Цвет фосфатного покрытия колеблется от светло-серого до темно серого (почти черного). Светло-серые фосфатные пленки образуются на цветных металлах и малоуглеродистых сталях. Предварительно подвергшихся пескоструйной обработке поверхностях, в растворах повышенной кислотности.

Если чугунное (либо из высоколегированной стали) изделие предварительно подвергалось травлению, и концентрация ортофосфорной кислоты больше обычного - фосфатный слой получается более темного оттенка. Фосфатное покрытие зеленоватого оттенка образуется на поверхности стали, содержащей никель и хром.

Фосфатное покрытие не подвергается воздействию кислорода воздуха, смазок, масел, керосина, не смачивается расплавленными металлами. Фосфатный слой может выдержать непродолжительное влияние температуры около 500 °С. Наибольшая минусовая температура, при которой не разрушается покрытие -75 °С.

Фосфатное покрытие отличается высоким электросопротивлением, может выдержать напряжение до 500 В. Чтоб повысить пробивное напряжение готового фосфатного покрытия (до 1000 В) - его дополнительно пропитывают бакелитовыми либо масляными лаками. Фосфатное покрытие по твердости мягче стали, но более твердое, чем латунь или медь.

Подготовка поверхности перед операцией фосфатирования играет важную роль, т.к. от ее способа и качества во многом зависят свойства полученного покрытия, а именно - структура, адгезионная способность, толщина, цвет фосфатной пленки.

При фосфатировании заранее протравленной поверхности (с использованием HCl, H2SO4, H3PO4) образуются крупнокристаллические, рыхлые фосфатные слои, толщиной до 40 - 50 мкм. Они обладают достаточно низкими защитными свойствами, поэтому для улучшения качества пленки деталь промывают в 3 - 5 % растворе кальцинированной соды, а далее в воде и затем только фосфатируют. Или же в 1 - 2 % растворе хозяйственного мыла и 5 - 8 % растворе кальцинированной соды при температуре 55 - 60 °С.

Мелкокристаллические, тонкие (толщиной от 5 до 10 мкм) пленки образуются на поверхностях, обработанных пескоструйным методом с последующим обезжириваниям (с использованием органических растворителей или же химическим способом), также механически обработанные кругом, и т.п. Такие фосфатные пленки отличаются хорошей адгезией к поверхности и высокими защитными свойствами.

Труднорастворимые фосфаты железа - основная составляющая часть фосфатных покрытий. Их качество определяется свободной и основной кислотностью раствора, природой катионов металла, концентрацией монофосфатов.

При введении в раствор для фосфатирования окислительных анионов (например, ClO3, NO2, NO3) процесс формирования защитной пленки значительно ускоряется.

При фосфатировании на поверхности металла наблюдается два основных процесса - осаждение фосфатов и растворение основного металла.

Фосфатирование черных металлов. Сегодня самое широкое применение получил препарат для фосфатирования «Мажеф». Выпускается в виде серой массы, расфасованной по бочкам или ящикам. Отличается характерным кисловатым запахом. Название препарата произошло от первых букв его составных частей: марганец, железо, фосфорная кислота.

Фосфатная пленка при использовании данного препарата обладает хорошими защитными свойствами.

Процесс получения фосфатной пленки с использованием данного препарата имеет свои недостатки: высокие температуры, узкий рабочий интервал температур, длительность операции, наводораживание стали (из-за сильного выделения водорода). Чтоб снизить наводораживание уменьшают длительность процесса.

Фосфатирование может быть электрохимическим и химическим.

Химическое фосфатирование черных металлов, в свою очередь, подразделяется на холодное, нормальное и ускоренное.

Холодное фосфатирование проводится без подогрева рабочих растворов. Фосфатное покрытие получается довольно тонким и используется в качестве основы под покраску. В основу растворов для холодного фосфатирования входят препарат Мажеф и однозамещенный фосфат цинка (Zn(H2PO4)2). NaNO2 и NaF играют роль активаторов процесса.

Составы для холодного фосфатирования:

Состав №1 , г/л:

пр. Мажеф 25 - 30

Zn(NO3)2*6H2O 35 - 40

NaF 5 - 10

длительность обработки 40 минут;

Состав №2, г/л:

Zn(H2PO4)2 -60 - 70

Zn(NO3)2*6H2O -80 - 100

NaNO2 -0,3 - 1.0

продолжительность обработки 15 - 25 мин.;

Состав №3, г/л:

Zn(H2PO4)2 - 100

NaF - 6

NaNO2 - 2

длительность обработки 30 - 40 минут;

Состав №4, г/л:

ZnO - 18 - 21

H3PO4 - 80 - 85

NaNO2 - 1 - 2

продолжительность обработки 15 - 20 минут.

Если температуру раствора увеличить - можно получить мелкокристаллическое покрытие.

Растворы для холодного фосфатирования довольно быстро гидролизуются (при контакте составных веществ с водой разлагаются основные молекулы и образуются новые соединения), увеличивается свободная кислотность раствора. Это отрицательно сказывается на качестве фосфатного покрытия, т.к. слой получается пористый и с низкими защитными характеристиками. Поэтому холодное фосфатирование используется довольно редко.

Нормальное фосфатирование. Препарат Мажеф, используемый также и при нормальном фосфатировании, имеет химический состав: 2,4 - 2,5 % Fe, 14 % Mn, 46 - 52 % фосфатов, 1 % SO42-, доли процентов ионов хлора и CaO, 1 - 2 % H2O.

Однозамещенные соли ортофосфорной кислоты, марганца, железа (MnHPO4, Fe(H2PO4)2, Mn(H2PO4)2) и являются основой препарата.

Наилучший результат фосфатирования дает раствор, содержащий 30 - 33 г/л препарата Мажеф. Температура - 97 - 98 °С. Если вести процесс при более высоких температурах - образуется много шлама, а при более низких - покрытие имеет кристаллическую структуру.

Длительность процесса нормального фосфатирования: время выделения водорода + выдержка около 5 - 10 минут. Кислотность раствора (общая) должна составлять около 30 точек, свободная 3 - 4 точки. (Точка - мера общей и свободной кислотности раствора. Одна точка показывает количество мм 0,2 н. раствора щелочи, израсходованного на процесс титрования 10 мл фосфатного раствора).

Если свободная кислотность превышает указанное значение - ухудшаются свойства фосфатного слоя, а сам процесс затягивается по времени. При уменьшении - полученные пленки слишком тонкие и незащитные.

При повышении концентрации препарата Мажеф до 100 - 200 г/л получают более толстые фосфатные слои с повышенными защитными свойствами и мелкокристаллической структуры. С повышением концентрации немного уменьшают температуру рабочего р-ра (до 80 - 85 °С).

При фосфатировании высоколегированных сталей количество препарата Мажеф составляет около 30 - 32 г/л. Дополнительно вводят 10 - 12 % BaCl2 для улучшения качества фосфатного слоя. Изделие выдерживают в рабочем растворе 45 - 60 минут при температуре около 100 °С.

Ускоренное фосфатирование получило довольно широкое промышленное применение, т.к. процесс ведется быстрее, чем при нормальном, и имеет свои преимущества.

Длительность процесса ускоренного фосфатирования (с использованием препарата Мажеф) составляет 8 - 15 минут. Рабочий раствор подогревают до температуры 45 - 65 °С (или же 92 - 96 °С, если использовать электролит №2). Дополнительно вводят окислители (NaF, Zn(NO3)2 и др.), благодаря которым ускоряется процесс фосфатирования, выделяется намного меньше водорода и окисляется Fe2+ до Fe3+.

Растворы для ускоренного фосфатирования с применением препарата Мажеф:

Раствор №1, г/л:

препарата Мажеф 30 - 40,

Zn(NO3)2*6H2O 50 - 65 г/л,

NaF - 2 - 5 г/л;

Раствор №2, г/л:

препарат Мажеф - 30 - 40 г/л

Zn(NO3)2*6H2O - 50 - 70 г/л

NaNO3 - 4 - 5 г/л

H3PO4 - 0,1 - 1,0 г/л.

После ускоренного фосфатирования изделия обрабатывают раствором бихромата калия, а далее - сушат.

Пленки, полученные при ускоренном фосфатировании, небольшой толщины и не отличаются высокими защитными свойствами, поэтому их используют как основу (грунт) для лакокрасочных покрытий.

Ускоренное фосфатирование может проводится и с использованием других растворов, например, цинкофосфатных (основа - первичный фосфат цинка).

Составы для ускоренного фосфатирования с применением цинкофосфатных растворов:

Состав №1, г/л:

Zn(H2PO4)2 - 8 - 12

Zn(NO3)2*6H2O - 10 - 20 г/л

Ba(NO3)2 - 30 - 40

температура 75 - 85 °С,

продолжительность 3 - 10 минут;

Состав №2, г/л:

Zn(H2PO4)2 - 28 - 36

Zn(NO3)2*6H2O - 42 - 58

H3PO4 - 9,5 - 15,0

температура 85 - 95 °С,

продолжительность 10 - 25 минут.

Покрытия, полученные в вышеописанных электролитах, состоят с Zn3(PO4)2*4H2O и Zn2Fe(PO4)2*4H2O. Большая часть фосфатов образуется на поверхности в первые минуты процесса, когда скорость нарастания фосфатов превышает скорость их растворения. При одинаковых значениях этих скоростей рост фосфатной пленки прекращается.

Ускоренное фосфатирование можно проводить как погружением в ванну с раствором, так и распылением состава на поверхность.

Для струйного ускоренного фосфатирования часто используют раствор на основе препарата Мажеф следующего состава г/л:

Мажеф 30 - 60

Zn(NO3)2*6H2O - 50 - 70

NaNO2 - 2 - 4

Температура раствора - 15 - 25 °С,

рН 2,6 - 3,2.

Широко используются концентраты для фосфатирования стали (на основе первичных фосфатов), такие, как КФЭ-1, КФЭ-2, КФ-1, КФ-3.

Чтоб улучшить структуру покрытия в основной р-вор вводят оксалаты цинка (до 0,1 г/л). При фосфатировании в таком растворе с поверхности изделия удаляется ржавчина.

Частным случаем химического - является черное фосфатирование. Используется в оптическом приборостроении. Фосфатная пленка черного цвета более привлекательна на вид и более коррозионноустойчива, чем полученные другими способами. Процесс черного фосфатирования состоит с двух частей. Сначала, предварительным фосфатированием, получают черную пленку. Далее, при фосфатном пассивировании, заполняются поры начального слоя.

Электрохимическое фосфатирование проводят в растворах схожего состава, но с использованием постоянного либо переменного тока. Это позволяет повысить производительность процесса.

Детали развешивают на катодных штангах, анодами служат пластины (цинк или углеродистая сталь, зависит от состава электролита). Плотность тока - от 0,3 до 3 А/дм2. Продолжительность процесса - от 5 до 20 мин.

Полученные пленки используются в качестве подслоя для лакокрасочного покрытия.

Недостаток электрохимического фосфатирования - низкая рассеивающая способность электролита. Вследствии, на деталях сложной формы фосфатное покрытие ложится неравномерно.

Фосфатирование цветных металлов. Фосфатированию часто подвергают многие цветные металлы. Чаще всего это цинк, магний, алюминий, кадмий, никель, титан.

Фосфатирование титана проводят для повышения его износостойкости, антифрикционных свойств. Процесс ведется при температуре 98 - 99 °С около 10 - 30 минут. Применяемый состав: 10 - 100 г/л ортофосфорной кислоты и такое же количество фторидов (NaF, NH4F или KF).

Для кадмия, алюминия, цинка и большинства цветных металлов фосфатная пленка используется в качестве основы перед нанесением лакокрасочного покрытия.

Алюминий фосфатируют в растворах ортофосфорной кислоты с содержанием CrO3 и NaF или HF. Пленки имеют голубовато-зеленый цвет, поэтому процесс получил название «голубое фосфатирование». Получившийся фосфатный слой тонкий (около 3 мкм), гладкий, аморфный, не отличается высокими защитными свойствами (имеет низкие прочностные характеристики).

Состав покрытия таков:

CrPO4 - 50 - 55%

AlPO4 - 17 - 23%

После промывки в холодной воде и сушки при температуре ниже 60 °С фосфатная пленка становится более прочной, может выдержать температуру до 300 °С. Если готовое фосфатное покрытие на протяжении 10 минут обрабатывать в 10 % растворе K2Cr2O7(при температуре 75 - 80 °С) - его коррозионная стойкость значительно увеличится.

Для фосфатирования кадмия, цинка применяют универсальный цинк-фосфатный раствор. Для получения фосфатной пленки на цинке можно использовать раствор на основе композиции Ликонда Ф1А, обработка ведется при температуре 19 - 40 °С на протяжении 5 - 10 минут. В итоге - на поверхности цинка образуется мелкокристаллическая серо-дымчатая фосфатная пленка с высокими защитными свойствами (лучше, чем при хроматировании).

Никель (его сплавы) фосфатируют только матовый, на блестящем покрытие почти не осаждается.

Рекомендованный состав раствора, г/л:

H3PO4 - 15

NaF - 13

Zn(NO3)2 - 200

Длительность обработки - 35 - 45 минут при температуре 25 - 35 °С. рН раствора около 2,0.

Фосфатные пленки не обладают достаточными защитными свойствами из-за своей пористой структуры, поэтому после получения их еще дополнительно обрабатывают. Для этого применяют пассивирующие растворы K2Cr2O7 (калия дихромат) либо Na2Cr2O7 (натрия дихромат). Процесс ведется при температуре 70 - 80 °С. Пассивирование фосфатных пленок возможно в двух составах: 80 - 100 г/л хромата и 3 - 5 г/л. Для первого раствора время выдержки составляет 10 - 20 минут, и дополнительная промывка до сушки. Для второго - 1 - 3 минуты, после фосфатирования изделие сушат без предварительной промывки.

После проведения операции пассивирования готовые изделия пропитывают минеральным маслом (горячим), а далее гидрофобизируют (3 - 5 мин). Для гидрофобизации применяют 10 % раствор в бензине кремнийорганической жидкости ГФЖ-94.

Если деталь предназначена для холодной деформации - ее промывают и обрабатывают около 3 - 5 минут при 60 - 70 °С в мыльном растворе (70 - 100 г/л хозяйственного мыла).

2.3 Анодирование алюминия

Анодное оксидирование алюминия - процесс получения на алюминии оксидной пленки химически или электрохимически из растворов кислот и щелочей. В качестве электролита при электрохимическом анодировании применяются: серная, фосфорная, щавелевая, сульфосалициловая кислота и хромовый ангидрид. Анодирование в основном идет при повышенном напряжении, в зависимости от электролита от 24 до 120 В.

При прохождении тока через электролит в зависимости от его состава образующиеся продукты реакции на алюминиевом аноде могут полностью растворяться, образовывать на поверхности металла прочно сцепленное компактное и электроизоляционное оксидное покрытие толщиной 1,4 нм/ В или частично растворяться в электролите и образовывать пористое оксидное покрытие толщиной в десятки и сотни мкм.

Существуют две теории образования и роста анодно-оксидных покрытий: струткурно-геометрическая и коллоидно-электрохимическая.

С позиции первой теории при наложении на алюминиевый электрод анодного напряжения (т.е подключение его к (+) ) сначала формируется компактная оксидная пленка, наружная часть которой в электролитах, растворяющих оксид, начинает растворяться в дефектных местах и переходить в пористое покрытие. Дальнейший рост анодно-оксидного покрытия происходит на дне образовавшихся пор за счет превращения все более глубоких слоев металла в оксид. Покрытие состоит из гексагональных ячеек. Прилегающий к металлу барьерный слой толщиной 1-1,1 нм, состоит из беспористых ячеек. Ячейки пористого слоя имеют в середине одну пору. Диаметр пор и их число зависят от природы электролита и режима анодирования. Под действием электролита оксид, образующий стенки ячеек, гидратируется. При этом происходит адсорбция воды, анионов электролита и продуктов анодной реакции.

С позиции второй теории образование анодно-оксидных покрытий начинается с возникновения мельчайших частиц оксида, происходящего в результате встречи потока ионов. Адсорбция анионов и воды обуславливает отрицательный заряд частиц. С увеличением числа частиц они превращаются в полиионы - палочкообразные мицеллы, которые образуют скелет ориентированного геля оксида алюминия. В него внедряются анионы электролита. Под действием отрицательного заряда мицеллы подходят к поверхности и сращиваются с металлом. Наряду с процессами образования мицеллярных слоев с участием анионов протекают сопряженные процессы растворения образующегося оксида.

Состав и свойства анодно-оксидных покрытий

Тонкие и беспористые анодно-оксидные покрытия представляют собой в основном безводный оксид алюминия, который в чистом виде располагается у границы с металлом. В тонкие беспористые покрытия внедряются от 0,6 до 20% борного ангидрида (электролиты с борной кислотой), значительное количество других ионов.

На границе раздела оксид-электролит находят небольшую часть гидратированного оксида алюминия Al2O3*H2O (бемит).

Пористые анодно-оксидные покрытия состоят в основном из аморфного оксида алюминия и частично включают гамма-Al2O3 . Содержание воды в покрытиях, полученных в сульфатных и оксалатных электролитах, достигает 15%. В зависимости от условий формирования вода в оксидном покрытии может находиться в составе бемита или байерита (Al2O3*3H2O). Покрытия содержат значительное количество анионов электролитов.

Цветные покрытия (получение напрямую из электролита)

Анодно-оксидные покрытия, полученные, например, в оксалатном электролите, имеют обычно желтоватый оттенок. Если в этом электролите алюминий и его сплавы анодируются вначале переменным, а затем постоянным током, покрытия получаются окрашенными в цвет от светло-соломенного до золотистого и бронзового.

Окрашивание анодных покрытий (получение пористого покрытия и окраска в отдельном растворе)

Прозрачные и полупрозрачные защитно-декоративные покрытия алюминия и его сплавов окрашивают в водных прямых кислотных органических красителей.

Содержание красителей в растворах колеблется от 0,1-0,5 г/л для светлых тонов до 5 для интенсивного и 10-15 для черного цвета. Температура растворов 50-70, время окрашивания от 300 до 1800 с.

Окраска покрытий, полученных в различных электролитах, различается из-за различия свойств пористости и естественного цвета покрытия.

Для получения необходимых цветов окраски используют смеси анилиновых красителей.

Некачественная окраска удаляется в растворе перманганата калия и азотной кислоты.

Кроме органических красителей применяются и неорганические.

Ограниченную цветовую гамму, но более светостойкую окраску анодно-оксидных покрытий получают реакцией двойного обмена в растворах неорганических солей

Растворы для анодирования.

Окисные пленки, полученные из сернокислого электролита, обладают высокой адсорбционной способностью и стойкостью против коррозии. Важным достоинством этого электролита является то, что в нем можно анодировать почти все алюминиевые сплавы. Не рекомендуется применять анодирование в серной кислоте только для деталей, имеющих узкие щели, зазоры, клепаные или сварные соединения во избежание коррозии металлов, от следов электролита.

Анодирование производится и электролите состава г/л:

серная кислота H2SO4 - 170-200

температура 15-25 °С.

Анодную плотность тока выбирают с учетом состава обрабатываемого сплава, Алюминий и плакированный металл анодируют при плотности тока 1-2 А/дм2 и напряжении 10-15 В; дюралюминий и силумин - при плотности тока 0,5-1 А/дм2 и напряжении 12-20 В. Продолжительность анодирования 30-50 мин. В качестве катода используют свинец; отношение площади катодов к плошали анодов 1:1 или 2:1.

При повышении температуры электролита и плотности тока продолжительность анодирования может быть сокращена, но качество пленки при этом ухудшается. Поэтому при длительной работе ванн электролит следует охлаждать водяными рубашками или свинцовыми и титановыми змеевиками.

Детали загружают в ванну на подвесках, изготовленных из алюминия. От качества электрического контакта между подвесками и деталями зависит качество получаемой пленки. В случае неплотного контакта происходит местный разогрев металла, из-за чего может произойти разрыхление пленки и растравливание детали. Для обеспечения надежного контакта изготовляют специальные приспособления с пружинными или винтовыми зажимами, детали закрепляют туго натянутой алюминиевой проволокой. Анодную пленку с приспособлений, используемых неоднократно, перед каждой новой загрузкой следует удалять в растворе щелочи.

Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Отсутствие пленки на отдельных местах	Плохой контакт детали с подвеской	Улучшить контакт
Прожог металла	Неплотный контакт детали с подвеской	Улучшить контакт
	Соприкосновение деталей друг с другом	Увеличить расстояние между деталями
	Короткое замыкание между деталью и катодом	Устранить короткое замыкание
Хрупкость пленки	Температура электролита ниже 15 °С	Повысить температуру электролита
Растравливание анодной пленки	Температура электролита выше 25 °С	Охладить электролит
	Большая продолжительность анодирования	Уменьшить время анодирования
	Большая концентрация кислоты	Откорректировать электролит
Темные пятна и полосы, рыхлая пленка	Содержание алюминия в электролите более 30 г/л	Удалить окислы алюминия декантацией

После окончания процесса анодирования детали тщательно промывают в проточной воде до полного удаления следов электролита и подвергают дополнительной обработке: уплотнению для повышения коррозионной стойкости анодной пленки или окрашиванию для улучшения декоративной отделки. Эти процессы возможны благодаря высокой (до 30% объема) пористости анодной пленки и ее способности поглощать водные растворы.

Уплотнение анодных пленок проводится обработкой их горячей водой или растворами хроматов. В обоих случаях окись алюминия гидролизуется, увеличиваясь в объеме, и заполняет поры. Обработку в горячей воде ведут при температуре 95-100 °С в течение 20-30 мин. Хроматную обработку ведут в растворе, содержащем 80-100 г/л бихромата натрия или калия при температуре 80-90 °С в течение 10-15 мин. Анодная пленка приобретает при этом лимонно-желтый цвет.

Удаление дефектной анодной пленки без нарушения размеров детали производят в растворе, содержащем хромовый ангидрид CrO317-20 г/л и фосфорную кислоту H3PO4 35 г/л. Температура 90-100 °С. Применяется также раствор едкого натра с концентрацией 100 r/л. Температура раствора 70-90 С.

При анодировании в щавелевокислом электролите получаются пленки, обладающие хорошими электроизоляционными свойствами. Они непрозрачны, окрашены в декоративные золотистые тона. В этом электролите можно обрабатывать литейные сплавы алюминия, содержащие до 5% меди или 4% кремния. Анодирование ведется на постоянном или переменной токе.

Анодирование постоянным током производят в электролите состава г/л:

щавелевая кислота H2C2O4 - 30- 50 г/л.

Режим работы: температура электролита 15-25 °С, анодная плотность тока 1-2 А/дм2, напряжение на ванне 40-60 В (к концу электролиза достигает 60-70В).

Для получения твердых пленок с хорошими электроизоляционными свойствами их толщина должна быть не менее 25-40 мкм.

Вредными примесями, ухудшающими качество анодирования, являются хлор и алюминии. Их допустимая концентрация в электролите составляет соответственно 0,04 г/л и 30 г/л.

Хромовокислые электролиты анодирования рекомендуются для получения защитных анодных пленок на деталях сложной конфигурации, имеющих клепаные и сварные соединения. Анодные пленки, получаемые из этого электролита, бесцветны, отличаются повышенной коррозионной стойкостью (применяются без дополнительной обработки), малой пористостью, высокой пластичностью и эластичностью, но характеризуются меньшей твердостью и износостойкостью по сравнению с оксидными пленками из сернокислых и щавелевокислых электролитов.

Электролит содержит г/л:

хромовый ангидрид CrO3 90-100 г/л

Плотность тока до 2 А/дм2. Температура электролита 35-40 °С. Продолжительность процесса анодирования 50-60 мин. Напряжение на ванне составляет 40-50 В, затем постепенно повышается до 100 В.

Скорость формирования оксидной пленки значительно зависит от температуры электролита, которую нужно поддерживать с точностью ±2 °С. Анодная пленка в зависимости от марки сплава имеет цвет от серого до коричневого с толщиной 3-4 мкм.

В процессе анодирования в электролите накапливается алюминий, уменьшается концентрация свободной хромовой кислоты за счет ее связывания алюминием и катодного восстановления шестивалентных ионов хрома до трехвалентных.

Так как работоспособность электролита определяется содержанием свободной хромовой кислоты, то требуется периодическое корректирование электролита добавлением хромового ангидрида, концентрацию которого можно доводить до 250 г/л.

При анодировании в хромовокислом электролите используют катоды из нержавеющей стали Х18Н9Т или алюминия марки А0. Для уменьшения скорости побочного процесса катодного восстановления шестивалентных ионов хрома отношение поверхности катода к поверхности обрабатываемых деталей не должно превышать 5:1.

Вредной примесью при анодировании являются сульфат-ноны, они замедляют процесс анодирования и ухудшают качество получаемых пленок. При составлении электролита сульфат-ноны удаляют введением углекислого бария.

Глава 3. Гальванопластика

Гальванопластика - технология получения точных металлических копий, путем осаждения металла на модели, которые после окончания процесса отделяются. Точности рабочих размеров и шероховатости поверхностей, получаемых гальванопластических копий, всецело зависят от точности размеров и шероховатости поверхности модели, на которую происходит осаждение металла.

Важную роль в процессе гальванопластического формирования изделия играет подготовка поверхности используемой формы и создание на ней токопроводящего слоя.

Перед нанесением токопроводящего слоя, поверхность модели должна быть вымыта и обезжирена. Качество обезжиривание контролируется визуально.

Нанесение токопроводящего слоя.

Существует несколько разновидностей токопроводящих слоев, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, так же не все могут быть применены в каких-либо ситуациях. Выбор токопроводящего слоя зависит от ряда факторов, в том числе и от материала модели.

Для моделей из эластомеров (каучуки, резины и др.) чаще всего используется коллоидный графит. Поверхность предварительно обрабатывают (протирают) ацетоном или спиртом, высушивают. Графит наносят мягкой кисточкой на поверхность модели, до тех пор, пока слой не будет выглядеть равномерно и однотонно. Излишки графита сдувают, после чего модель промывают. Данный метод рекомендуется использовать в том случае, когда есть возможность проникнуть кистью во все полости матрицы и равномерно нанести слой графита.

Для моделей с более сложным рельефом поверхности, рекомендуется наносить токопроводящую пленку из серебра. Для этого модель обезжиривают, промывают и погружают в раствор сенсибилизации на 5-10 минут.

Состав раствора сенсибилизации:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Раствор сенсибилизации
Олово двухлористое SnCl2	10-30
Соляная кислота, мл/л HCl	2-10
Температура, 0С	18-25

После обработки в данном растворе следует тщательная промывка модели в холодной воде, в процессе чего происходит гидролиз двухлористого олова с образованием малорастворимых соединений.

После сенсибилизации проводят процесс химического серебрения из растворов:

А.

Серебро азотнокислое AgNO3, г/л	4

Б.

Пираголол, г/л	3,5
Лимонная кислота C6H8O7, г/л	4

Данные растворы должны быть приготовлены в отдельных емкостях и охлаждены до температуры 1-15 0С, затем, непосредственно перед серебрением при перемешивании раствор «Б» вливают в раствор «А», по следующей технологии:

Раствор «А» залить прямо на модель, а затем, аккуратно перемешивая раствор моделью, при одновременном разбавлении дистиллированной водой влить раствор «Б». Раствор «А», раствор «Б» и дистиллированная вода берутся в соотношении 1:1:1. Операцию необходимо повторить 2 раза.

Далее модель с нанесенным токопроводящим слоем погружают в сернокислую ванну меднения для затяжки.

Для моделей, выполненных из диэлектриков, как правило, используется способ химического нанесения токопроводящего слоя. Модель предварительно очень тщательно обезжиривается, отдельно внимание уделяется такому параметру как «смачиваемость поверхности»

Ранее часто применялись раздельные растворы для сенсибилизации и активации поверхности диэлектрика, но в настоящее время в основном используются растворы «смешанного» типа, в которых одновременно происходит и сенсибилизация и активация.

Состав раствора и режим работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Смешанный раствор сенсибилизации
Дихлористый палладий PdCl2	0,5-1
Двухлористое олово SnCl2	40-45
Соляная кислота HCl	70-75
Калий хлористый KCl	140-150
Температура, 0С	15-25

После обработке в «смешанном» растворе модель необходимо тщательно промыть в холодной воде, это необходимо для образования на поверхности модели пленки из коллоидного палладия.

Далее модель можно завешивать в сернокислую ванну меднения для дальнейшей металлизации.

Нанесение полупроводниковых пленок.

Сущность этого метода состоит в операции сорбции неорганических веществ поверхностью полимера и преобразование их в кислорастворимые соединения под действием сульфирующих агентов. Рассмотрим нанесение токопроводящих пленок на основе сульфида свинца и меди.

Нанесение сульфида свинца осуществляется из раствора следующего состава:

Состав электролита и режим работы	Раствор горячего сульфидирования
Свинец азотнокислый Pb(NO3)2, конц., мл/л	50
Калий едкое KOH, г/л	4-5
Тиомочевина, конц. CS(NH2)2, мл/л	30
Температура, 0С	45-60
Время процесса, мин	20-30

После нанесения пленки из сульфида свинца модель необходимо промыть в горячей проточной воде, при наличии не прокрытых мест операцию необходимо повторить.

Недостатком этого способа является повышенная температура, затрудняющая работу с некоторыми видами диэлектриков, или с моделями, размер которых является точно заданным. Так же к недостаткам можно отнести тот факт, что данный раствор является по сути одноразовым.

Нанесение токопроводящего слоя сульфида меди.

Преимущества данного способа перед вышеописанным является небольшое время продолжительности процесса, сравнительно высокая стабильность применяемых растворов. Технология нанесения сульфида меди заключается в последовательной обработке поверхности раствором соли металла, водой и раствором сульфидирующего агента. Адсорбция на поверхности продуктов гидролиза соли металла происходит на стадии промывки водой. Технология нанесения токопроводящей пленки сульфида меди:

1. Сорбция в растовре:

Состав электролита и режим работы	Сорбционный раствор
Медь сернокислая CuSO4, г/л	10-100
Цинк сернокислый ZnSO4, г/л	50-100
Аммиак водный NH3, мл/л	150-200
pH	8,5-9,5
Температура, 0С	18-25
Время процесса, мин	0,5-1

2. Гидролиз в воде, в течении 0,1-0,2 мин.

3. Сульфидирование в растворе

Состав электролита и режим работы	Раствор сульфидирования
Сульфид натрия Na2S, г/л	10-50
Температура, 0С	18-25
Время процесса, мин	0,1-0,5

4. Промывка в воде в течение 0,1-0,5 мин.

Модель или деталь проходит выше описанные стадии несколько раз, до тех пор, пока на ней не появится коричневая пленка, когда пленка станет равномерной по площади детали, процесс можно прекращать и приступать к затяжке медью или никелем.

Нанесение гальванических осадков.

После нанесения токопроводящего слоя на модель необходимо провести операцию «затяжки» или нанесения первичного покрытия. Затяжку производят при низких плотностях тока, что обеспечивает эластичность осаждаемого металла. Затяжку осуществляют в разбавленных сернокислых электролитах меднения.

Состав и режим работы:

Состав электролита и режим работы	Разбавленный электролит меднения
Медь сернокислая CuSO4, г/л	140-160
Кислота серная H2SO4, г/л	10-15
Спирт этиловый CH3COOH, мл/л	20-30
Температура, 0С	18-25
Время процесса, мин	15-30

Модель завешивается в ванну под током. Необходимо следить за тем, что бы при завешивании в углублениях модели не оставалось пузырьков воздуха, иначе там останутся не прокрытые участки. После осаждения первичного слоя модель переносят в ванну для осаждения рабочего слоя.

Рабочие слои формируются, как правило, из меди, путем наращивая толстых слоев, никеля или железа. Электролиты и режимы работы представлены ниже.

Состав и режим работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4
Никель сернокислый NiSO4	170	240	140-160	360
Никель хлористый NiCl2	-	45	-	-
Борная кислота H3BO3	-	30	20-30	30
Натрий хлористый NaCl	40	-	-	40
Натрий уксуснокислый CH3COONa	50	-	-	-
Уксусная кислота, 80% CH3COOH	1	-	-	-
Магний сернокислый MgSO4	-	-	25-30	-
Натрий сернокислый NaSO4	-	-	180-200	-
Калий хлористый KCl	-	-	5-10	-
Натрий фтористый NaF	-	-	-	15
Катодная плотность тока, А/дм2	4-8	5-10	0,5-0,8	1,5
Температура, 0С	70-72	50-60	36-38	40
pH	-	-	5.6-5.8	5.6

Электролиты меднения для нанесения толстых слоев меди.

Состав и режим работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3
Медь сульфаминовокислая (NH2SO3)2Cu	240-260	200	200
Кислота серная H2SO4	60-70	50	30
Антрацен сульфированный	0,2	-	-
Температура, 0С	37-39	25-38	18-20
Катодная плотность тока, А/дм2	4-10	2-5	1-3
Перемешивание	+	+	-
Фильтрация	Периодическая	Периодическая	Периодическая

Электролиты для нанесения толстых слоев железа.

Для нанесения толстых слоев железа применяют сернокислые и хлористые электролиты.

Сернокислые электролиты железнения.

Состав и режим работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4
Железо сернокислое FeSO4	180-200	400	350	120
Магний сернокислый MgSO4	40	-	250	20-25
Натрий двууглеродистый Na2CO3	25-30	-	-	5-10
Натрий хлористый NaCl	-	200	-	-
Катодная плотность тока, А/дм2	0,1-0,15	10-20	10-20	3-4
Температура, 0С	18-20	90-100	102	75-80

Хлористые электролиты железнения.

Состав и режим работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1	Электролит №2	Электролит №3	Электролит №4
Железо хлористое FeCl2	450	500	500	700-800
Кальций хлористый CaCl2	500	150	-	-
Натрий хлористый NaCl2	-	-	950	9
Соляная кислота HCl	0,2-0,5	3-4	2-3	3-4
Катодная плотность тока, А/дм2	10-20	20	10-25	10-20
Температура, 0С	90-100	106	95-100	100-105

В декоративной гальванопластике процессы железнения почти не используются, т.к. это больше прерогатива промышленных производств, при изготовлении матриц или пресс форм. В декоративной гальванопластике чаще всего используются электролиты меднения и реже электролиты никелирования, с последующим нанесением на медную или никелевую модель изделия тонкого слоя серебра или золота, либо иной другой способ придания модели или изделию товарного вида.

Гальванопластика является очень тонким процессом и требует постоянного контроля над изделием. Процессы гальванопластического осаждения толстых слоев могут быть достаточно длительными по времени, в зависимости от необходимой толщины осаждаемого слоя, и могут длиться от нескольких часов до нескольких недель.

Глава 4. Химическая металлизация

4.1 Химическое серебрение

Химическое серебрение широко применяется в производстве декоративных изделий, зеркал, отражателей. Кроме того, в ряде случаев производится серебрение различных пластмасс, восковых композиций и металлов.

В основе процесса химического серебрения лежит реакция восстановления серебра из его соединений.

Химическое серебрение можно производить методом погружения деталей в раствор, полива или распыления растворов сжатым воздухом из специального пульверизатора. Наиболее экономичен метод пульверизации, который позволяет уменьшить расход серебра примерно в 10 раз по сравнению с первыми двумя способами.

Один из растворов серебрения:

Состав:

А.

Серебро азотнокислое AgNO3, г/л	4

Б.

Пираголол C6H6O3, г/л	3,5
Лимонная кислота C6H8O7, г/л	4

Данные растворы должны быть приготовлены в отдельных емкостях и охлаждены до температуры 1-15 0С, затем, непосредственно перед серебрением при перемешивании раствор «Б» вливают в раствор «А», по следующей технологии: Раствор «А» залить прямо на модель, а затем, аккуратно перемешивая раствор моделью, при одновременном разбавлении дистиллированной водой влить раствор «Б». Раствор «А», раствор «Б» и дистиллированная вода берутся в соотношении 1:1:1. Операцию необходимо повторить 2 раза.

Для серебрения применяются исключительно реактивы, помеченные как «химически чистый».

В зависимости от условий и толщины покрытия, состав электролита может меняться, покрытия могут наноситься толщиной до 10-20 микрон, в зависимости от выбранного электролита.

4.2 Химическое золочение

Покрытия золотом, не смотря на высокую стоимость металла, имеют широкое применение благодаря химической стойкости, электропроводности и декоративности. Золочение применяется в приборостроении и радиоэлектронике, в ювелирном и часовом деле.

В химическом золочении могут быть использованы растворы, не содержащие цианистых соединений, что весьма существенно для золочения некоторых не проводящих материалов, и самое главное не высокая ядовитость таких растворов по отношению к человеку.

ГОСТ 9.047-75 рекомендует следующий состав раствора для осаждения золота на медь и ее сплавы:

Состав и режим работы:

Состав электролита (г/л) и режим работы	Электролит №1
Золото (дицианоаурат калия) K[Au(СN)2]	2-3
Натрий лимоннокислый Na3C6H5O7	45-50
Аммоний хлористый NH4Cl	70-75
Гипофосфит натрия NaPO2H2	8-10
pH	7,5
Температура, 0С	80-85
Скорость осаждения	1 мкм/ч

В химическом золочении применяются как цианистые, так и нецианистые электролиты, которые являются менее ядовитыми, но чаще всего, более сложны в приготовлении. Методом химического золочения можно наносить покрытия разной толщины.

4.3-4.4 Процессы химического меднения и химического никелирования

Эти процессы рассмотрены ранее в соответствующих разделах - меднение и никилирование.

4.5 Процесс химического хромирования

Процесс химического хромирования можно применять для деталей сложной конфигурации, в отличии от гальванического хромирования, где сложно прокрыть даже малейшие углубления.

В основу процесса химического хромирования положена реакция восстановления хрома из водных растворов его солей с помощью гипофосфита натрия NaPO2H2 и некоторых других химреактивов. Химическое хромирование позволяет получить на поверхности металлических деталей покрытие серого цвета, которое после полирования приобретает нужный блеск. Хром хорошо ложится на никелевое покрытие. Наличие фосфора в хроме, полученном химическим путем, значительно увеличивает его твердость. После хромирования необходимо провести Термическую обработку.

Воду для химического хромирования необходимо брать дистиллированную. Химреактивы подойдут как минимум маркировки «Ч».

Процесс хромирования металлов и сплавов заключается в следующем.

· Обработанную деталь обезжиривают в одном из водных растворов,

· Затем деталь активируют .

· Хромирование. Последовательность приготовления: все химреактивы (кроме гипофосфита натрия) растворяют в воде обязательно в эмалированной или стеклянной посуде. Затем раствор разогревают до рабочей температуры и только после этого растворяют гипофосфит натрия и завешивают детали в раствор. Растворы, применяемые для химического хромирования, подразделяются на кислые (рН 4-6,5) и щелочные (рН выше 6,5). Кислые растворы предпочтительнее применять для покрытия черных металлов, меди и латуни. Щелочные - для нержавеющих сталей. Кислые растворы (по сравнению с щелочными) на полированной детали дают более гладкую (зеркальную) поверхность, у них меньшая пористость, скорость протекания процесса выше. У щелочных растворов основное преимущество - более надежное сцепление пленки покрытия с основным металлом.

· Повысить сцепление пленки покрытия с основным металлом помогает - термическая обработка - процесс заключается в нагреве хромированных деталей до температуры 400°С и выдержке их при этой температуре в течение 1 часа. Если покрываемые хромом детали закалены (пружины, ножи, рыболовные крючки и т.п.), то при температуре 400°С они могут потерять свое основное качество - твердость. В этом случае низкотемпературную диффузию проводят при температуре 270-300°С с выдержкой до 3 ч. Такая термообработка повышает и твердость хромового покрытия.

Составы растворов для хромирования.

Состав 1 : г/л

Фтористый хромил (Дифторид-диоксид хрома) CrO2F2 0 - 14

Лимоннокислый натрий Na3C6H5O7- 7

Уксусная кислота 10мл/л

Натрий фосфорноватистокислый NaPH2O2*H2O - 7

Температура 85-90°С

рН - 8-11

скорость 1,0-2,5 мкм/ч

Состав 2 : г/л

Фтористый хромил CrO2F2- 16

Хлористый хром = СrСl2- 1

Натрий уксуснокислый CH3COONa*3H2O - 10

Щавелевокислый натрий Na2C2O4- 4,5

Натрий фосфорноватистокислый NaPH2O2*H2O -10

Температура 75-90°С

рН - 4-6

скорость осаждения 2-2,5 мкм/ч

Состав 3: г/л

Фтористый хромил CrO2F2 -17

Хлористый хром СrСl2 -1,2

Лимоннокислый натрий Na3C6H5O7 -8,5

Натрий фосфорноватистокислый NaPH2O2*H2O - 8,5

Температура 85-90°С

рН - 8-11

скорость осаждения 1-2.5 мкм/ч

Состав 4: г/л

Уксуснокислый хром Cr(CH3COO)2- 30

Уксуснокислый никель (CH3COO)2Ni-1

Гликолевокислый натрий HOCH2COONa = C2H3NaO3-40

Натрий уксуснокислый CH3COONa*3H2O-20

Лимоннокислый натрий Na3C6H5O7 -40

Уксусная кислота 14 мл /л

Гидроксид натрия NaOH-14

Натрий фосфорноватистокислый NaPH2O2*H2O-15

Температура 99°С

рН - 4-6

скорость осаждения 2,5 мкм/ч

Состав 5 : г/л

Фтористый хромил CrO2F2 - 5-10

Хлористый хром СrСl2 - 5-10

Лимоннокислый натрий Na3C6H5O7 - 20-30

Пирофосфат натрия Na2H2P2O7 или Na4P2O7(замена гипофосфита натрия) 50-75

Температура 100°С

рН - 7,5-9

скорость осаждения 2-2,5 мкм/ч

4.6 Химическое лужение

Для придания свойства паяемости детали обычно применяют гальваническое или горячее лужение.

При гальваническом лужении требуется специальное оборудование, наличие электрического тока. При горячем лужении теряется значительное количество припоя за счет его окисления в процессе работы ванны. Получаемые покрытия имеют избыточную толщину.

Взамен горячего и гальванического лужения можно применять химическое лужение, если не требуется высокая коррозионная стойкость покрытия.

Процесс является контактным и основан на осаждении олова из раствора его комплексной соли за счет разности потенциалов, возникающей между медью и оловом. В качестве комплексообразователя олова применяют тиомочевину. В присутствии тиомочевины потенциал меди сдвигается в сторону более электроотрицательного значения, что дает возможность осуществления процесса контактного химического лужения.

Подготовка поверхности деталей перед лужением осуществляется общепринятыми методами:

· обезжириванием,

· травлением,

· декапированием.

Составы растворов для химического лужения стали.

Составы растворов для лужения стали	г/л	Температура раствора	Скорость наращивания пленки
Состав 1 :
двухлористое олово SnCl2 (расплавленное и измельченное, например в ступке)	1	В кипящем растворе	5-8 мкм/ч
Сульфат алюминия-аммония AlH4NO8S2	15
Состав 2 :
двухлористое олово SnCl2	10	В кипящем растворе	5 мкм/ч
Сульфат алюминия AlH4NO8S2	300
Состав 3 :
двухлористое олово SnCl2	20	80°С	3-5 мкм/ч
Сегнетова соль кристаллогидрат NaKC4H4O6·4H2O	10
Состав 4 :
двухлористое олово SnCl2	3-4	90-100°С	4-7 мкм/ч
Сегнетова соль кристаллогидрат NaKC4H4O6·4H2O	до насыщения

Составы растворов для химического лужения меди и сплавов.

При лужении медных деталей и деталей из сплавов меди их завешивают на цинковых подвесках (проволках или полосках) и при этом мелкие детали "припудривают" цинковыми опилками.

Составы растворов для лужения меди и сплавов	г/л	Температура раствора	Скорость наращивания пленки
Состав 1 :
Хлористое олово SnCl2	1	В кипящем растворе	10 мкм/ч
Битартрат калия KC4H5O6	10
Состав 2 :
Хлористое олово SnCl2	20	20°С	10 мкм/ч
Лактат натрия C3H5NaO3	200
Состав 3 :
двухлористое олово SnCl2	8	20°С	15 мкм/ч
Тиомочевина CS(NH2)2	40-45
Серная кислота	30-40
Состав 4 :
Хлористое олово SnCl2	8-20	50-100°С	8 мкм/ч.
Тиомочевина CS(NH2)2	80-90
Соляная кислота	6,5-7,5
Хлористый натрий NaCl	70-80
Состав 5 :
двухлористое олово SnCl2	5,5	60-70°С	5-7 мкм/ч
Тиомочевина CS(NH2)2	50
Винная кислота НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН	35

Составы растворов для химического лужения алюминия и алюминиевых сплавов. Для этих материалов специальная процедура:

1. Обезжириваем детали в ацетоне или бензине Б-70.

2. На 5 минут погружаем детали в 70°С раствор из:

o Кальцинированная сода Na2CO3 в количестве 56г/л

o Натрий фосфорноватистокислый NaPH2O2*H2O в количестве 56г/л

3. На 30 с помещаем детали в 50% раствор азотной кислоты

4. Тщательно промываем под струей воды и сразу же помещаем в один из нижеописанных растворов

Составы растворов для лужения алюминия и алюминиевых сплавов	г/л	Температура раствора	Скорость наращивания пленки
Состав 1 :
Натрий станнат Na2SnO3	30	50-60°С	4 мкм/ч
Гидроксид натрия NaOH	20
Состав 2 :
Натрий станнат Na2SnO3	20-80	20-40°С	5 мкм/ч
Пирофосфат калия K4P2O7	30- 120
Гидроксид натрия NaOH	1,5-1,7
щавелевокислый аммоний (NH4)2C2O4	10-20

Для консервации поверхности применяют аэрозольные распылители на основе флюсующих композиций. Нанесенный на поверхность заготовки лак после высыхания образует прочную гладкую пленку, которая препятствует окислению. Последующая пайка проводится прямо по обработанной поверхности без дополнительного удаления лака. В особо ответственных случаях пайки лак можно удалить спиртовым раствором.

Растворы для лужения ухудшаются с течением времени, особенно при контакте с воздухом. Поэтому старайтесь приготовить сразу небольшое количество раствора, достаточное для лужения нужного количества ПП, а остатки раствора храните в закрытой емкости. Также необходимо защищать раствор от загрязнения, которое может сильно ухудшить качество вещества

Качество покрытия определяется визуальным осмотром: покрытие не должно иметь темных пятен, шероховатостей и непокрытых участков, цвет покрытия должен быть серебристо-белый. Толщина покрытия проверяется химическим методом.

Для этого используется раствор следующего состава:

· Аммоний азотнокислый NH4NO3 в г/л - 70

· Медь сернокислая CuSO4 5H2O в г/л - 7

· Соляная кислота HCl (1 н. раствор) в мл - 70

· Вода дистиллированная в л - До 1

Для определения толщины покрытие деталь обезжиривают венской известью, погружают в вышеуказанный раствор и выдерживают в нем 30 сек (за это время снимается 0,2 мкм). Затем деталь вынимают из раствора, промывают, сушат между листами фильтровальной бумаги и тщательно осматривают. Покрытие считается пригодным, если на поверхности детали не обнаружено мест, не покрытых оловом.

Луженые детали хорошо паяются некоррозионными флюсами: спиртово-канифольным (КСп) и флюсом ФПП и сохраняют способность к пайке в течение нескольких месяцев.

Нанесение оловянного покрытия на медные проводники печатных схем дает возможность производить пайку некоррозионными флюсами, а также повысить качество плат за счет устранения перегрева при пайке.

Процесс также пригоден для лужения мелких деталей (лепестки и др.) с целью улучшения последующей пайки..

Глава 5. Порошковая окраска

Порошковая окраска - один из наиболее перспективных методов нанесения декоративно-защитных покрытий на изделия из различных материалов. Основным отличием такого покрытия от других является то, что декоративно - защитная пленка формируется из мелкодисперсного (5-50 мкм) порошка: нанесение порошка на поверхность должно быть равномерным. Формирование покрытия производится за счет нагрева изделия и выдержки его при заданной температуре.

Порошковые краски - это твердые дисперсные композиции, в состав которых входят специальные пленкообразующие смолы, отвердители, пигменты, наполнители и целевые добавки. Основная идея нанесения лакокрасочного покрытия с применением электростатического поля высокого напряжения заключается в том, что частицы с противоположными электрическими зарядами притягиваются друг к другу.

Выпускаемые порошковые краски различаются по цвету (возможны все цвета по RAL), типу пленкообразователя (эпоксидные, полиэфирные, полиакрилатные, полиамидные и др.), фактуре поверхности (матовые, глянцевые, "муар", текстурированные, "мрамор", "гранит", "золото", с эффектом "металлик", "антик" и т.д.). По назначению порошковые краски различают для наружных и внутренних работ, для защиты труб, для получения химически стойких, антифрикционных, электроизоляционных и других покрытий; общего и функционального назначения.

Порошковые краски - материалы промышленного применения. Они требуют специального оборудования для нанесения и формируют покрытия, как правило, выше 100 С (в основном 160-250 С), поэтому пригодны для окрашивания изделий из термостойких материалов.

Применяются порошковые краски 2 типов: термопластичные и термореактивные.

Термопласты - это порошки полимерных материалов (полиэтилен, фторопласт, и др.), частички которых оплавляются и слипаются между собой в сплошную плёнку при температуре, превышающей температуру плавления, но не достигающей температуры деструкции полимера.

Термореактивные порошковые материалы представляют собой не полимеры, а размолотые сплавы смолы, отвердителя и добавок, существующие в твердой фазе при нормальной температуре. В процессе нагрева изделий порошки сначала плавятся. Затем, если выполнена качественная подготовка поверхности под окраску, расплав растекается по поверхности изделия за счет поверхностного натяжения и прилипает к ней. При дальнейшем повышении температуры начинается реакция полимеризации пленки. Процесс полимеризации завершается в течение несколько минут. Рекомендуемые режимы полимеризации указывают производители порошковых красок, они определяются составом материала, применяемого для получения покрытия, и температурой, при которой проводится процесс. Разработаны и всё шире применяются составы, в которых, для ускорения процесса полимеризации пленки и снижения рабочей температуры после расплавления и растекания материала по поверхности изделия, применяют дополнительные воздействия на покрытие. Чаще всего, в качестве каталитического фактора такого воздействия применяют ультрафиолетовое или лазерное излучение.

Стандартная технология нанесения порошковой краски состоит из трех основных этапов:

- Подготовка поверхности к покраске (включает удаление загрязнений и окислов, обезжиривание и фосфатирование для повышения адгезии и защиты изделия от коррозии).

- Нанесение слоя порошковой краски на окрашиваемую поверхность в камере напыления.

- Оплавление и полимеризация порошкового покрытия в печи полимеризации. Формирование пленки покрытия. Охлаждение и отвержение краски.

При предварительной обработке поверхности перед окрашиванием детали попадают в пятиступенчатый очиститель, где подвергаются обработке очистителем, споласкиванию чистой водой, фосфатированию и антикоррозийной обработке.

После этого детали подвергаются сушке. Для этого они прогоняются через специальную печь для просушки с целью предотвращения попадания на них влаги, после чего они охлаждаются.

На следующем этапе детали помещаются в камеру окрашивания или напыления, где порошковая краска вручную распыляется на деталь с помощью электростатического или трибостатического распылителя под действием сжатого воздуха. В распылителе частицы краски приобретают электрический заряд. Под действием электростатических сил частицы порошка притягиваются к поверхности и располагаются на ней равномерными слоями.

После этого детали с нанесенной порошковой краской помещаются в печь или камеру полимеризации приблизительно на 10 минут для непосредственного окрашивания детали. Температура в печи достигает 150-220 градусов. Здесь частицы порошка оплавляются и закрепляются на окрашиваемой поверхности. Этот процесс также называют формированием поверхности. После образования пленки покрытия детали охлаждаются и снимаются с конвейера.

гальванический покрытие оксидный анодный

5.1 Преимущества порошковой окраски