Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технологические советы по хим. покрытием металлов

Технологические советы по хим. покрытием металлов

Нанесение защитного покрытия на металл Гальваническое покрытие металла Защитные покрытия для металлов

В противокоррозионной практике для изоляции металла от воздействия агрессивных сред используются специальные защитные покрытия. Все они подразделяются на металлические и неметаллические.

Металлические – анодные и катодные – покрытия наносятся на поверхности методами газотермического напыления, окунания, гальванизации, плакирования или диффузии.

К неметаллическим защитным покрытиям относятся лакокрасочные составы, полимерные пленки, силикатные эмали, резины, оксиды металлов, соединения фосфора, хрома и др.

Рассмотрим эти виды покрытий подробнее.

Металлические защитные покрытия

В качестве анодных металлических покрытий выступают металлы, электрохимический потенциал которых меньше, чем у обрабатываемых материалов. У катодных он, наоборот, выше.

Анодные покрытия обеспечивают электрохимическую защиту металлических поверхностей и выполняют свои функции даже при нарушении целостности слоя.

Нанесение защитного покрытия на металл

Катодные препятствуют попаданию агрессивных сред к основному металлу благодаря образованию механического барьера. Они лучше защищают поверхности от агрессивных воздействий, но только в случае неповрежденности.

В зависимости от способа нанесения металлические покрытия подразделяются на следующие виды.

Гальванические покрытия

Гальванизация – это электрохимический метод нанесения металлического защитного покрытия для защиты поверхностей от коррозии и окисления, улучшения их прочности и износостойкости, придания эстетичного внешнего вида.

Гальванические покрытия применяются в авиа- и машиностроении, радиотехнике, электронике, строительстве.

В зависимости от назначения конкретных деталей выделяют защитные, защитно-декоративные и специальные гальванические покрытия.

Защитные служат для изоляции металлических деталей от воздействия агрессивных сред и предотвращения механических повреждений. Защитно-декоративные предназначены для придания деталям эстетичного внешнего вида и их защиты от разрушительных внешних воздействий.

Специальные покрытия улучшают характеристики обрабатываемых поверхностей, обеспечивая их более высокой износостойкостью, электроизоляционными свойствами, повышенной прочностью и т.д.

Разновидностями гальванических покрытий являются меднение, хромирование, цинкование, железнение, никелирование, латунирование, родирование, золочение, серебрение и пр.

Газотермическое напыление

Представляет собой перенос расплавленных частиц материала на обрабатываемую поверхность газового или плазменным потоком. Покрытия, образованные таким методом, отличаются термо- и износостойкостью, хорошими антикоррозионными, антифрикционными и противозадирными свойствами, электроизоляционной или электропроводной способностью. В качестве напыляемого материала выступают проволоки, шнуры, порошки из металлов, керамики и металлокерамики.

Выделяют следующие методы газотермическогого напыления:

  • Газопламенное напыление: самый простой и недорогой метод, применяемый для защиты крупных площадей поверхности от коррозии и восстановления геометрии деталей
  • Высокоскоростное газопламенное напыление: используется для образования плотных металлокерамических и металлических покрытий
  • Детонационное напыление: применяется для нанесения защитных покрытий, восстановления небольших поврежденных участков поверхности
  • Плазменное напыление: используется для создания тугоплавких керамических покрытий
  • Электродуговая металлизация: для нанесения антикоррозионных металлических покрытий на большие площади поверхности
  • Напыление с оплавлением: применяется тогда, когда риск деформации деталей отсутствует или он оправдан

Погружение в расплав

При использовании этого метода обрабатываемые детали окунаются в расплавленный металл (олово, цинк, алюминий, свинец). Перед погружением поверхности обрабатываются смесью хлорида аммония (52-56 %), глицерина (5-6 %) и хлорида покрываемого металла. Это позволяет защитить расплав от окисления, а также удалить оксидные и солевые пленки.

Данный метод нельзя назвать экономичным, так как наносимый металл расходуется в больших количествах. При этом толщина покрытия неравномерна, а наносить расплав в узкие зазоры и отверстия, например, на резьбу, не представляется возможным.

Термодиффузионное покрытие

Данное покрытие, материалом для которого выступает цинк, обеспечивает высокую электрохимическую защиту стали и черных металлов. Оно обладает высокой адгезией, стойкостью к коррозии, механическим нагрузкам и деформации.

Слой термодиффузионного покрытия имеет одинаковую толщину даже на деталях сложных форм и не отслаивается в процессе эксплуатации.

Плакирование

Метод представляет собой нанесение металла термомеханическим способом: путем пластичной деформации и сильного сжатия. Чаще всего таким образом создаются защитные, контактные или декоративные покрытия на деталях из стали, алюминия, меди и их сплавов.

Плакирование осуществляется в процессе горячей прокатки, прессования, экструзии, штамповки или сваривания взрывом.

Крепеж с цинковым покрытием Гальваническое покрытие металла Оксидирование стали

Адгезионные способы нанесения покрытий

Адгезионные (гальванические покрытия) получают путем осаждении требуемого металла на поверхность детали из раствора электролита с наложением электрического тока или без него. Гальванические процессы имеют ряд преимуществ:

  • позволяют наносить тонкие покрытия равномерной толщины от 0,05 до 0,5 мм с различной твердостью и износостойкостью;
  • не ухудшают структуру основного металла, поскольку он в процессе наращивания остается практически холодным;
  • позволяют одновременно обрабатывать большую группу деталей.

В то же время этим способам присущи ряд недостатков такие, как значительная сложность и большой объем работ при выполнении технологических процессов восстановления деталей, низкая скорость электролитического осаждения, снижение сопротивления усталости деталей, загрязнение окружающей среды отходами производства. Гальванические покрытия отличаются адгезионным характером связи с основой. Это определяет их низкую прочность сцепления с поверхностью детали.

Наиболее широкое применение нашли процессы хромирования и железнения, никелирования, применяемые для наружных и внутренних поверхностей деталей с износом, не превышающим 0,2-0,5 мм, высокой поверхностной твердостью и при нежестких требованиях к прочности сцепления покрытия с основным металлом.
Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

  • Ванны для расплава жидкого цинка из металла
  • Электролиты для хромирования
  • Информационные технологии в обеспечении качества металлопродукции
  • Роль менеджмента в работе цеха цинкования
  • Химическое пассивирование и осветление цинковых покрытий

comments powered by HyperComments

Виды и особенности неметаллических покрытий

Неметаллические покрытия подразделяются на органические и неорганические. Они создают на обрабатываемых поверхностях тонкую, инертную по отношению к агрессивным веществам пленку, которая предохраняет детали от негативных воздействий окружающей среды.

Лакокрасочные защитные покрытия

В состав таких покрытий входят пленкообразующие вещества, наполнители, пигменты, пластификаторы, растворители и катализаторы. Варьирование состава позволяет получать материалы со специфическими свойствами (токопроводящие, декоративные, особопрочные, жаростойкие и т.п.). Покрытия такого рода не только защищают изделия в различных условиях, но и придают им эстетичный внешний вид.

В группу лакокрасочных покрытий входят лаки, краски, грунтовки, олифы, шпаклевки.

Силикатные эмали

Применяются для изделий, работающих при высоких температурах, в химически агрессивных средах.

Эмалевое защитное покрытие формируется с помощью порошка или пасты. Процесс проходит в несколько этапов. Сначала на изделие наносится грунтовая эмаль – она улучшает адгезию, уменьшает термические и механические напряжения.

Затем, после спекания первого слоя при температуре +880… + 920 °С, накладывается покровная эмаль, после чего изделие снова подвергается нагреванию до +840… +860 °С.

Читайте так же:
Как разобрать утюг vitek vt 1201

Если требуется нанести несколько слоев силикатной эмали, вышеописанные операции проводят поочередно несколько раз. Изделия из чугуна, к примеру, обрабатывают в 2-3 подхода.

Застывшая эмаль представляет собой тонкое, похожее на стекло, покрытие. Его основным недостатком является сравнительно низкая прочность – под воздействием ударных нагрузок эмаль может растрескиваться или скалываться.

Полимерные защитные покрытия

В число наиболее распространенных полимеров, применяющихся для защиты металлов от коррозии, входят полистирол, полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, фторопласты, эпоксидные смолы и др.

Полимерное покрытие осуществляется методами окунания, газотермического или вихревого напыления, обычной кистью. Остывая, оно образует на поверхности сплошную защитную пленку толщиной несколько миллиметров.

Разновидностью полимерных являются антифрикционные покрытия (АФП). Внешне эти материалы похожи на краски, однако вместо пигментов они содержат высокодисперсные частицы твердых смазочных веществ, которые равномерно распределены в смеси связующих компонентов и растворителей.

Основу АФП могут составлять дисульфид молибдена, графит, политетрафторэтилен (ПТФЭ) и прочие твердые смазки, в качестве связующих применяются акриловые, фенольные, полиамид-имидные, эпоксидные смолы, титанат, полиуретан и некоторые другие специальные компоненты.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП), а также специальные растворители и очистители для предварительной подготовки поверхностей разрабатывает российская .

АТСП MODENGY применяются в средне- и тяжелонагруженных узлах трения скольжения (направляющих, зубчатых передачах, подшипниках и т.д.), на деталях двигателей внутреннего сгорания (юбках поршней, подшипниках скольжения, дроссельной заслонке), в резьбовых соединениях и крепеже, трубопроводной арматуре, пластиковых и металлических элементах автомобилей (замках, петлях, пружинах, скобах, механизмах регулировки и т.д.), а также в других парах трения металл-металл, металл-резина, полимер-полимер, металл-полимер.

Материалы MODENGY наносятся однократно на весь срок службы деталей, позволяя создавать узлы трения, не требующие дальнейшего обслуживания и применения традиционных смазочных материалов.

Антифрикционные покрытия MODENGY отличаются:

  • Высокой несущей способностью
  • Работоспособностью в запыленной среде
  • Низким коэффициентом трения
  • Широким диапазоном рабочих температур
  • Высокой износостойкостью
  • Противозадирными и антикоррозионными свойствами
  • Стойкостью к воздействию кислот, щелочей, растворителей и других химикатов
  • Работоспособность в условиях радиации и вакуума

Антифрикционные покрытия MODENGY

Покрытия ложатся тонким слоем, поэтому практически не меняют исходные размеры деталей, зато обеспечивают им необходимый комплекс триботехнических и защитных свойств.

Применение АТСП MODENGY позволяет эффективно управлять трением, повышать ресурс и энергоэффективность оборудования.

Оксидные защитные пленки

Оксидирование – это окислительно-восстановительная реакция металлов, которая возникает благодаря их взаимодействию с кислородом, электролитом или специальными кислотно-щелочными составами. В результате этого процесса на металлических поверхностях образуется защитная пленка, которая увеличивает их твердость, снижает риск образования задиров, улучшает приработку деталей и повышает срок их службы.

Оксидирование используется для получения защитных и декоративных покрытий, а также для формирования диэлектрических слоев. Различают химические, анодные (электрохимические), термические, плазменные и лазерные методы этой обработки.

Резиновые защитные покрытия

Гуммирование

Гуммирование, или создание защитных покрытий резины или эбонита, осуществляется для защиты различных емкостей, трубопроводов, цистерн, химических аппаратов, резервуаров для перевозки и хранения химических веществ от воздействия внешней среды.

Защитное покрытие может быть сформировано из мягкой или твердой резины. Консистенция контролируется добавками серы: мягкая содержит от 2 до 4 % этого вещества, твердая – от 30 до 50 %.

Покрытие наносится на предварительно очищенные и обезжиренные поверхности. Скопившийся после обработки воздух выдавливается валиком. В качестве заключительного этапа гуммирования проводится вулканизация изделий.

Резиновые покрытия являются хорошими диэлектриками, обладают стойкостью ко многим кислотам и щелочам (но не к сильным окислителям). Из существенных недостатков резиновых покрытий можно выделить их старение со временем.

Смазки и пасты

При длительном хранении и перевозке металлоизделий в качестве защитных покрытий могут использоваться специальные смазки и пасты – они препятствуют попаданию на поверхности влаги, пыли и различных газообразных веществ, наносятся кистью или методом распыления.

Консервационные материалы изготавливаются на основе минеральных масел (вазелинового, машинного) и воскообразных веществ (воска, парафина, мыла). Очень популярны смазки, в состав которых входит 5 % парафина и 95 % петролатума (смеси парафинов, масел и минеральных восков – церезинов).

Главный недостаток паст и смазок, применяющихся в качестве защитных покрытий, состоит в том, что целостность образовавшейся пленки легко нарушить. Именно поэтому лучшей альтернативой пластичных составов являются антифрикционные покрытия.

Методы нанесения металлических и неметаллических неорганических покрытий

Уникальной разновидностью неметаллических защитных покрытий являются антифрикционные материалы. По внешнему виду они напоминают краски, однако вместо пигментов содержат частицы твердых смазочных веществ, которые равномерно распределены в смеси связующих компонентов и растворителей.

В противокоррозионной практике для изоляции металла от воздействия агрессивных сред используются специальные защитные покрытия. Все они подразделяются на металлические и неметаллические.

Металлические – анодные и катодные – покрытия наносятся на поверхности методами газотермического напыления, окунания, гальванизации, плакирования или диффузии.

К неметаллическим защитным покрытиям относятся лакокрасочные составы, полимерные пленки, силикатные эмали, резины, оксиды металлов, соединения фосфора, хрома и др.

Рассмотрим эти виды покрытий подробнее.

Металлические защитные покрытия

В качестве анодных металлических покрытий выступают металлы, электрохимический потенциал которых меньше, чем у обрабатываемых материалов. У катодных он, наоборот, выше.

Анодные покрытия обеспечивают электрохимическую защиту металлических поверхностей и выполняют свои функции даже при нарушении целостности слоя.

Нанесение защитного покрытия на металл

Катодные препятствуют попаданию агрессивных сред к основному металлу благодаря образованию механического барьера. Они лучше защищают поверхности от агрессивных воздействий, но только в случае неповрежденности.

В зависимости от способа нанесения металлические покрытия подразделяются на следующие виды.

Гальванические покрытия

Гальванизация – это электрохимический метод нанесения металлического защитного покрытия для защиты поверхностей от коррозии и окисления, улучшения их прочности и износостойкости, придания эстетичного внешнего вида.

Гальванические покрытия применяются в авиа- и машиностроении, радиотехнике, электронике, строительстве.

В зависимости от назначения конкретных деталей выделяют защитные, защитно-декоративные и специальные гальванические покрытия.

Защитные служат для изоляции металлических деталей от воздействия агрессивных сред и предотвращения механических повреждений. Защитно-декоративные предназначены для придания деталям эстетичного внешнего вида и их защиты от разрушительных внешних воздействий.

Специальные покрытия улучшают характеристики обрабатываемых поверхностей, обеспечивая их более высокой износостойкостью, электроизоляционными свойствами, повышенной прочностью и т.д.

Разновидностями гальванических покрытий являются меднение, хромирование, цинкование, железнение, никелирование, латунирование, родирование, золочение, серебрение и пр.

Газотермическое напыление

Представляет собой перенос расплавленных частиц материала на обрабатываемую поверхность газового или плазменным потоком. Покрытия, образованные таким методом, отличаются термо- и износостойкостью, хорошими антикоррозионными, антифрикционными и противозадирными свойствами, электроизоляционной или электропроводной способностью. В качестве напыляемого материала выступают проволоки, шнуры, порошки из металлов, керамики и металлокерамики.

Читайте так же:
Как ровно согнуть лист металла

Выделяют следующие методы газотермическогого напыления:

  • Газопламенное напыление: самый простой и недорогой метод, применяемый для защиты крупных площадей поверхности от коррозии и восстановления геометрии деталей
  • Высокоскоростное газопламенное напыление: используется для образования плотных металлокерамических и металлических покрытий
  • Детонационное напыление: применяется для нанесения защитных покрытий, восстановления небольших поврежденных участков поверхности
  • Плазменное напыление: используется для создания тугоплавких керамических покрытий
  • Электродуговая металлизация: для нанесения антикоррозионных металлических покрытий на большие площади поверхности
  • Напыление с оплавлением: применяется тогда, когда риск деформации деталей отсутствует или он оправдан

Погружение в расплав

При использовании этого метода обрабатываемые детали окунаются в расплавленный металл (олово, цинк, алюминий, свинец). Перед погружением поверхности обрабатываются смесью хлорида аммония (52-56 %), глицерина (5-6 %) и хлорида покрываемого металла. Это позволяет защитить расплав от окисления, а также удалить оксидные и солевые пленки.

Данный метод нельзя назвать экономичным, так как наносимый металл расходуется в больших количествах. При этом толщина покрытия неравномерна, а наносить расплав в узкие зазоры и отверстия, например, на резьбу, не представляется возможным.

Термодиффузионное покрытие

Данное покрытие, материалом для которого выступает цинк, обеспечивает высокую электрохимическую защиту стали и черных металлов. Оно обладает высокой адгезией, стойкостью к коррозии, механическим нагрузкам и деформации.

Слой термодиффузионного покрытия имеет одинаковую толщину даже на деталях сложных форм и не отслаивается в процессе эксплуатации.

Плакирование

Метод представляет собой нанесение металла термомеханическим способом: путем пластичной деформации и сильного сжатия. Чаще всего таким образом создаются защитные, контактные или декоративные покрытия на деталях из стали, алюминия, меди и их сплавов.

Плакирование осуществляется в процессе горячей прокатки, прессования, экструзии, штамповки или сваривания взрывом.

Адгезионные способы нанесения покрытий

Адгезионные (гальванические покрытия) получают путем осаждении требуемого металла на поверхность детали из раствора электролита с наложением электрического тока или без него. Гальванические процессы имеют ряд преимуществ:

  • позволяют наносить тонкие покрытия равномерной толщины от 0,05 до 0,5 мм с различной твердостью и износостойкостью;
  • не ухудшают структуру основного металла, поскольку он в процессе наращивания остается практически холодным;
  • позволяют одновременно обрабатывать большую группу деталей.

В то же время этим способам присущи ряд недостатков такие, как значительная сложность и большой объем работ при выполнении технологических процессов восстановления деталей, низкая скорость электролитического осаждения, снижение сопротивления усталости деталей, загрязнение окружающей среды отходами производства. Гальванические покрытия отличаются адгезионным характером связи с основой. Это определяет их низкую прочность сцепления с поверхностью детали.

Наиболее широкое применение нашли процессы хромирования и железнения, никелирования, применяемые для наружных и внутренних поверхностей деталей с износом, не превышающим 0,2-0,5 мм, высокой поверхностной твердостью и при нежестких требованиях к прочности сцепления покрытия с основным металлом.
Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

  • Монтаж деталей в приспособлении при гальваническом покрытии
  • Литейная сталь и чугуны
  • Покрытие горячего цинкования
  • Ванны для расплава жидкого цинка из металла
  • Факторы влияющие на равномерность гальванических покрытий

comments powered by HyperComments

Виды и особенности неметаллических покрытий

Неметаллические покрытия подразделяются на органические и неорганические. Они создают на обрабатываемых поверхностях тонкую, инертную по отношению к агрессивным веществам пленку, которая предохраняет детали от негативных воздействий окружающей среды.

Лакокрасочные защитные покрытия

В состав таких покрытий входят пленкообразующие вещества, наполнители, пигменты, пластификаторы, растворители и катализаторы. Варьирование состава позволяет получать материалы со специфическими свойствами (токопроводящие, декоративные, особопрочные, жаростойкие и т.п.). Покрытия такого рода не только защищают изделия в различных условиях, но и придают им эстетичный внешний вид.

В группу лакокрасочных покрытий входят лаки, краски, грунтовки, олифы, шпаклевки.

Силикатные эмали

Применяются для изделий, работающих при высоких температурах, в химически агрессивных средах.

Эмалевое защитное покрытие формируется с помощью порошка или пасты. Процесс проходит в несколько этапов. Сначала на изделие наносится грунтовая эмаль – она улучшает адгезию, уменьшает термические и механические напряжения.

Затем, после спекания первого слоя при температуре +880… + 920 °С, накладывается покровная эмаль, после чего изделие снова подвергается нагреванию до +840… +860 °С.

Если требуется нанести несколько слоев силикатной эмали, вышеописанные операции проводят поочередно несколько раз. Изделия из чугуна, к примеру, обрабатывают в 2-3 подхода.

Застывшая эмаль представляет собой тонкое, похожее на стекло, покрытие. Его основным недостатком является сравнительно низкая прочность – под воздействием ударных нагрузок эмаль может растрескиваться или скалываться.

Полимерные защитные покрытия

В число наиболее распространенных полимеров, применяющихся для защиты металлов от коррозии, входят полистирол, полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, фторопласты, эпоксидные смолы и др.

Полимерное покрытие осуществляется методами окунания, газотермического или вихревого напыления, обычной кистью. Остывая, оно образует на поверхности сплошную защитную пленку толщиной несколько миллиметров.

Разновидностью полимерных являются антифрикционные покрытия (АФП). Внешне эти материалы похожи на краски, однако вместо пигментов они содержат высокодисперсные частицы твердых смазочных веществ, которые равномерно распределены в смеси связующих компонентов и растворителей.

Основу АФП могут составлять дисульфид молибдена, графит, политетрафторэтилен (ПТФЭ) и прочие твердые смазки, в качестве связующих применяются акриловые, фенольные, полиамид-имидные, эпоксидные смолы, титанат, полиуретан и некоторые другие специальные компоненты.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП), а также специальные растворители и очистители для предварительной подготовки поверхностей разрабатывает российская .

АТСП MODENGY применяются в средне- и тяжелонагруженных узлах трения скольжения (направляющих, зубчатых передачах, подшипниках и т.д.), на деталях двигателей внутреннего сгорания (юбках поршней, подшипниках скольжения, дроссельной заслонке), в резьбовых соединениях и крепеже, трубопроводной арматуре, пластиковых и металлических элементах автомобилей (замках, петлях, пружинах, скобах, механизмах регулировки и т.д.), а также в других парах трения металл-металл, металл-резина, полимер-полимер, металл-полимер.

Материалы MODENGY наносятся однократно на весь срок службы деталей, позволяя создавать узлы трения, не требующие дальнейшего обслуживания и применения традиционных смазочных материалов.

Антифрикционные покрытия MODENGY отличаются:

  • Высокой несущей способностью
  • Работоспособностью в запыленной среде
  • Низким коэффициентом трения
  • Широким диапазоном рабочих температур
  • Высокой износостойкостью
  • Противозадирными и антикоррозионными свойствами
  • Стойкостью к воздействию кислот, щелочей, растворителей и других химикатов
  • Работоспособность в условиях радиации и вакуума
Читайте так же:
Диск для сухой резки плитки

Антифрикционные покрытия MODENGY

Покрытия ложатся тонким слоем, поэтому практически не меняют исходные размеры деталей, зато обеспечивают им необходимый комплекс триботехнических и защитных свойств.

Применение АТСП MODENGY позволяет эффективно управлять трением, повышать ресурс и энергоэффективность оборудования.

Оксидные защитные пленки

Оксидирование – это окислительно-восстановительная реакция металлов, которая возникает благодаря их взаимодействию с кислородом, электролитом или специальными кислотно-щелочными составами. В результате этого процесса на металлических поверхностях образуется защитная пленка, которая увеличивает их твердость, снижает риск образования задиров, улучшает приработку деталей и повышает срок их службы.

Оксидирование используется для получения защитных и декоративных покрытий, а также для формирования диэлектрических слоев. Различают химические, анодные (электрохимические), термические, плазменные и лазерные методы этой обработки.

Резиновые защитные покрытия

Гуммирование

Гуммирование, или создание защитных покрытий резины или эбонита, осуществляется для защиты различных емкостей, трубопроводов, цистерн, химических аппаратов, резервуаров для перевозки и хранения химических веществ от воздействия внешней среды.

Защитное покрытие может быть сформировано из мягкой или твердой резины. Консистенция контролируется добавками серы: мягкая содержит от 2 до 4 % этого вещества, твердая – от 30 до 50 %.

Покрытие наносится на предварительно очищенные и обезжиренные поверхности. Скопившийся после обработки воздух выдавливается валиком. В качестве заключительного этапа гуммирования проводится вулканизация изделий.

Резиновые покрытия являются хорошими диэлектриками, обладают стойкостью ко многим кислотам и щелочам (но не к сильным окислителям). Из существенных недостатков резиновых покрытий можно выделить их старение со временем.

Смазки и пасты

При длительном хранении и перевозке металлоизделий в качестве защитных покрытий могут использоваться специальные смазки и пасты – они препятствуют попаданию на поверхности влаги, пыли и различных газообразных веществ, наносятся кистью или методом распыления.

Консервационные материалы изготавливаются на основе минеральных масел (вазелинового, машинного) и воскообразных веществ (воска, парафина, мыла). Очень популярны смазки, в состав которых входит 5 % парафина и 95 % петролатума (смеси парафинов, масел и минеральных восков – церезинов).

Главный недостаток паст и смазок, применяющихся в качестве защитных покрытий, состоит в том, что целостность образовавшейся пленки легко нарушить. Именно поэтому лучшей альтернативой пластичных составов являются антифрикционные покрытия.

Керамическое покрытие как способ защиты поверхностей

Керамическое покрытие как способ защиты поверхностей

В данной статье разберем, что представляет собой керамическое покрытие, его назначение, область применения и методы нанесения.

Керамическое покрытие предназначено для защиты металлических поверхностей от коррозии, износа, механических и термических нагрузок. Данный вид обработки используется в автомобилестроении, атомной энергетике, медицине, аэрокосмической отрасли, для тюнинга автомобильной и мототехники.

Виды покрытий

Выделяют следующие виды покрытий:

Керамические покрытия относятся к жаро- и износостойким. Они также подходят для антикоррозионной обработки металлических поверхностей.

Материалы, используемые для создания керамического слоя, обладают высокой температурой плавления и низким коэффициентом теплопроводности. Помимо этого, они не разрушаются под воздействием смазочных материалов, топлива и химикатов, защищают от износа и коррозии, выдерживают воздействие высоких и очень высоких нагрузок.

Антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY 1001

Покрытия изготавливаются на основе неорганических и органических связующих с добавлением твердых смазочных веществ: фторидов бария и кальция, нитрида бора, дисульфида вольфрама, дисульфида молибдена, политетрафторэтилена, поляризованного графита.

АСТП образуют на поверхностях полимерный слой, который представляет собой связующую смолу, в которой равномерно распределены частицы твердых смазочных веществ. Они заполняют микронеровности поверхностей, увеличивая их несущую способность и опорную площадь.

Покрытия обладают малым сопротивлением сдвигу и высоким сопротивлением сжатию, благодаря чему коэффициент их сухого трения составляет всего несколько сотых при контактных давлениях, соответствующих пределу текучести материала основы.

Такие составы работают в условиях радиации и вакуума, устойчивы к воздействию агрессивных химикатов, имеют высокие противозадирные свойства, а их несущая способность может составлять до 2500 МПа. После высыхания покрытия представляют собой сухой и скользкий смазочный слой, благодаря чему покрытия можно использовать для обслуживания узлов, эксплуатируемых в запыленной среде. Диапазон рабочих температур этих материалов составляет от -200 °C до +560 °C.

Нанесение покрытий осуществляется традиционными методами окрашивания. Поэтому внедрение технологии твердых смазок MODENGY не потребует существенных затрат на приобретение нового оборудования.

Зачем нужно керамическое покрытие?

Керамические покрытия впервые были использованы в аэрокосмической промышленности. Их применяли в газотурбинных двигателях для обработки лопаток турбин. Эти элементы работают в условиях высокого эрозионного и коррозионного износа, а также при постоянных перепадах температуры. Лопатки также должны выдерживать термонагрузки, возникающие при сгорании топлива.

Турбина авиадвигателя

КПД двигателя зависит от температуры в камере сгорания: чем она выше, тем больше коэффициент полезного действия агрегата. Поэтому производители для увеличения мощности и КПД силовых агрегатов повышали температуру газа, а для производства некоторых деталей двигателей использовали высокотехнологичные сплавы и покрытия.

Лопатки производятся из специальных сплавов на основе большого количества легирующих добавок. Такие изделия могут работать в тяжелых условиях эксплуатации, но без керамического покрытия они разрушаются буквально за несколько минут. К примеру, температура газа перед турбиной в двигателях АЛ-31Ф, используемых на самолетах СУ-35 IV поколения составляет до +1700 °C. В двигателях АЛ-41Ф1 на самолетах СУ-35 V поколения эта температура может превышать +2000 °C.

Благодаря керамическому покрытию обеспечивается защита деталей газотурбинных двигателей от износа и коррозии, а также увеличивается их прочность и снижается температура на поверхностях. В зависимости от метода нанесения и толщины слоя и состава керамики температуру поверхности можно снизить до 35 %.

После успешного применения керамических покрытий в аэрокосмической отрасли их начали использовать в мото- и автоспорте, для тюнинга автомобилей и т.д.

Где применяются керамические покрытия?

Эксплуатационные характеристики керамических покрытий позволяют применять их:

В атомной энергетике для обработки систем охлаждения, элементов реакторов, хранилищ отработанного ядерного топлива

В автомобилестроении для обработки элементов ходовой части, колесных дисков, АБС, деталей ДВС и т.д.

В медицине для обработки частей механизированных протезов и медицинских приборов

Читайте так же:
Как просверлить мраморный памятник

В металлообработке в качестве финишного покрытия для увеличения срока службы и прочности изделий

В оборонно-промышленном комплексе для обработки прицелов, корпусов аппаратуры, изготовления специальных изделий

В быту для создания износостойкого слоя определенного цвета на элементах декора, посуде и прочих бытовых изделиях

Для тюнинга автомобиля для обработки корпусов турбокомпрессоров, выпускных коллекторов, днищ поршней ДВС и других деталей

Способы нанесения

Наиболее распространенный способ нанесения керамического покрытия на поверхности – газотермическое напыление. Оно представляет собой все возможные процессы напыления покрытий из проволоки, прутка или порошка. Эти материалы подаются в зону высокой температуры и распыляются посредством сжатого воздуха или струи газа. Образованные частицы очень малого размера двигаются на большой скорости и, попадая на поверхность, образуют защитный слой.

В настоящее время используются 3 основных способа газотермического напыления:

Порошковое газопламенное напыление

Металлизация из проволоки

Плазменное напыление порошков

Для металлизации используется металлическая проволока, которая подается в ацетиленкислородное пламя или электрическую дугу. При нагреве до температуры плавления проволока, находящаяся в струе газа или сжатого воздуха, преобразуется в частицы и подается на обрабатываемую поверхность. Так образуется слой покрытия.

Газопламенное напыление

Газопламенное напыление порошков похожу на металлизацию. Но здесь есть один нюанс – невозможность образование проволоки из некоторых материалов, например, керамических составов, термореагирующих сплавов и различных порошков. Эти материалы подаются в ацетиленкислородное пламя, откуда поступают на поверхность и образуют слой покрытия. Данный способ нанесения используется, когда нет возможности произвести обработку поверхности деталей в стационарных условиях или она нецелесообразна.

Плазменное напыление позволяет получить высококачественное покрытие практически из любых материалов: от баббитов, температура плавления которых составляет около +300 °C, до тугоплавких карбидов, оксидов, нитридов, температура плавления которых – свыше +3300 °C.

Процесс нанесения керамического покрытия

Первый включает в себя подготовку поверхности. Детали подвергают пескоструйной обработке, продувке и обезжириванию. Это нужно для увеличения адгезии будущего покрытия, удаления загрязнений и прочих дефектов.

Затем производится грунтование поверхностей с применением специальных праймеров. Эти материалы предотвращают окисление и образование трещин на основном слое покрытия вследствие воздействия нагрузок и термического расширения. Праймер также увеличивает адгезию будущего покрытия.

Процесс нанесения керамического покрытия

На последнем этапе происходит нанесение керамического покрытия. В зависимости от выбранного материала различается технология нанесения, но наиболее используемый способ – газопламенное или плазменное напыление порошков, обладающих высокой прочностью и тугоплавкостью. Расплавленное покрытие попадая на поверхность «спаивается» с ней. Даже при удалении такого слоя на металлической поверхности останутся микрократеры, которые можно различить невооруженным глазом.

Подготовка поверхности металла перед нанесением покрытий

К ним относят методы химической или физико-химической природы (табл. 2.6) с большим разнообразием различных процессов, имеющие множественное функциональное назначение. Очистка и обезжиривание в узком смысле слова является лишь частью ршаемой задачи. Нередко за ними следуют или предшествуют им другие процессы очистки или переработки.

Специальные способы обезжиривания и травления

Все более широкое применение находит травильное обезжиривание (табл. 2.7). Одноступенчатый процесс удобен в технологическом отношении, но не всегда выгоден экономически.

Практическое значение приобретают также способы с применением соляных расплавов, особенно с одновременной катодной или анодной обработкой (например, способ Колен-Э). Они дают возможность очищать чугунные отливки от песка, удалять окалину с листов высоколегированной стали и графитовые пластинки из серого чугуна.

Благодаря разработке погружных источников ультразвука расширилось применение ультразвуковой очистки. Ее можно теперь экономично применять и для более крупных изделий.

Гидродинамические методы особенно подходят для проходных агрегатов. Получение кавитационных пузырьков в растворе благодаря специальной организации потока дает такое же действие, как ультразвуковая очистка. Дополнительное воздействие очень высоких скоростей потока позволяет сократить время выдержки до минимума (примерно до 0,5—3 с).

При термических процессах окалина и остатки шлака отскакивают от основного металла благодаря различию в их коэффициентах термического расширения; органические вещества, например остатки масла и жира при этом выгорают.

Травление, очистка от окалины, обработка кислотами

Методы, приведенные в табл. 2.8, предназначаются для удаления неорганических загрязнений, например приставших частиц ржавчины и других продуктов коррозии, с помощью жидкостей. При этом загрязнения должны удаляться по возможности быстро и при малом разъедании основного металла.

При химическом травлении по способу погружения выгодно предусмотреть движение травимого материала в растворе. Проволоку (катанку), ленту и полосу протягивают через травильную ванну. Мелкие детали вращают в барабанах и колоколах, причем в барабаны загружают также ударные и абразивные элементы. Выгодно также движение травильного раствора, обеспечиваемое путем вдувания воздуха или струйной обработки.

Электролитическое травление на постоянном токе — катодное, анодное или с переключением полярности — особенно хорошо зарекомендовало себя в проходных агрегатах с токоподводящими роликами или с бесконтактной передачей тока. При катодной схеме подключения происходит механическое отслаивание загрязнений под действием выделяющегося водорода (в случае обработки стали необходимо учитывать опасность водородного охрупчивания). При анодной схеме растворяется окалина и одновременно отслаивается выделяющимся кислородом.

При травлении в газовой фазе действие реагента не зависит от формы деталей. Высокие температуры обеспечивают одновременное удаление жиров. По одной из непрерывных схем травление выполняется, например, непосредственно в газообразном хлористом водороде в течение 1 мин при температуре 500—800 °С, причем происходит превращение окислов железа, но для таких процессов требуется газоплотная аппаратура.

Химическое или электрохимическое полирование

Современные методы такой обработки стали основываются на применении водных растворов фосфорной, серной и хромовой килот, а для алюминия — растворов солей щелочных металлов (табл. 2.9).

Эти средства оказывают сглаживающее действие в сочетании с некоторой (частичной) пассивацией поверхности. Соответствующие рабочие режимы позволили в последнее время применить эти методы также и для предварительной обработки в автоматических агрегатах. Особенно выгодным в технологическом отношении может быть электролитическое удаление грата.

Рабочие операции промежуточной или отделочной обработки

Промывка. При всех мокрых химических способах обработки необходима промывка для удаления остатков электролита. При этом в промывочной воде допускается лишь ограниченная концентрация химикатов, чтобы не допустить их уноса в агрегаты. расположенные далее по ходу потока. Потери на унос с обрабатываемым материалом составляют около 40—250 см 3 /м 2 и их сокращению при помощи технических мероприятий, естественно, придается решающее значение. Для предотвращения явлений коррозии во время процесса промывки или после него в воду могут добавляться также пассивирующие или смачивающие средства. Выбору правильного способа промывки и режиму промывки должно уделяться особое внимание.

Читайте так же:
Как подключить сварочный полуавтомат

Нейтрализация, декапирование, активация. Нейтрализация всегда должна осуществляться при переходе от щелочного этапа технологического процесса к кислому и наоборот. Эта операция особенно важна для изделий с пустотами или из пористого материала. После промывки, например, нейтрализуются еще имевшиеся остатки травильного раствора, их корродирующее действие снижается, а остающиеся компоненты растворяются (это происходит и при промывке выпадающих солей металлов и загрязнений). Перед эмалированием нейтрализацию обычно выполняют в разбавленном растворе соды (Na2CO3) с добавкой буры (Na2B47). Перед гальваническим осаждением металлов проводят нейтрализацию или декапирование, как правило, в 5—10 %-ной серной кислоте, в соляной кислоте или их смеси, а также в щелочных растворах цианида натрия.

При декапировании удаляются остающиеся после обезжиривания прозрачные или темные слои осажденного металла или коллоидов, остатки щелочного электролита, силикаты, тенсиды, а также и оксиды, которые могли образоваться при слишком продолжительной промывке (под действием кислорода, растворенного в воде.

Активация может потребоваться, в частности, при предварительной обработке легированных сталей для последующего нанесения покрытия. При меднении катанки (проволоки) из хромоникелевой стали эта операция выполняется, например, электролитически в растворе хлоридов. В гальванотехнике активирование может потребоваться также между кислотным зеркальным меднением и никелированием. Очень гладкий медный слой для обеспечения хорошего сцепления наносимых впоследствии слоев никеля активируется по катодной схеме в разбавленной кислоте или химическим процессом с добавками.

Пассивирование, фосфатирование, хроматирование. Эти методы используют как промежуточную или отделочную обработку для временной защиты от коррозии по ходу технологического процесса или для повышения коррозионной стойкости осажденных металлических покрытий.

Сушка. При последующей обработке влажной поверхности, например при гальванизации, изделие после промывки нужно быстро передавать на следующий этап технологической обработки без промежуточной сушки. Сушка выполняется только как завершающая операция. Если же дальнейший процесс обработки и нанесения выполняется всухую, например при нанесении полимерного покрытия или при металлизации, то в технологической схеме нужно предусмотреть промежуточную операцию сушки.

Завершающая горячая промывка может облегчить сушку.

Следует обращать внимание на жесткость воды, применяемой для последней промывки. Для предотвращения образования пятен при сушке промывка ведется в умягченной (деионизированной) воде или с добавкой смачивающих средств. При выборе способа сушки нужно ориентироваться в основном на форму и размеры изделия.

В проходных агрегатах непрерывного действия для проволоки и полос наряду с конвективной сушкой на воздухе применяют также и прямой электрический нагрев сопротивлением или паровую сушку.

Временная защита от коррозии

Если поверхность, активированная после очистки, не будет сразу же подвергаться последующей обработке, то необходимо применить способы защиты от коррозии, к которым предъявляются следующие требования: легкость нанесения и удаления защитного слоя; полное отсутствие или незначительность изменений поверхности по внешнему виду, точности размеров или другим свойствам; быстрота обработки деталей без больших затрат труда; приемлемое соотношение затрат на временную обработку с общими издержками.

С учетом этих соображений в качестве методов временной защиты от коррозии могут быть пригодны следующие.

Погружение в разбавленные растворы таких веществ, которые образуют покрытия, препятствующие коррозии, после высыхания раствора на воздухе (без промывки); например, сталь можно погружать в растворы хроматов, нитратов, нитритов или фосфатов, медь — в растворы цианидов, винного камня или винной кислоты, цинк — в растворы хроматов.

Погружение в масло или нанесение масла различными способами, нанесение пластичных смазок или воска или же растворов этих веществ в органических растворителях, например в бензине или хлористых углеводородах. Использование растворителей позволяет получать покрытия различной толщины. Удалить такие покрытия можно погружением в чистый растворитель.

Нанесение эмульсии или погружение в эмульсии с водой, минеральным маслом и добавками, предотвращающими ржавление, с целью экономии органических растворителей. Может быть получена очень тонкая пленка покрытия, препятствующего коррозии, удалить которую можно погружением в воду или протиранием.

Нанесение бесцветного лака или погружение в него, например в случае медных поверхностей.

При фосфатировании образуются солеподобные кристаллические нерастворимые покрытия из вторичных и третичных фосфатов металлов, которые могут быть использованы не только как временная защита от коррозии, но и как подслой для нанесения полимерного покрытия или как технологическая смазка в процессах обработки давлением. Как окончательное покрытие фосфаты не обеспечивают хорошей защиты от коррозии и для них необходима дополнительная (отделочная) обработка пластичными смазками, маслами или воском. Тонкие слои покрытия толщиной 1—2 мкм не разрываются при обработке давлением и улучшают сцепление наносимого впоследствии слоя лака. При повреждении лакового покрытия фосфаты предотвращают ржавление под ним.

Хроматирование улучшает стойкость против коррозии и к образованию тонкой пленки окислов (цветов побежалости) и может также повышать прочность сцепления полимерных покрытий с различными цветными металлами — с цинком, кадмием, алюминием, магнием, медью, латунью, оловом и серебром. Хроматные покрытия формируются при химической или электролитической обработке в растворах, содержащих хромовую кислоту, а также неорганические кислоты (H2S04, HN03, НС1) и другие соединения для активирования и окисления продуктов разложения. При помощи добавок можно получить определенное окрашивание. Хроматирование особенно рекомендуется при последующем нанесении цинковых и кадмиевых покрытий, причем к хроматным покрытиям предъявляются также и специфические дифференцированные требования в отношении их собственного цвета, стойкости против образования цветов побежалости, а также по свариваемости и паяемости.

Однако основным этапом подготовки металлической поверхности перед нанесением покрытий и плакирования являются очистка и обезжиривание. Во всех областях для этой цели применяют главным образом мокрые химические процессы.

На каждом металлообрабатывающем предприятии, занимающемся нанесением покрытий и плакированием, объем работ по подготовке металлических поверхностей весьма велик, поэтому экономичность этих операций играет решающую роль. Незначительные ошибки в их оптимальном выборе будут сразу же иметь весьма неблагоприятные последствия.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector