева при температуре 400 °С твердость химически осажденного никеля повышается до 8000 МПа). При этом возрастает и прочность сцепления. Никелевые покрытия, восстановленные гипофосфитом, содержат до 15% фосфора. Восстановление никеля гипофосфитом протекает по реакции:

NiCl2 + NaH2PO2 + H2O > NaH2PO3 + 2HCl + Ni

Одновременно происходит гидролиз гипофосфита натрия. Степень полезного использования гипофосфита принимают около 40%.

Восстановление никеля из его солей гипофосфитом самопроизвольно начинается только на металлах группы железа, катализирующих этот процесс. Для покрытия других каталитически неактивных металлов (например, меди, латуни) необходим контакт этих металлов в растворе с алюминием или другими более электроотрицательными, чем никель, металлами. Для этой цели используют активирование поверхности обработкой в растворе хлористого палладия (0,1 - 0,5 г/л) в течение 10-60 с. На некоторых металлах, таких, как свинец, олово, цинк, кадмий, никелевое покрытие не образуется даже при использовании метода контактного нанесения и активирования. Химическое осаждение никеля возможно как из щелочных, так и из кислых растворов. Щелочные растворы характеризуются высокой стабильностью и простотой корректировки.

Состав раствора и режим никелирования:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит щелочной
Никель хлористый NiCl2	20-30
Натрия гипофосфит Na(PH2O2)	15-25
Натрий лиомннокислый Na3C6H5O7	30-50
Аммоний хлористый NH4Cl	30-40
Аммиак водный 25% NH3	70-100 мл/л
pH	8-9
Температура, 0С	80-90
Скорость осаждения	10-15 мкм/час

Покрытия, полученные в кислых растворах, отличаются меньшей пористостью, чем из щелочных растворов (при толщине выше 12 мкм покрытия практически беспористые). Из кислых растворов химического никелирования рекомендуется следующий состав и режим никелирования:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит кислый
Никель сернокислый NiSO4	20-30
Натрий уксуснокислый CH3COONa	10-20
Натрия гипофосфит Na(PH2O2)	20-25
Тиомочивина CS(NH2)2	0.03
Кислота уксусная (ледяная) CH3COOH	6-10 мл/л
pH	4,3-5,0
Температура, 0С	85-95
Скорость осаждения	10-15 мкм/час

Химическое никелирование осуществляют в стеклянных, фарфоровых или железных эмалированных ваннах. В качестве материала подвесок применяют углеродистую сталь.

Гальваническое никелирование - позволяет получать из различных электролитов либо матовые малопористые либо блестящие декоративные покрытия. В зависимости от толщины покрытия они обеспечивают различные степени антикоррозионной защиты, хорошую устойчивость поверхности к истиранию и невысокий коэффициент температурного расширения. Прочность на растяжение и жесткость при этом относительно низкие, а внутреннее напряжение - сравнительно высокое. Поэтому такие покрытия не рекомендуется использовать для технических целей, предполагающих возможное изгибание и деформацию детали.

Сульфатные электролиты никелирования.

В практике гальваностегии наиболее распространены электролиты на основе сульфата никеля, поскольку эта соль очень хорошо растворима в воде (до 400 г/л).

В качестве депассиваторов анодов в эти растворы вводят хлорид никеля, который препятствует запассивированию анодов и прекращению электролиза. В роли буферного соединения чаще всего используют борную кислоту. Можно так же использовать соли уксусной кислоты. Для электролитов с низким значением pH более эффективны добавки буферных соединений в виде фторида натрия и других фторидов.

Сульфатные электролиты никелирования имеют высокий выход по току: 90-100%

Составы электролитов для матового никелирования и режимы работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Элект-т № 1	Элект-т № 2	Элект-т № 3	Элект-т № 4	Элект-т № 5	Элект-т № 6
Никеля сульфат NiSO4	140-200	150-200	140-150	300-350	400	240
Никеля хлорид NiCl2	30-40	-	-	45-60	-	30
Натрия хлорид NaCl	-	10-15	5-10	-	-	-
Борная кислота H3BO3	25-40	25-30	25-30	30-40	25-40	-
Натрия сульфат NaSO4	60-80	40-50	40-50	-	-	-
Магния сульфат MgSO4	-	50-60	25-30	-	-	-
Натрия фторид NaF	-	-	-	-	2-3	-
Янтарная к-та НООС-СН2-СН2-СООН	-	-	-	-	-	30
Натрия лаурилсульфат C12H25SO4Na	-	-	-	-	-	0,05-0,1
pH	5,2-5,8	5,0-5,5	5,0-5,5	1,5-4,5	2-3	2,5-3,5
Температура, 0С	20-55	20-30	20-35	45-65	50-60	50-60
Катодная плотность тока, А/дм2	0,5-2,0	0,5-2,0	0,5-2,0	2,5-10	5-10	5-30

Электролит № 1 - предусмотрен ГОСТ 9.305-84.

Электролиты № 2, 4 - для стационарных ванн.

Электролит № 3 - для колокольных и барабанных ванн.

Электролит № 6 - для получения осадков никеля при высоких плотностях тока.

Для получения блестящих никелевых покрытий применяют специальные блескообразующие добавки, которые в свою очередь обладают эффектом микровыравнивания катодной поверхности, делая ее относительно ровной и блестящей. Так же блескообразующие добавки понижают питингообразование, улучшая тем самым качество получаемого покрытия.

Составы электролитов для блестящего никелирования и режимы работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Элект-т № 1	Элект-т № 2	Элект-т № 3	Элект-т № 4	Элект-т № 5	Элект-т № 6
Никеля сульфат NiSO4	250-300	250-300	100-350	200-250	250-300	250-300
Никеля хлорид NiCl2	50-60	-	30-200	-	30	-
Натрия хлорид NaCl	-	10-15	-	10-15	-	10-15
Борная кислота H3BO3	25-40	30-40	30-50	30	30	25-40
Натрия фторид NaF	-	-	-	-	-	5-6
1,4-бутиндиол C4H6O2	0,2-0,5	0,2-3,0	-	0,2-0,3	-	-
Сахарин C7H5NO3S	0,7-1,2	-	0,3-2,0	-	1-2	-
Фталимид C8H5NO2	0,08-0,12	-	-	-	-	-
Формальдегид HCHO	-	-	-	-	-	0,4-0,8
Хлорамин Б C6H5SO2N(NaCl)*H2O	-	1-2	-	-	-	-
Кумарин C9H6O2	-	-	-	-	0,2-1,0	-
Пропаргиловый спирт C3H4O	-	-	-	-	0,056-0,112	-
Паратолуолсульфамид	-	-	2,0	-	-	-
2,6-нафталиндисульфокислота C10H6(SO3H)2	-	-	-	-	-	2-4
1,5-нафталиндисульфокислота C10H6(SO3H)2	-	-	-	1,5-2,0	-	-
Моющее средство «Прогресс»	-	0,1-0,2	0,1-0,2	0,1-0,2	-	-
Сульфонол	-	-	-	-	-	0,015
НИБ-3, мл/л	-	-	0,3-10,0	-	-	-
Выравнивающая композиция	-	-	0,03-0,15	-	-	-
pH	4-5	4-5	3-5	4,5-,5,5	4,0-4,5	5,8-6,0
Температура, 0С	55+(-5)	50+(-5)	55+(-5)	45+(-5)	50+(-10)	45+(-5)
Катодная плотность тока, А/дм2	3-8	2-5	2-8	2-4	1-10	3-5,0

Все добавки, входящие в состав никелевых электролитов, за исключением кумарина, растворяются в подогретом электролите или горячей воде. Кумарин растворяется в ледяной уксусной кислоте или борной кислоте в соотношении 1:4.

Большинство электролитов блестящего никелирования содержат серосодержащие добавки. Это приводит к снижению коррозионной стойкости блестящих никелевых покрытий по сравнению с матовыми, механически полированными осадками, полученными из электролитов без добавок.

Фторборатные электролиты никелирования.

Эти электролиты обладают хорошими буферными свойствами и большей устойчивостью по сравнению с некоторыми сульфатными электролитами никелирования. Выход по току в этих электролитах достигает 100%. Осаждение можно вести при высоких плотностях тока - до 20 А/дм2.

Состав раствора и режим осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит
Фторборат никеля Ni (BF4)2	300-400
Хлорид никеля NiCl2	10-15
Борная кислота H3BO3	10-30
pH	2,7-3,5
Температура, 0С	10-20
Катодная плотность тока, А/дм2	10-15

Электролит выделяется высокой интенсивностью процесса, меньшей напряженностью и большей эластичностью осадков (по сравнению с сульфатными электролитами), что определяет целесообразность его применения в гальванопластике. Микротвердость осадков, полученных из данного электролита, достигает 3,0 - 3,5 ГПа.

Сульфаматные электролиты никелирования.

Сульфаматные электролиты образуют покрытия с минимальными внутренними напряжениями, поэтому их применяют для нанесения толстых слоев осадков никеля в гальванопластике, а так же при металлизации диэлектриков по проводящему слою. Выход по току 100%.

Состав раствора и режим осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит
Сульфамат никеля (NH2SO3)2Ni	300-400
Хлорид никеля NiCl2	10-15
Борная кислота HBO3	25-40
Сахарин C7H5NO3S	0,5-1,5
Лаурил (додецил) сульфат натрия C12H25SO4Na	0,1-1,0
pH	3-4,5
Температура, 0С	40-55
Катодная плотность тока, А/дм2	1-12

Черное никелирование.

Процесс черного никелирования заключается в получении покрытий черного цвета. Покрытие обладает более высокой твердостью и прочностью по сравнению с оксидными пленками и широко используется для отделки различных изделий. Толщина слоя черного никелирования обычно не превышает 0,5-0,7 мкм. Осадки обладают не высокой коррозионной стойкостью и не высокой адгезией к поверхности стальных изделий, поэтому предварительно необходимо нанесение на деталь медного или никелевого покрытия.

Составы растворов и режим осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4
Никеля сульфат NiSO4	50	75	50	50
Цинка сульфат ZnSO4	25	25	25	25
Никель-аммония сульфат (NH4)2SO4*NiSО4	-	45	-	-
Аммония сульфат (NH4)2SO4	15	-	15	15
Калия роданид KCNS	32	-	25	30
Натрия роданид NaCNS	-	15	-	-
Борная кислота H3BO3	-	25	-	-
Натрия ацетат CH3COONa	-	-	-	15
Лимонная кислота H3C6H5O7	-	-	2	-
pH	4,5-5,5	5,6-5,9	5,2-5,5	4,5-5,5
Температура, 0С	18-25	40-50	18-25	30-40
Катодная плотность тока, А/дм2	0,1-0,15	1,0-1,3	0,1	0,1-0,3

Чтобы предупредить пассивирование катодных контактов необходимо протравливать их в 50% растворе серной кислоты после каждой загрузки. Для повышения коррозионной стойкости черные никелевые покрытия необходимо промасливать или покрывать бесцветным лаком.

1.3 Цинковые покрытия.

Цинк - металл светло-серого цвета, твердость цинковых покрытий низка и колеблется от 0,4 до 2,0 ГПа в зависимости от природы электролита и условий осаждения. В сухом воздухе цинк и цинковые покрытия высокостойки, во влажном воздухе и пресной воде покрываются белой пленкой карбонатных и оксидных соединений, защищающих цинк от дальнейшего разрушения. Цинк быстро разрушается кислотами и концентрированными щелочами, легко реагирует с сероводородом и сернистыми соединениями. Цинковые покрытия применяют для защиты от коррозии деталей, работающих в различных условиях эксплуатации.

Сульфатные электролиты и сульфатно-хлоридные электролиты.

Сульфатные кислые электролиты просты по составу, стабильны в работе и не требуют подогрева. Выход по току в этих электролитах составляет 96-98 %. Осадки имеют сравнительно грубокристаллическую структуру, их рассеивающая способность низка, поэтому в таких электролитах покрывают только детали простых конфигураций.

Составы растворов и режим осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Элект-т №1	Элект-т №2	Элект-т №3	Элект-т №4	Элект-т №5	Элект-т №6	Элект-т №7
Цинк сернокислый ZnSO4	200-300	200-250	215-430	200-250	25-40	380	350
Алюминий сернокислый Al2(SO4)3	20-30	20-30	30-35	25-30	-	-	-
Аммоний уксусный CH3COO(NH4)	-	-	-	-	80-100	-	-
Натрий сернокислый Na2SO4	50-100	50-100	50-100	-	-	70	-
Соль натриевая 2,6-дисульфонафталиевой кислоты C10H6(SO3Na)2	-	-	2-4	-	-	-	-
Кислота борная H3BO3	-	-	-	25-30	-	-	-
Аммоний хлористый NH4Cl	-	-	-	-	200-220	-	-
Аммоний сернокислый (NH4)2SO4	-	-	-	-	-	-	30
Декстрин	-	10	-	8-10	-	-	-
Блескообразователь ДЦ-У	-	-	-	0,5-1,0	-	-	-
Уротропин	-	-	-	-	20-25	-	-
Блескообразователь У-2	-	-	-	1,0-1,5	-	-	-
Диспергатор НФ-Б, мл/л	-	-	-	-	6-8	-	-
Препарат ОС-20	-	-	-	-	4-5	-	-
pH	3,5-4,0	3,6-4,4	3,5-4,4	4,0-4,2	7,5-8,2	3-4	3-4,5
Температура, 0С	18-25	15-30	18-20	15-30	20-30	55-65	45-55
Катодная плотность тока, А/дм2	1-3	1-4	3-8	1-3	1-3	25-40	10-60
Скорость осаждения, мкм/мин	0,2-0,65	0,2-0,9	0,6-1,0	0,2-0,6	0,3-0,85	4,5-8,5	1,8-9,0

В сульфатных электролитах при повышении температуры качество осадков ухудшается. Так же электролиты нуждаются в перемешивании и периодической фильтрации, с целью удаления шлама и поддержания чистоты электролита.

Электролиты данного класса отличаются низкой рассеивающей способностью.

Электролиты № 1 и № 2 применяют для осаждения матовых покрытий.

Электролиты № 3 и № 4 - для получения блестящих покрытий

Электролиты № 6 и № 7 - для покрытия полосы и проволоки.

Электролит № 5 - сульфатно-хлоридный, данный тип электролитов применяется для покрытия деталей со средним рельефом. Рассеивающая способность подобных электролитов выше, чем у сульфатных, а покрытия получаются полублестящие.

Фторборатные электролиты.

Состав и режим осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит
Цинка фторборат	250-300
Аммония фторборат	25-35
Аммония хлорид	25-30
Солодковый корень (экстракт)	0,5-1,0
Борфтористоводородная кислота	До pH 1-3
Температура, 0С	35-40
Катодная плотность тока, А/дм2	До 5

Рассеивающая способность фторбористоводородного электролита выше, чем у сульфатных. Эти электролиты используются для покрытия деталей простой и средней сложности конфигурации. Вход по току достигает 96-98%.

Цианистые электролиты.

Рассеивающая способность в цианистых электролитах максимальна среди других типов электролитов цинкования, но ввиду низкого выхода по току, порядка 75% проявляется высокое наводораживание изделий из стали.

Составы и режимы осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4
Оксид цинка ZnO	10-18	20-45	40-45	4-10
Цианид натрия NaCN	20-30	50-120	80-90	15-40
Едкий натр NaOH	50-70	50-100	70-85	8-24
Сульфид натрия Na2S	0,5-5,0	0,5-5,0	0,5-5,0	-
Глицерин C3H5(OH)3	0,5-1,0	-	-	-
Блескообразователь БЦУ, мл/л	-	6-10	3-4	-
Температура, 0С	15-30	15-30	15-30	25-40
Катодная плотность тока, А/дм2	0,5-2,0	1-3	1-6	0,5-2,0

При работе с цианистыми электролитами стоит уделить особое внимание вытяжным системам и системам фильтрации воздуха в помещении.

Пирофосфатные электролиты.

Составы и режимы осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3
Цинка сульфат ZnSO4	50-60	70-80	35-40
Натрия пирофосфат Na4P2O7	180-200	-	-
Калия пирофосфат K4P2O7	-	260-300	140-160
Калия фторид KF	5-10	-	-
Аммония гидрофосфат (NH4)2HPO4	16-20	-	-
Натрия гидрофосфат Na2HPO4	-	-	50
Калия цитрат K3C6H5O7	-	15-20	-
Декстрин	3-5	-	10
pH	8,0-8,3	10,0-10,5	11,2-11,6
Температура, 0С	50-55	50-55	15-30
Катодная плотность тока, А/дм2	1-3	1-3	0,3-1,0

Рассеивающая способность пирофосфатных электролитов чуть ниже чем у цианистых, при этом они менее токсичны для человека. Выход по току составляет около 95%.

1.4 Хромирование. Блестящие хромовые покрытия

Хром - метал серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. До хрома ни один элемент периодической системы не выделяется электролизом из водных растворов. Хром относиться к числу наиболее легко пассивирующихся металлов. Электролитический хром отличается исключительно мелкокристаллической структурой. Наименьшими размерами обладают кристаллы блестящего хрома. Блестящие хромовые покрытия применяются для защитно-декоративной отделки металлоизделий (в этом случае хром наноситься на подслой из меди и никеля) для увеличения отражательной способности, для покрытия пар трения деталей для предания им высокой износостойкости и др. Толщина слоя для защитно-декоративного хромирования составляет 0,3-1,5 микрона.

Стандартный электролит хромирования.

Основной электролит для осаждения хрома содержит всего два компонента: хромовый ангидрид и серную кислоту. Массовое соотношение между этими компонентами должно быть 100:1. При таком соотношении достигается наиболее высокий выход по току. Это важно, поскольку процесс хромирования отличается очень низким выходом по току, который в среднем составляет 10-15%.

Составы и режимы осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3
Хромовый ангидрид CrO3	150-170	200-250	275-300
Серная кислота H2SO4	1,5-1,57	2,0-2,5	2,75-3,0

Электролит№ 1 - выход по току 16-18%, рассеивающая способность и твердость осадков наиболее высоки.

Электролит№ 2 - выход по току 12-14%, рассеивающая способность средняя. Широкий рабочий интервал получения блестящих осадков.

Электролит№ 3 - выход по току 8-10%, рассеивающая способность наиболее низкая. Электролит устойчив по составу более длительное время, блестящие осадки получаются в широком рабочем интервале и отличаются низкой твердостью.

Средний интервал условий, в которых получаются блестящие осадки из приведенных электролитов : катодная плотность тока 20-60 А/дм2 и температура 40-60 0С. В процессе хромирования используются, не растворимы свинцово-сурьмянистые аноды.

Электролиты хромирования с анионами, содержащими фтор.

Фтор-ион и другие фторсодержащие ионы обычно используют в электролитах холодного хромирования. Преимущества перед сульфатными электролитами: возможность вести процесс при комнатной температуре, обладают лучшей рассеивающей и кроющей способностью, характеризуются меньшей критической плотностью тока, а так же более высоким выходом по току. Недостатки: более высокая агрессивность. Осадки, полученные из фторидных электролитов, имеют более низкую твердость и более пластичны, так же они обладают более низкими внутренними напряжениями.

Составы и режимы осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7	№8	№9
Хромовый ангидрид CrO3	250	250	250	250	400	100	250	200	300
Плавиковая кислота HF	0,8-1,6	-	-	-	-	-	-	4	-
Фторид калия KF	-	3,5	-	-	-	-	-	-	-
Фторид аммония NH4F	-	-	3-8	-	-	-	4	-	6
Кремне- фтористоводородная кислота H2SiF6	-	-	-	5-10	-	-	-	-	-
Кремнефторид натрия Na2SiF6	-	-	-	-	6	-	-	-	-
Борфтористоводородная кислота HBF4	-	-	-	-	-	3	-	-	-
Сульфат натрия Na2SO4	-	-	-	-	1	-	-	-	-
Серная кислота H2SO4	-	-	-	-	-	-	2,5	-	-
Сульфат хрома Cr2(SO4)3.	-	-	-	-	-	-	-	-	1,5
Температура, 0С	20-25	20-25	15-25	18-25	18-35	18-22	25-30	23-25	18-25
Катодная плотность тока, А/дм2	2,5-6	3-5	8-12	5-10	6-12	5-10	5-7	50	8-10

К фторсодержащим электролитам относятся также саморегулирующиеся электролиты. Принцип их действия заключается в том, что автоматическое поддержание постоянного соотношения между концентрациями хромовой кислоты и постороннего аниона, достигается путем введения указанного аниона в электролит в составе ограниченно растворимых солей в количествах, превышающих их растворимость. Поэтому осадок на дне (избыток соли) всегда находиться в равновесии с ионами, перешедшими в раствор.

Составы и режимы осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3
Хромовый ангидрид CrO3	250-300	230-250	230-250
Сульфат стронция SrSO4	5,5-6,5	5,5-6,5	-
Кремнефторид калия K2SiF6	18-20	-	18-20
Фторид кальция CaF2	-	8-10	8-10
Температура, 0С	55-65	40-50	50-70
Катодная плотность тока, А/дм2	40-100	40-80	30-80
Выход по току, %	17-18	24-25	29-30

Сверхсульфатный электролит.

Состав и режимы осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1
Хромовый ангидрид CrO3	250-300
Серная кислота H2SO4	8-10
Хром трехвалентный Cr+3	20-22

Рекомендуемые режимы электролиза:

Температура, 0С	50	55	60	65	70	75
Катодная плотность тока, А/дм2	50-80	50-90	50-200	60-250	60-280	100-300

Приведенный электролит рекомендуется для скоростного осаждения толстых блестящих слоев хромовых покрытий (до 1мм). Сверхсульфатный электролит имеет низкую рассеивающую способность, рекомендуется для нанесения покрытий на цилиндрические детали.

Тетрахроматный электролит.

Электролит предназначен исключительно для получения защитно-декоративных покрытий. Он обладает высокой рассеивающей способностью. Выход хрома по току - до 30%. Основные преимущества - возможность ведения хромирования при комнатной температуре. Осадки получаются серыми, но благодаря своей пластичности легко полируются до зеркального блеска. Осадки почти беспористы, рекомендуются в замен трехслойных покрытий медь-никель-хром.

Состав и режимы осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит№1
Хромовый ангидрид CrO3	350-40
Серная кислота H2SO4	2,5-2,7
Едкий натр NaOH	40-60
Хром трехвалентный Cr+3	10-15

Рекомендуемая катодная плотность тока 10-80 А/дм2. Легко полируются покрытия на обычных войлочных кругах, полученные при катодной плотности тока 15-25 А/дм2.

Важным моментом при блестящем хромировании металлических изделий является первоначальная подготовка поверхности, введу того что блестящие покрытия хрома возможно получить только на блестящей поверхности.

1.5 Серебрение электролитическое

Серебро - ковкий, пластичный металл белого цвета. Легко поддается механической обработке всех видов, легко паяется, обладает высокой отражательной способностью, обладает самой высокой электро- и теплопроводностью. Серебро отличается высокой химической стойкостью, растворяется только в концентрированной азотной кислоте и горячей серной. Коррозионная стойкость серебра весьма высока, серебро относится к металлам, не окисляющимся на воздухе.

Цианистые электролиты серебрения.

Цианистые электролиты обладают наибольшей катодной поляризацией при осаждении серебра, являясь наилучшими по качеству получаемых покрытий. Выход по току в цианистых электролитах близок к 100%. Серебрению подвергают, как правило, детали из меди и ее сплавов. Для предотвращения контактного вытеснения серебра в момент загрузки деталей и тем самым улучшения сцепления серебряного покрытия с основным металлом производят предварительное серебрение в электролите с малым содержанием серебра и большим содержанием цианида.

Электролит предварительного серебрения:

Состав и режимы осаждения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1
Серебро в пересчёте на металл	1-3
Калия карбонат KCO3	20-30
Калия цианид KCN	70-90
Температура, 0С	18-25
Катодная плотность тока, А/дм2	0,2
Время обработки	1-3

Составы и режимы работы цианистых электролитов серебрения:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Элект-т №1	Элект-т №2	Элект-т №3	Элект-т №4	Элект-т №5
Серебро в пересчёте на металл	10	25	30-45	32-36	43-48
Калий цианистый KCN	8-10	15-20	45-60	40-45	9-35
Калий углекислый KCO3	30	30	30-50	45-50	55-70
Кали едкое KOH	-	-	-	8-15	-
Температура, 0С	18-20	18-20	15-20	40-45	18-20
Катодная плотность тока, А/дм2	0,2-0,6	0,2-0,6	0,8-1,2	До 10	2
Перемешивание(+)	-	-	-, с реверсиро-ванием тока	+	-, с реверсиро-ванием тока Tr =20, Ta = 5

Основное положительное свойство цианистых электролитов - высокая рассеивающая способность. В этих электролитах можно покрывать детали со сложным профилем поверхности. Основной недостаток - повышенная ядовитость используемых компонентов.

Осаждение серебра из нецианистых электролитов.

Несмотря на положительные свойства цианистых электролитов, вопрос о их замене является очень важным, введу чрезвычайной ядовитости. В настоящее время разработан целый ряд нецианистых электролитов.

Наиболее применим в промышленности синеродистороданистый электролит, в котором серебро находиться в виде цианистого комплекса и не содержит свободных ионов цианидов. Недостатком, которого является сложность приготовления и значительные потери серебра при фильтрации электролита.

Составы и режимы работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4	Электролит №5
Серебро в пересчёте на металл	25-30	15	30	15-20	20-30
Калий углекислый KCO3	35-40	-	-	-	-
Калий железисто-синеродистый K4[Fe(CN)6]	35-40	-	-	-	-
Калий роданистый KCNS	80-100	-	-	-	-
Калий пирофосфорнокислый K4P2O7	-	100-110	350-360	-	-
Калий йодистый KI	-	-	-	230-300	-
Аммоний углекислый (NH4)2CO3	-	20-25	40-60	-	20-30
Аммиак водный,NH3 25%	-	-	-	-	До pH=9
Сульфосалициловая кислота C7H6O6S	-	-	-	-	70-90
Аммоний сернокислый (NH4)2SO4	-	-	-	-	45-70
pH	-	8,5-8,7	8,6-9,0	-	9-9,5
Температура, 0С	18-20	18-25	18-25	20-23	20-25
Катодная плотность тока, А/дм2	0,5-0,7	0,5-0,7	0,7-1,0	0,2-,03	1,5

Синеродистороданистый электролит серебрения устойчив в работе и позволяет получать мелкокристаллические светлые покрытия.

Железистосинеродистый электролит сложен в работе - так как аноды в нем плохо растворяются, приходится применять 2 типа анодов - растворимые и не растворимые, что в свою очередь приводит к выделению на аноде опасного газа - дициана.

Роданистый электролит - поляризация в нем мала, следовательно, невысокая рассеивающая способность. Покрытия из этого электролита получаются крупнокристаллическими. Электролит стабилен в работе и дает возможность вести электролиз на высоких плотностях тока.

Йодистый электролит - электролит прост в приготовлении, не требует кипячения и фильтрации и практически не имеет потерь серебра. Получаемые покрытия мелкокристаллические, светлые, с желтоватым оттенком. Выход по току равен 100%.

1.6 Золочение

Золото - ковкий, пластичный металл желтого цвета. Покрытия золотом занимают особое место среди других покрытий металлами. Эти покрытия имеют красивый внешний вид, обладают высокой химической стойкостью в различных агрессивных средах, не тускнеют в атмосфере сероводорода, отличаются высокой и постоянной отражательной способностью. Так же покрытия золотом обладают достаточно высокой электро- и теплопроводностью, низким и стабильным во времени переходным сопротивлением и потому широко применяются в электронной промышленности.

Электролиты, применяемые в гальванотехнике для осаждения золота, можно разбить на две основные группы: цианистые и нецианистые, причем последняя группа электролитов находиться в стадии разработки и пока не имеет практического применения.

Составы и режимы работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4	Электролит №5
Калия-дициано-(I)-аурат (в пресчете на металл) K[Au(СN)2]	4-10	8-10	8-12	10-12	8-10
Калия цианид KCN (свободный)	10-20	-	-	-	-
Кислота лимонная H3C6H5O7	-	30-40	50-140	8-10	30-40
Калия цитрат K3C6H5O7	-	30-40	-	-	30-40
Калия гидрофосфат K2HPO4	-	-	-	10-12	-
Калия дигидрофосфат KH2PO4	-	-	-	25-50	-
Никеля сульфат NiSO4	-	-	-	-	1-3
Кобальта сульфат CoSO4	-	-	-	-	1-2
pH	11-12	4,5-5,0	3,5-5,0	6-7	4,5-5,0
Температура, 0С	18-65	35-45	30-60	60-65	35-45
Катодная плотность тока, А/дм2	0,1-0,5	0,3-0,7	0,3-1,5	0,3-0,5	0,5-0,7
Скорость мкм/мин	0,03-0,13	0,06-0,13	0,13-0,25	0,06-0,13	0,06-0,13

В качестве анодов используют золото марки 999,9, платину или платинированный титан. Соотношение анодной и катодной поверхности не менее 2:1, а лучше 4:1. Из щелочных цианидных электролитов осаждаются матовые осадки, из цианидно-цитратных электролитов получают мелкозернистые полублестящие и блестящие осадки (в случае добавления никеля или кобальта).

Нецианистые электролиты золочения.

Нецианистые электролиты уступают цианистым в своих способностях, но при этом, являются менее ядовитыми.

Составы и режимы работ:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4	Электролит №5
Золото хлорное	2,6	50	-	-	-
Золото в пересчете на металл	-	-	4,0	25-40	3-5
Калий железистосинеродистый	15	200	200	-	-
Натрий углекислый	15	50	65	-	-
Калий роданистый	-	-	100	-	-
Сегнетова соль	-	-	60-70	-	-
Натрий хлористый	-	-	-	10-30	-
Серная кислота	-	-	-	10-20	-
Соляная кислота	-	-	-	20-50	-
Этилендиамин	-	-	-	-	30-90
Аммоний сернокислый	-	-	-	-	10
Натрий сернокислый	-	-	-	-	10
Температура, 0С	18-25	70	50-60	70	40
Катодная плотность тока, А/дм2	0,1	4-6	0,2-0,3	До 10	0,8

Добавки в электролит № 3 роданистого калия и сегнетовой соли применяют для осаждения с растворимыми анодами и с применением реверсивного тока. Электролит №4 применяют при нанесении толстых осадков.

В электролите №5 получаются зеркально блестящие покрытия, но более пористы по сравнению с цианистыми электролитами, на практике этот электролит не применяется.

Электролиты для блестящего золочения.

До конца выявить роль блескообразователей в процессе золочения до сих пор не удается. Это связано с недостаточностью экспериментальных данных, о влиянии различных добавок на кинетику катодного процесса.

Практически все ниже представленные электролиты работают в области pH 3-6, т.е. это кислые электролиты, отличающиеся безвредностью и стабильностью. В электролит всегда вводятся добавки, взаимодействующие с продуктами разложения цианидов.

Составы и режимы работ:

Состав электролита (г/л) и режим работы	№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7	№8	№9	№10
Золото в пересчёте на металл	6	-	-	8	-	-	-	-	-	-
Калий дицианаурт K[Au(СN)2]	-	5-25	4-20	-	4-32	8	1-100	75	0,25-1,0	4
Калий цианистый KCN	100	-	-	90	30-120	90	1	-	-	-
Натрия тиосульфат Na2S2O3,	8	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Комплексное соединение кобальта и никеля с этилен-диаминтетрауксусной кислотой	-	20-30	-	-	-	-	-	-	-	-
Серебро в пересчёте на металл	0,12	-	0,025-0,3	-	-	-	-	-	-	-
Калия сульфат K2SO4	-	-	5-100	-	-	-	-	-	-	-
Кали едкое KOH	-	-	-	-	15-45	-	-	-	-	-
Сурьма в пересчёте на металл Sb +2	-	-	-	-	0,15-1,2	-	-	-	-	-
Многоатомный спирт	-	-	-	-	7,5-45	-	-	-	-	-
Сульфированное масло, мл/л	-	-	-	-	2,3-22,5	0,25-0,5	-	-	-	-
Никель сернокислый NiSO4	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1
Триэтаноламин	-	-	-	-	-	-	-	-	-	10
Аммоний фосфорнокислый (NH4)3PO4	-	-	-	-	-	-	50	-	-	-
Калий фосфорнокислый K3PO4	-	-	-	-	-	-	50	-	-	-
Тиомочевина CH4N2S	-	-	-	-	-	-	-	200	-	-
Калия йодистое соединение KI	-	-	-	-	-	-	-	60	-	-
Цитрат щелочного металла C6H5O7 -3	-	-	-	-	-	-	-	-	400	-
Титан в пересчете на металл	-	-	-	0,12	-	-	-	-	-	-
Селен в пересчете на металл	-	-	-	0,12	-	-	-	-	-	-
pH	-	3,0-5,5	6,5-7,0	-	11,5-13,7	-	5,2-5,8	1	3-8	3-4
Температура, 0С	20-25	15-35	До 45	-	20-30	До 40	70-75	50	20-100	46
Катодная плотность тока, А/дм2	0,1-0,2	До 6,5	0,1-0,5	До 0,5	0,2-0,65	0,1-0,6	0,8	4,0	-	1,5

Приведенные электролиты позволяют получать блестящие покрытия из золота с разным оттенком, при различных условиях, в плоть до комнатных. Из данных электролитов осаждаются покрытия, имеющие мелкокристаллическую структуру, хорошо сцепленные с основой, в некоторых случаях практически безпористые.

Глава 2. Конверсионные покрытия

2.1 Оксидирование металлов

Оксидирование стали (воронемние) -- процесс получения на поверхности углеродистой или низколегированной стали или чугуна слоя окислов железа толщиной 1-10 мкм. От толщины этого слоя зависит его цвет -- т. н. цвета побежалости, сменяющие друг друга по мере роста плёнки

Существуют следующие виды воронения:

щелочное -- воронение в щелочных растворах с окислителями при температуре 135--150 °C;

кислотное -- воронение в кислых растворах химическим или электрохимическим способами;

Структура покрытия мелкокристаллическая, микропористая. Для придания блеска, а также улучшения защитных свойств окисной плёнки её также пропитывают маслом (минеральным или растительным).

Табл. 1.

Легированную и высоколегированную сталь выдерживают в растворе дольше в полтора раза, чем указано в таблице. В третьем растворе нитрит натрия можно не прибавлять, а взять 25 г нитрата натрия. Раствор № 7 готовят без воды, а нагревают смесь скипидара с серой на водяной бане. Чтобы оксидная пленка на детали сложной формы была одинаковой толщины, ее через каждые 25-30 мин вынимают, всполаскивают водой и погружают снова другим боком.

После оксидирования деталь промывают в горячей воде и погружают на 1-2 мин в раствор хромпика (100--120 г/л), нагретый до температуры 60-70 °С. Можно также промыть деталь в проточной воде, а потом прокипятить на протяжении 3--5 мин в растворе хозяйственного мыла (20-30 г/л). После этого деталь высушивают, смазывают машинным маслом и вытирают. Сталь оксидируют в различные цвета в растворах, состав которых приведено в таблице 2.

Табл. 2

Раствор № 4 сначала готовят из двух частей - в половине воды растворяют гипосульфит, а во второй - уксуснокислый свинец. Растворы смешивают, нагревают до кипению, опускают подготовленные к покрытию детали и снова кипятят до появлению синего или темно-синего цвета.

В раствор № 5 деталь не погружают, а мягкой кистью смачивают всю ее поверхность и дают высохнуть. Так повторяют несколько раз, пока поверхность не приобретет желаемый красный цвет. Если при этом появятся ржавые пятна, их осторожно снимают влажной кисточкой и снова наносят раствор.

Раствор № 6 - это электролит, т.е. оксидирование в нем проводят под действием электрического тока плотностью 1-1,5 А/дм2, напряжением б--8 В. Как анод используют свинцовую пластину, площадь которой в 1,5 раза больше площади детали. Закончив оксидирование любым раствором, кроме № 6; детали обрабатывают, как и после оксидирования, в черный цвет, а после электролитического оксидирования (№ 6) их просушивают при температуре 100-- 110 ° С.

Оксидирование меди и медных сплавов

Оксидные покрытия на меди используются для чернения и соответственно увеличения светопоглощения деталей оптических приборов, для декоративной отделки деталей, повышения прочности при склеивании. Для оксидирования применяют химический и электрохимический способы.

Электрохимическое оксидирование меди и медных сплавов производят в растворе

Состава, г/л:

Едкого натрий 125...200 г/л

при /= 80...90° С и анодной плотности тока 1,5...2,5 А/дм2.

Длительность процесса 10...20 мин.

Детали сначала выдерживают в электролите без тока в течение 1...2 мин, затем включают ток и 3...5 мин ведут электролиз при плотности тока 0,1...0,5 А/дм2, после чего повышают ее до номинального значения. Катоды -- нержавеющая сталь.

Для химического оксидирования применяют раствор состава г/л:

надсернокислый калий -15...30 г/л

едкий натрий 50... 100 г/л.

Медные детали погружают в раствор, нагретый до 55...65° С, на 5... 10 мин. Латунные и бронзовые детали перед оксидированием покрывают слоем меди 3...4 мкм. Применение растворов, содержащих надсернокислый натрий, нежелательно для тонкостенных деталей, работающих под нагрузкой.

Для оксидирования латуни применяют раствор следующего состава г/л:

углекислая основная медь CuC03 * Си(ОН)2 -- 50 г/л,

аммиак (25%-ный) -- 200 мл/л.

Температура раствора 18...25° С,

продолжительность оксидирования 20...30 мин.

Оксидирование цинка, его сплавов и оцинкованных изделий можно выполнять термически-химическим и химическим способами. При первом способе очищенную и обезжиренную поверхность смачивают раствором, приготовленным из равных частей за массой 25% уксуснокислой меди и 30% уксусной кислоты, и нагревают на протяжении 1-2 мин до температуры 300 °С. Обработку поверхности повторяют дважды.

Для оксидирования химическим способом приготавливают такой раствор, г/л:

Фосфорная кислота………………..2-10

Азотнокислый натрий…………70-100

Обработка детали длится 30--40 мин при температуре 80--100 °С.

Потом изделие промывают, сушат и смазывают.

Алюминий и его сплавы оксидируют химическим и электрохимическим способами в окислительных растворах (табл.3). При оксидировании на поверхности изделия образовывается антикоррозийная пленка из окиси алюминия, которая может иметь разные цвета, а также, может служить основой, которая хорошо поглощает красители.

Табл.3

К раствору № 1 можно прибавить 0,25 части за массой едкого натра, чтобы он глубже проник в металл. После оксидирования деталь погружают на 10-15 мин в 2 %-ной раствор хромового ангидрида температурой 18-20 °С или же промывают ее в воде и кипятят 15-20 мин, чтобы удалить остатки реактивов. Потом деталь сушат. Очень хорошо, если оксидированную поверхность защитить лаком. Оксидируют алюминий до образования пленки с перламутровым блеском так: поверхность изделия очищают от грязи, обезжиривают органическим растворителем и проволочной щеткой (наждачной кожицей № 60 или 80) обрабатывают ее в разных направлениях. Потом деталь нагревают до температуры 80-100 °С, покрывают, нагретым до 90--100 °С 10%-им раствором едкого натрия и сушат на воздухе.

Покрытая прозрачным лаком поверхность не теряет цвета на протяжении трех лет.

2.2 Фосфатирование металлов

Фосфатирование используют для дополнительной защиты от коррозии, улучшения твердости, износостойкости, на черных и цветных металлах. Суть процесса фосфатирования состоит в создании на поверхности защищаемого изделия слоя малорастворимых фосфатов железа, цинка или марганца.

Фосфатированию подвергаются: чугун, низколегированные, углеродистые стали, кадмий, цинк, медь, сплавы меди, алюминий. Фосфатированию плохо поддаются высоколегированные стали.

Фосфатная пленка не боится органических масел, смазочных, горячих материалов, толуола, бензола, всех газов, кроме сероводорода.

Под воздействием щелочей, кислот, пресной, морской воды, аммиака, водяного пара покрытие довольно быстро разрушается. Непродолжительный срок службы покрытия также связан с его низкой эластичностью и прочностью.

Процесс фосфатирования нашел широкое применение в автомобильной промышленности. Фосфатная пленка - наилучший грунт.

Толщина фосфатного слоя составляет от 2 - 8 до 40 - 50 мкм (зависит от режима фосфатирования, подготовки поверхности, состава раствора для фосфатирования). Толщина покрытия связана с его структурой. Мелкокристаллические защитные слои имеют меньшую толщину (1 - 5 мкм) и обладают более выраженной защитной способностью. В связи с этим их намного чаще используют. Получают такие покрытия из цинкфосфатных растворов, которые содержат ускорители (окисляющие элементы). Мелкокристаллические слои не используются в качестве самостоятельных защитных. После получения такого слоя поверхность подвергают дополнительной обработке лакокрасочными материалами.

Крупнокристаллические фосфатные слои более толстые, получают их из марганцевофосфатных растворов. После промасливания могут служить самостоятельными покрытиями.

Кристаллы фосфатов имеют пластинчатую структуру, благодаря чему пленка отлично впитывает различные пропитки, лаки, удерживая их в себе.

Фосфатное покрытие состоит из двух слоев. Первый, плотно прилегающий к поверхности слой, плотно связан с металлом, незначительной толщины, имеет пористую структуру, а также гладкий и достаточно эластичный. Он состоит, в большей части, с монофосфатов железа. Второй слой (наружный) - состоит из монофосфатов марганца, вторичных и третичных фосфатов. Он более хрупкий, кристаллический. Характеристиками именно наружного слоя обуславливается ценность фосфатных пленок.