RODZAJE POWŁOK GALWANICZNYCH

Powłoki galwaniczne dzieli się na ochronne, dekoracyjne, deko-racyjno-ochronne oraz techniczne.Powłoki ochronne mają za zadanie zabezpieczenie me­talu podłoża przed korozją. Powłoka może stanowić ochronę me­chaniczną lub elektrochemiczną. Ochrona mechaniczna polega na odizolowaniu metalu podłoża od otaczającego go środowiska. Ochronę elektrochemiczną stanowi powłoka z metalu mniej szla­chetnego niż metal podłoża. W środowisku korozyjnym metal podłoża i metal pokrycia tworzą ogniwo, w którym „rozpuszczają­cą się” anodą jest pokrycie, a katodą — podłoże. Dzięki temu dopóki istnieje powłoka, metal podłoża nie ulega korozji. Ochronę elektrochemiczną stanowią np. powłoki cynkowe i kadmowe.Powłoki dekoracyjne wykonuje się z chromu, złota, platyny itd. Ze względu na wysoki koszt w technice nie są one używane. Często stosuje się natomiast powłoki dekoracyj-no-ochronne, które nie tylko nadają części estetyczny wy­gląd, ale i zabezpieczają ją przed korozją. Zadania te spełniają powłoki niklowe oraz wielowarstwowe powłoki nikiel-chrom, miedż-nikiel i miedź-nikiel-chrom. W tych ostatnich powłokach miedź stanowi warstwę pośrednią pomiędzy metalem podłoża a pozostałymi warstwami. Nikiel spełnia funkcję ochronną. Ponie­waż zarówno nikiel, jak i miedź są powłokami katodowymi — chroniącymi podłoże tylko mechanicznie — warstwy te muszą być grube (25 im lub więcej) i możliwie szczelne. Najczęściej jako powłokę zewnętrzną nakłada się jeszcze cienką warstwę chromu (0,25-f-2,5 |xm), która zabezpiecza nikiel przed pokrywaniem się nalotem, zwiększa odporność na ścieranie oraz nadaje części sre­brzystą barwę.Powłoki techniczne stanowią dużą, odrębną grupę o bardzo różnorodnym przeznaczeniu. Najczęściej stosowane są powłoki chromowe. Stosuje się je do regeneracji zużytych części, w celu zwiększenia odporności powierzchni na ścieranie, a pokry­cia chromowe porowate stosuje się także w celu zmniejszenia tar­cia współpracujących powierzchni. Pokrycia chromowe i niklowe nakładane są na powierzchnie luster reflektorów dla uzyskania połysku. Powłoki niklowe i żelazne znajdują zastosowanie do re­generacji części. Jako zabezpieczenie powierzchni stalowych przed procesami obróbki cieplnochemieznej (nawęglanie, azotowanie itp.) często stosuje się powłoki z miedzi. Do grupy powłok tech­nicznych zalicza się także powłoki srebrne, ołowiane, indowe, kadmowe, cynowe itp.W naprawach samochodów najczęściej stosuje się galwaniczne pokrywanie metali chromem, żelazem, niklem i cynkiem.Rozróżniamy powłoki chromowe dekoracyjno-ochronne oraz techniczne.Powłoki dekoracyjno-ochronne z reguły nakła­da się cienką warstwą (0,25-r-2,5 (im). Warstwa ta musi być mo­żliwie szczelna, ponieważ stanowi jedynie ochronę mechaniczną (chrom tworzy powłokę katodową). Czas nakładania tak cienkich powłok wynosi zaledwie kilka minut. W jednej wannie chromuje się zwykle jednocześnie kilka części. Gęstość prądu używanego w tym procesie jest niewielka i wynosi 8-M2 A/dm2. Umożliwia to stosowanie źródła prądu stałego o stosunkowo małej mocy. Głównymi składnikami elektrolitu są bezwodnik kwasu chromo­wego (Cr03) i kwas siarkowy (H2S04). Powłoki chromowe zacho­wują przez dłuższy czas odporność na działanie korozji atmosfe­rycznej. Tracą one połysk i barwę dopiero pod wpływem wyso­kiej temperatury (400-r-500°C). Powłoki chromowe cechuje duża twardość oraz doskonała przyczepność. Chromem pokrywa się wyroby stalowe, miedziane, mosiężne i niklowe.Grubość powłok technicznych dochodzi do 0,25 n ;n. Stosuje się je do regeneracji części, których powierzchnia powin­na być twarda, mało ścieralna i odporna na korozję. Odporność na korozję grubych powłok jest większa niż powłok dekoracyjno–ochronnych. Nie mają one jednak tak pięknego połysku jak po­włoki cienkie. Dla uzyskania żądanej niekiedy bardzo małej chro­powatości poddaje się je szlifowaniu. Czas nakładania grubych powłok technicznych w decydujący sposób wpływa na koszt rege­neracji. Dlatego dobierając parametry procesu należy dążyć do uzyskania jak największej jego wydajności, przy zachowaniu żą­danych własności powłok. W celu przyspieszenia procesu stosuje się kąpiele o większym stężeniu kwasu chromowego niż w przy­padku chromowania dekoracyjno-ochronnego. Gęstość prądu wy­nosi 45-7-55 A/dm2. Bardzo ważne jest utrzymywanie stałej tem­peratury kąpieli. Anodę wykonuje się z ołowiu lub ze stopu oło­wiu z antymonem (a niekiedy z cyną).Przeznaczone do chromowania części należy odtłuścić i wy­trawić. Następnie mocuje się je w uchwytach przystosowanych do przewodzenia prądu o dużym natężeniu. Uchwyt do chromo­wania panewek przedstawia Po zanurzeniu części w ką­pieli zamyka się obwód łączący elektrody ze źródłem prądu stałego.Czas chromowania określa się na podstawie założonej wydaj­ności procesu. Pochromowane części płucze się w wodzie i prze­dmuchuje sprężonym powietrzem. Wysuszone części poddaje się niekiedy wygrzewaniu w ciągu 2-7-3 godzin w temperaturze 150— 200°C, w celu usunięcia wodoru powodującego kruchość powłoki.Oprócz omówionego chromowania gładkiego (twardego) w pe­wnych przypadkach stosuje się chromowanie porowate (miękkie). W ten sposób regeneruje się części pracujące w ciężkich warun­kach (czopy wałów, pierścienie tłokowe itp.). Porowata powłoka wchłania i utrzymuje smar. Powłoki chromowe z siecią kanalików wypełnionych smarem są około dziesięciokrotnie odporniejsze na ścieranie niż hartowana stal. Porowatość można nadawać mecha­nicznie, przygotowując odpowiednio podłoże lub elek-trochemicznie, poddając anodowemu trawieniu gładką powłokę chromową. Mechaniczne kształtowanie powierzchni stosuje się rzadziej. Na przykład znajduje ono niekiedy zastosowanie w pro­dukcji pierścieni tłokowych. Elektrochemicznie można uzyskać po­rowatość w postaci drobnych kraterów lub w postaci szerszych lub węższych kanalików. Pory w postaci kraterów często sięgają aż do materiału podłoża, co jest niedopuszczalne w przypadkach, gdy powłoka ma jednocześnie stanowić zabezpieczenie przed ko­rozją. Pory kanalikowe bardzo rzadko sięgają do podłoża.Żelazowanie stosowane jest do wytwarzania powłok technicznych. Podstawowe zastosowanie żelazowania to regeneracja zużytych części. Powłoki żelazne mają gorsze własności niż chromowe, lecz są od nich znacznie tańsze. Przyczynia się do tego zarówno niska cena surowca, jak i blisko dziesięciokrotnie większa szybkość pro­cesu pokrywania. Grubość powłoki żelaznej dochodzi do 1 mm. Powłokę taką można obrabiać skrawaniem lub może ona stanowić podłoże, pokrywane następnie warstwą innego metalu (np. chromu).Do żelazowania stosuje się kąpiele siarczanowe, chlorkowe oraz mieszane. Powłoki otrzymywane w kąpielach siarczanowych są twarde i bardzo kruche, natomiast z kąpieli chlorkowych otrzy­muje się powłoki w krótszym czasie, lecz są one miękkie. Twar­dość i kruchość powłok żelaznych ulegają zwiększeniu ze wzro­stem stężenia żelaza w kąpieli. Na anodę używa się żelaza możli­wie czystego. Niedopuszczalne są domieszki miedzi i niklu oraz zanieczyszczenia węglowe. Sposób przygotowania powierzchni i galwanizowania jest w zasadzie taki sam, jak w procesie chro­mowania.Na proces regeneracji części przez żelazowanie składają się następujące czynności:obróbka skrawaniem w celu zlikwidowania skutków nierówno-mierności zużycia,zabezpieczenie powierzchni nie przeznaczonych do regenero­wania,umocowanie części w uchwycie,anodowe odtłuszczenie w kąpieli alkalicznej,przemycie w gorącej wodzie,krótkotrwałe (2-r-3 min) anodowe wytrawianie w roztworze kwasu solnego,przemycie w zimnej wodzie,żelazowanie,wyjęcie części z uchwytu,przemycie kolejno w zimnej wodzie, roztworze sody i w gorą­cej wodzie,wygrzewanie w ciągu 1-4-2 godzin w temperaturze 350-f-450°C w celu usunięcia wodoru,szlifowanie,chromowanie lub nawęglanie i hartowanie.Niklowanie stosuje się do wytwarzania powłok dekoracyjno–ochronnych lub rzadziej do wytwarzania powłok tylko dekora­cyjnych lub tylko ochronnych. Najczęściej powłoki niklowe sta­nowią jedną z warstw pokrycia miedź-niki3l-chrom lub nikiel–chrorn. W samochodach powłoki takie spotyka się bardzo często. Są one nakładane na elementy stalowe, jak zderzaki, listwy, ozdo­by nadwozia, klamki, klamry, uchwyty itp.Nikiel zajmuje bardziej elektrododatnie miejsce w szeregu napięciowym niż żelazo, w związku z czym, podobnie jak chrom, tworzy powłokę katodową, której działanie ochronne jest tylko mechaniczne. Dlatego powłoka niklowa powinna być szczelna, po­zbawiona pęknięć i porów oraz dostatecznie gruba. Ponadto po­winny cechować ją plastyczność, małe naprężenia własne (które mogłyby powodować odwarstwianie się powłoki), równomierna grubość, mała kruchość oraz połysk. Własności te można uzyskać odpowiednio dobierając skład kąpieli i parametry procesu.W skład elektrolitów do niklowania wchodzą: siarczan nikla-wy NiS04-7H20, siarczan amonowo-niklowy NiS04(NH4)2S04, chlorek niklawy NiCl2-6H20, kwas borowy H3B03 i in. Zależnie od składu chemicznego oraz gęstości prądu można otrzymać roz­maite powłoki. Oprócz wymienionych składników zawierają one dodatki blaskotwórcze, zwilżające, wyrównujące itp. Niekiedy stosowane są tzw. kąpiele do niklowania z połyskiem, dzięki cze­mu zbędne jest polerowanie powłoki.Anodę wykonuje się z niklu zawierającego drobne domieszki kobaltu, węgla, krzemu oraz tlenków niklu lub żelaza. Bardzo szkodliwe są domieszki siarki, cynku i miedzi.Cynkowanie ma na celu wytworzenie powłoki ochronnej. Cynk jako materiał o stosunkowo dużym potencjale ujemnym tworzy powłoki anodowe, stanowiące ochronę elektrochemiczną. Ponadto produkty korozji powłoki cynkowej, zwiększając swoją objętość, hamują dostęp wilgoci do porów i zapobiegają ich pogłębianiu się.Zależnie od przeznaczenia części pokrywanych grubość powłok cynkowych wynosi 3-=-30 im. Powłoki te są odporne na przegi­nanie i walcowanie.Spośród wielu metod wytwarzania powłok cynkowych (meto­da ogniowa, kontaktowa, metalizacja natryskowa itp.) metoda elektrolityczna jest najbardziej rozpowszechniona.Stosuje się cynkowanie w kąpielach kwaśnych i alkalicznych. Do kwaśnych zalicza się kąpiele siarczanowe, chlorkowe i fluoro-boranowe, a do alkalicznych — cyjankowe i cynkowe. Kąpiele kwaśne stosuje się do pokrywania wyrobów o prostych kształtach, jak blachy, taśmy, druty itp. Ich skład chemiczny jest stały, są tatwe w obsłudze i nietrujące. Najtrudniejsze w obsłudze, wyma­gające specjalnych urządzeń wyciągowych, są kąpiele cyjankowe. Stosuje się je do cynkowania wyrobów o skomplikowanych kształ­tach. W niektórych przypadkach zastępuje się je kąpielami cynko­wymi lub amonowymi.Powłoki otrzymywane w kąpielach kwaśnych i amonowych ulegają w znacznie mniejszym stopniu nawodorowaniu niż po­włoki z kąpieli alkalicznych. Dlatego stosuje się je do cynkowa­nia części, które powinny zachować pierwotne własności spręży­ste. Kąpiele cyjankowe stosuje się w celu otrzymania powłok drobnoziarnistych, bardziej odpornych na korozję.Podstawowymi składnikami są:kąpieli siarczanowej — ZnS04 • 7 H20,kąpieli chlorkowej — ZnCl2,kąpieli cyjankowej — Zn(CN)2.W celu nadania powłoce połysku stosuje się rozmaite dodatki organiczne.W procesach cynkowania, niezależnie od rodzaju kąpieli, istot­ną rolę odgrywa jakość anod, a szczególnie ich czystość. Materia­łem na anody jest cynk, o ściśle określonych dopuszczalnych za­wartościach zanieczyszczeń.W elektrolitach cyjankowych anody wykazują tendencję do nadmiernego rozpuszczania się. Dlatego stosuje się pomocnicze anody stalowe lub niklowe. W przerwach procesu anody cynkowe należy wyjmować z kąpieli.

Comments

comments