Металлизация

Основы хромирования

Современная технология химической металлизации позволяет использовать для разработки напыления специальные лакокрасочные материалы и реагенты. В результате этого покрытие будет блестеть и отражать окружающие предметы. Кроме того, именно металлизация химическая позволяет достичь высшей степени адгезии

Важно, что процесс нанесения покрытия осуществляется без помощи каких-либо едких веществ или взрывоопасных компонентов. Канцерогенные составляющие хромирования сводятся к абсолютному минимуму

Химическая металлизация не имеет ограничений по форме и размеру изделия. Также не требуется помещать предмет в жидкую кислотную среду или прибегать к сильному нагреву.


Подготовка поверхности к хромированию аналогична процессу перед нанесением краски. Благодаря этому зеркальные покрытия могут покрывать любые основы, но лучше, чтобы они были металлическими. Подобная химическая обработка не требует значительных денежных вливаний. Достаточно приобрести специальную установку и реагенты. В итоге владелец оборудования получит возможность наносить «серебряное зеркало» даже на пористые или органические материалы. Никакие другие технологии не смогут дать подобных результатов. На сегодняшний день хромирование составляет мощную конкуренцию прочим процессам металлизации.

Марина Капица

Все статьи цикла:

  • Химическая металлизация диэлектрика. Часть 1
  • Химическая металлизация диэлектрика. Часть 2

Создание надежного электрического соединения между слоями МПП и токопроводящего рисунка на поверхности диэлектрика является наиболее ответственной частью процесса изготовления МПП. Обычно этот процесс состоит из двух стадий: химической металлизации диэлектрика (формирование слоя химической меди) и наращивания слоя меди гальваническим способом до необходимой толщины. Химическая стадия необходима для создания электропроводящего слоя на поверхности диэлектрика, на который становится возможным гальваническое осаждение
меди.

Технологический процесс

Вакуумная металлизация, основанная на испарении и выпадении частиц металла на подложку, представляет собой ряд последовательно происходящих процессов. Они довольно сложные.


Металл при нагревании перед тем, как стать покрытием, претерпевает целый ряд изменений. Вначале он испаряется, затем адсорбируется, после этого выпадает конденсатом и кристаллизуется на поверхности, с образованием металлической плёнки. Каждый процесс довольно сложный.

На качество готового изделия влияют многие факторы. Главные из них – физико-технические характеристики материалов заготовок и выдерживаемые условия процесса металлизации. Образование слоя покрытия происходит в два основных этапа. Это перенос массы и энергии от источника и их равномерное распределение по поверхности обрабатываемого изделия.

3 Особенности электродуговой обработки стальных поверхностей

Электродуговая металлизация – нанесение защитного покрытия посредством расплавления электродугой проволочных электродов и последующего распыления (в сжатой струе воздуха) металла, выполняющего роль протектора. В результате подобного процесса (требуется специальное оборудование) на поверхность стальных изделий наносятся мелкие частицы, которые формируют покрытие сплошного типа.

Электродуговая металлизация характеризуется рядом достоинств:

  • большая (до 15 мм) толщина получаемого защитного слоя;
  • недорогое оборудование и сравнительно простая технология процесса;
  • возможность внедрения в производство специальных линий, автоматизирующих проведение операции;
  • отличная производительность.

Кроме того, электродуговая металлизация гарантирует рациональный расход распыляемых металлов, малые затраты (энергетические) на получение покрытия с заданными параметрами, высокую производительность. Да и оборудование для нее отличается повышенной надежностью.

Не лишена электродуговая металлизация и недостатков. Во-первых, ее технология не всегда обеспечивает хорошую прочность сцепления стальной основы с наносимым покрытием. Во-вторых, выполнять данное напыление не рекомендуется для обработки изделий, работающих в коррозионных средах.

Используемые химические реактивы

Химическая металлизация технология предусматривает применение различных веществ, которые в связке образуют защитное покрытие после прохождения химической реакции. Применяя активатор и реактивы при химической металлизации можно обойтись без специального оборудования, однако метод не подходит для больших деталей.

Для проведения рассматриваемой обработки понадобятся:

  1. Восстановитель является основным компонентом. Химическая металлизация реагенты должны хранится согласно рекомендациям, которые размещают производители.
  2. Активатор также является важным реагентом, который определяет эксплуатационные качества поверхности. Реактивы химической металлизации имеют этикетки, на которых указывается название металла. Примером назовем золото, мель и хром.
  3. Грунтовка накладывается на поверхность для обеспечения наиболее благоприятных условий обработки. Она существенно повышает адгезию наносимого металла.
  4. Лак защищает наносимое покрытие от химического и механического воздействия.
  5. Для того чтобы придать поверхности определенный цвет используются специальные тонеры. На упаковке тонеров указывается конкретный оттенок.

Реактивы для химической металлизации

Стоит учитывать, что при самостоятельном выполнении работ обеспечить высокое качество поверхности достаточно сложно. В некоторых случаях приходится пользоваться помощью специальных очистительных составов.

Рассматривая минусы химической металлизации отметим, что при проведении данной процедуры используются вредные химические реактивы, работа с которыми должна проходить при строгом соблюдении техники безопасности. Данная технология довольно проста в исполнении, напоминает метод покрытия поверхности лакокрасочным веществом.

Методы металлизации и подготовка поверхности

Разделяют три метода металлизации – физический, химический и гальванический, которые позволяют решать различные задачи и требуют собственных подходов к подготовке поверхности диэлектриков к процессу металлизации. Универсальным, позволяющим получать изделия с максимально возможными характеристиками является гальванический (электрохимический) метод, который разделяют на несколько этапов:

  • механическая подготовка поверхности деталей – удаление с поверхности отходов материала, остающихся при изготовлении (формовании или литья), очистка углубленных участков (пазов, отверстий) и т. д.;
  • химическая подготовка поверхности – обезжиривание и травление;
  • сенсибилизация и активация поверхности специальными составами и реактивами;
  • нанесение токопроводящего подслоя химическим методом;
  • нанесение гальванического покрытия на металлизированную поверхность.

Задача специалистов гальванического участка состоит в том, чтобы в результате проведения данных этапов были обеспечены основные условия получения качественного покрытия – необходимая чистота поверхности детали, заданная шероховатость и отсутствие на поверхности органических веществ.

Механические методы подготовки поверхности зависят от материала изделия и метода изготовления исходных деталей и сводятся, как правило к несложным операция по механической очистке поверхности от отходов производства.

Обезжиривание поверхности пластмассовых деталей проводится в растворе, содержащем:

  • тринатрийфосфат 30-40 г/л;
  • натр едкий 8-10 г/л;
  • стекло натриевое жидкое 5-7 г/л;
  • карбонат натрия 40-45 г/л.

Процесс проходит при температуре 40-50С в течение 3-5 минут.

Адгезионные свойства металлического покрытия во многом зависят от качества травления деталей. В процессе травления на поверхности образуются микропоры, микротрещины которые и обеспечивают достаточную прочность сцепления покрытия с основой. Для травления используется раствор, практически аналогичный по своему составу электролиту хромирования – 100 г/л серной кислоты и 30 г/л хромового ангидрида. Процесс проходит при температуре 60С в течение 1-5 минут.

Механическая обработка покрытий

Когда необходимо получить чистую поверхность с точными размерами и заданной шероховатостью, напыленное с некоторым припуском покрытие подвергают механической обработке. Основные виды механической обработки покрытий – резание и шлифование. Для обработки покрытий из углеродистых и коррозионно-стойких сталей методом точения или фрезерования можно использовать быстрорежущий и твердосплавный инструмент. Шлифование покрытий можно осуществлять как с подачей охлаждающей жидкости, так и без нее. «Мокрое» шлифование предпочтительнее в случаях, когда не возникает проблем, связанных с проникновением охлаждающей жидкости в поры покрытия. Грубое шлифование (как сухое, так и мокрое) может привести к образованию трещин на шлифуемой поверхности. Поэтому, чтобы получить качественную поверхность, необходимо правильно выбрать шлифовальный круг и режимы шлифования. Обычно для шлифования нанесенных покрытий используют круги со сравнительно грубой структурой и непрочной связкой.

После окончательного шлифования поверхность покрытия должна иметь матовый блеск и содержать мелкие поры. Слишком блестящая поверхность, на которой отсутствуют поры, указывает на неправильное шлифование.

Уплотнение покрытия, заполнение его пор уплотняющими материалами, когда это необходимо, производят перед шлифованием. Уплотняющие материалы препятствуют проникновению в поры покрытия частиц абразивных материалов, используемых при шлифовании. Если поры покрытия не заполнены уплотняющими материалами, то после шлифования необходимо промыть покрытие и удалить частицы, попавшие в него при шлифовании

Это особенно важно для покрытий, наносимых на поверхность подшипников. Покрытия из мягких материалов (олова, цинка, баббита) можно хонинговать, в результате чего получается гладкая поверхность с незначительной пористостью

Понятие о вакуумной металлизации

С помощью такой технологии происходит обработка поверхностей изделий путём переноса мелких металлических частиц в вакууме. Они покрывают изделия плотным слоем. Для этого используется специальное оборудование, довольно дорогостоящее, для которого необходимо подходящее производственное помещение. В небольшой мастерской такой процесс работы не выполнить.

Вакуумная металлизация широкое применение получила сравнительно недавно, но уже показала, что этот способ, несмотря на использование дорогого оборудования, намного дешевле гальванического нанесения, а по сравнению с лакокрасочными покрытиями слой значительно насыщенней и поверхность получается более красивая.

Проволока для электродуговой металлизации.

Качество защитного покрытия металлической поверхности, нанесенное электродуговым металлизатором, во многом зависит от предварительной подготовки поверхности, качества используемой проволоки для электродуговой металлизации.

Проволока электродуговой металлизации применяется для напыления защитных покрытий с помощью оборудования газопламенного напыления и электродуговой металлизации. Оборудование электродугового напыления довольно чувствительно к качеству материала. Только использование проволоки с постоянным диаметром и химическим составом позволяет гарантировать постоянно высокое качество покрытия.

Использование для электродугового напыления проволоки с одним составом, изготовленной разными способами, может дать совершенно разные результаты.

Основные требования к проволоке для электродуговой металлизации :

· Степень очистки SAE3,0 · Малые отклонения по химическому составу · Малые отклонения по диаметру · Отсутствие каверн · Низкая шероховатость

Использование проволоки для электродуговой металлизации, не соответствующей этим условиям, может привести к ухудшению качества покрытия, быстрому выходу из строя оборудования напыления

Проволока, используемая для газопламенного напыления, должна соответствовать следующим

Вот почему мы тщательно отбираем поставщиков, гарантируя высокое качество материалов, а значит – высокую повторяемость результатов напыления. Наличие оборудованного склада и постоянный оборот материалов на складе позволяет избежать использования «залежалого» материала, окисленного или поврежденного в процессе хранения.

Проволока для электродуговой металлизации имеет стандарты диаметром 1,6, 2, 2,5, 3 мм. Цена на проволоку для металлизации зависит от стоимости цинка на Лондонской металлической бирже. Ознакомиться с действующей ценой на сегодня можно на сайте LMB

5. Материалы для электродуговой металлизации

Цинк — проволока цинковая Zn (99.9%) применяется как материал для создания стойких к атмосферной коррозии и коррозии в жидких средах покрытий. Цинк – для напыления в условиях с умеренно-низкой коррозией, для водных баков, мостов и обычных сооружений из конструкционной стали. Цинк – защита стальных конструкция от коррозии как в открытой атмосфере, так и при погружении в пресную или соленую воду

Алюминий — проволока алюминиевая Al(99.0%) применяется, в основном, для нанесения антикоррозионных покрытий; Алюминий применяется в условиях более жесткой коррозии: в морских береговых зонах и в условиях высоких температур, на установках для бурения нефтяных скважин.

Алюминий-магний – проволока AlMg5 применяется для создания протекторных покрытий для защиты металлоконструкций от коррозии;

Алюник — Сплав алюминия и никеля. Проволока NiAl применяется как самостоятельно для создания изолирующих противокоррозионных покрытий, так и для создания адгезионного подслоя;

Баббит — баббит Б-83, Б-88, так называемый «спрабаббит» применяются для производства и ремонта антифрикционных покрытий баббитовых подшипников и вкладышей;

Монель-металл — Проволока монелевая на никелевой основе NiCu30 широко применяется для плакирования металла методом напыления в случаях, когда проектом предусматривается применение биметаллических материалов. Обеспечивает изолирующую защиту от коррозии во многих средах;

Инконель — жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий ~15% хрома и до 9% железа. Разработан в США, где выпускается ряд его разновидностей, легируемых в зависимости от назначения алюминием, титаном, молибденом и др. Сплавы отличаются высокими прочностью и ударной вязкостью при температурах до 900 °С, стойкостью к надрезам при температурах до -78 °С.

Нержавеющие стали — проволоки из нержавеющих сталей, например, пищевая нержавейка, применяются для напыления коррозионностойких изолирующих покрытий, стойких к агрессивным средам;

Углеродистые стали — проволоки из углеродистой стали применяются, как правило, для восстановления геометрии деталей, нарушенной при производстве либо в ходе эксплуатации;

Хастелой — семейство коррозионно-стойких сплавов,широко используемое для защиты от химической коррозии в энергетике, нефтегазе, химии, нефтехимии и фармацевтике. Общими свойствами сплавов являются стойкость к химической коррозии и к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Присадочные материалы

  • сплошного сечения;
  • порошковые.

Интенсивность поступления назначается 220–850 м/ч.

Для создания защитного слоя металлических элементов с последующей их посадкой либо при неподвижном соединении применяется сплошная проволочная нить. Для создания поверхностей повышенной твердости при электродуговой металлизации должны использоваться стержни порошковые.

Для формирования антикоррозийных слоев используются высоколегированные присадочные материалы на основе железа, проволоки из цветных металлов.

Для нанесения методом электродуговой металлизации чаще всего используются алюминий, цинк и соединения на их основе.

Алюминий относится к активным веществам, но под воздействием окислителей на его поверхности образуется защитная пленка, сводящая к минимуму способность к химическим взаимодействиям. Устойчивость алюминия к коррозии изменяется в зависимости от условий эксплуатации. В загрязненной среде коррозия развивается более интенсивно.

3 Особенности электродуговой обработки стальных поверхностей

Электродуговая металлизация – нанесение защитного покрытия посредством расплавления электродугой проволочных электродов и последующего распыления (в сжатой струе воздуха) металла, выполняющего роль протектора. В результате подобного процесса (требуется специальное оборудование) на поверхность стальных изделий наносятся мелкие частицы, которые формируют покрытие сплошного типа.

Электродуговая металлизация характеризуется рядом достоинств:

  • большая (до 15 мм) толщина получаемого защитного слоя;
  • недорогое оборудование и сравнительно простая технология процесса;
  • возможность внедрения в производство специальных линий, автоматизирующих проведение операции;
  • отличная производительность.

Кроме того, электродуговая металлизация гарантирует рациональный расход распыляемых металлов, малые затраты (энергетические) на получение покрытия с заданными параметрами, высокую производительность. Да и оборудование для нее отличается повышенной надежностью.

Не лишена электродуговая металлизация и недостатков. Во-первых, ее технология не всегда обеспечивает хорошую прочность сцепления стальной основы с наносимым покрытием. Во-вторых, выполнять данное напыление не рекомендуется для обработки изделий, работающих в коррозионных средах.

Преимущества и недостатки

В отличие от других методов антикоррозийной защиты электродуговая металлизация обладает целым рядом положительных характеристик:

  • детали и конструкции, подвергнутые металлизации, отличаются большим сроком службы (до 30 лет);
  • процесс термического напыления происходит при относительно малом тепловом воздействии на основу (температура нагрева 70—100°С), что исключает структурные изменения и деформацию основного металла;
  • нанесенное напыление имеет высокую антикоррозийную стойкость и износостойкость;
  • технологический процесс ЭДМ отличается высокой производительностью (до 100 кг/час напыляемого металла) и экономической эффективностью (низкие энерго- и другие производственные затраты), не критичен к размерам обрабытываемых конструкций, месту их расположения и погодным условиям;
  • металлическое напыление может состоять из различных металлов и сплавов, и достигать значительной толщины (до 15 мм), обладает высокой адгезией (с течением времени только возрастает), отличается высокой пластичностью, не отслаивается и не разрушается как при воздействии довольно низких температур (до —60°C), так в условиях механической деформации (изгиба);
  • антикоррозийные покрытия, созданные с помощью ЭДМ, обладают протекторным свойством самовосстановления, которое состоит в закупоривании мест механического повреждения защитного слоя окислами металла покрытия;
  • оборудование ЭДМ отличается высокой надежностью, легкостью и простотой в обслуживании;
  • процесс ЭДМ обладает высоким потенциалом автоматизации, в том числе путем создания автоматических линий.

Основными недостатками электродуговой металлизации являются:

  • ограниченный ассортимент присадочных материалов (связано с требованиями по их электропроводности и использованием в виде проволочных электродов);
  • присутствие в антикоррозийном покрытии значительной доли оксидов, что сказывается на его ударостойкости (связано с перегревом и окислением напыляемого материала при малой скорости подачи проволочных эдектродов);
  • имеются случаи недостаточной прочности сцепления напыленного металла с основой (15–45 МПа);
  • наличие высокой пористости антикоррозийного напыления ограничивает применение металлизации в агрессивных средах без применения дополнительных методов защиты.

Химическая металлизация своими руками в домашних условиях

Если вы впервые выполняете химическую металлизацию в домашних условиях, то стоит заранее изучить теоретические материалы, просмотреть видео по данной теме. Конечно, нужно подготовить оборудование и расходные материалы. В процессе химической металлизации применяются опасные химические реактивы, с которыми нужно обращаться очень аккуратно, соблюдать требования техники безопасности. Сама химическая металлизация, как уже говорилось выше, не сложный метод, и ее без труда можно провести в домашних условиях. Несмотря на все достоинства метода, не стоит забывать, что даже в домашних условиях достаточно дорого обходится химическая металлизация. Цена заводского покрытия еще выше и будет зависеть от площади покрытия поверхности.

В чем преимущество хромирования пластика

Главное преимущество для этапа хромирование изделий из пластика, это возможность придания блеска и эстетического вида изделию, которое будет полностью имитировать металл.

Элементы пластика, подвергшиеся хромированию, имеют высокие показатели выдержки механических нагрузок, например, это важно для пластиковых деталей машины.
Слой хрома на пластике увеличивает плотность и прочность материала в случае постоянной эксплуатации изделия.
Неизменность характеристик на этапе проведения металлизации, позволяет сохранять первозданные характеристики из-за влияния высоких температур, а также при резких температурных перепадах, вплоть до отрицательных значений.
Износостойкость поверхности будет иметь высокие параметры, за счет свойства твёрдого хрома.
Внешний вид элементов пластика будет иметь привлекательный эстетический вид и не вызывает нареканий со стороны окружающих.

Таким образом, качественное хромирование пластика не будет вызывать появление дефектов, царапин, и явных повреждений для готового изделия.

Оборудование для химической металлизации

В домашних условиях достаточно часто проводится химическая металлизация. Оборудование при этом специальное не требуется. Самой простейшей установкой для химической металлизации может быть эмалированная емкость и паяльная лампа. Также металлизация может проводиться стандартным краскораспылительным оборудованием или с помощью мини-установок, работающих от компрессора.

В общем, вариантов здесь много. Стоит учитывать и то, что изделия небольших размеров и несложной формы можно обрабатывать без специального оборудования. При имеющемся устройстве химическая металлизация в домашних условиях может проводиться и на габаритных деталях со сложной конфигурацией.

Выполняя химическую металлизацию самостоятельно, нужно быть предельно осторожным, так как работа проходит с использованием специальных реактивов. Правильная подготовка оборудования и материалов для проведения химической металлизации позволяет получить качественное покрытие на изделиях, которое практически не будет отличаться от заводского.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛИЗАЦИЕЙ

Металлизацией называется нанесение расплавленного металла на поверхность детали. Расплавленный металл в специальном приборе — металлизаторе струей воздуха или газа распыляется на мельчайшие частицы и переносится на предварительно подготовленную поверхность детали. Нанесенный слой не является монолитным, а представляет собой пористую массу, состоящую из мельчайших окисленных частиц.

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ

Для повышения поверхностной твердости деталей и увеличения их сопротивления механическому износу, а также для восстановления размеров деталей их покрывают слоем хрома (хромируют) толщиной 0,25 и 0,3 мм.

Твердые хромовые покрытия подразделяются на два вида: гладкое и пористое. При гладком хромировании смазка на поверхности детали не удерживается из-за плохой «смачиваемости». При работе деталей возникает сухое трение, на трущихся поверхностях появляются задиры. Для устранения этого недостатка применяют пористое хромирование. В порах и каналах, образующихся на наружной поверхности детали, задерживается смазка, снижающая износ и удлиняющая срок службы деталей. Твердое гладкое хромирование применяют для восстановления размеров деталей, работающих с неподвижными посадками, а пористое — для деталей, работающих при значительных удельных давлениях, повышенных температурах и с большими скоростями скольжения. Поры и каналы в хромовых покрытиях чаще всего образуются электрохимическим способом, при помощи анодного травления.

Восстановление деталей путем гальванического наращивания слоя стали (осталивание, или железнение) — один из эффективных методов современной технологии ремонта. Осталивание в отличие от хромирования позволяет наносить слой металла значительно большей толщины (2—3 мм и более). Этим способом целесообразно восстанавливать; детали с неподвижными посадками или детали с невысокой поверхностной твердостью; детали, работающие на трение при величине износа более 0,5 мм; детали, работающие одновременно на удары и истира ние.

Твердое никелирование. Повышенная твердость никелевых покрытий достигается за счет применения электролитов специального состава, обеспечивающих получение осадков никеля с фосфором. Никелевые покрытия с содержанием фосфора обычно называют никельфосфорными покрытиями, а процесс их получения — твердым никелированием. Твердое никелирование может осуществляться электрическим и химическим способами. Химическое никелирование является более простым и осуществляется путем выделения никеля из растворов его солей с помощью химических препаратов — восстановителей.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ДАВЛЕНИЕМ

Поврежденные и изношенные детали можно восстанавливать давлением. Этот способ основан на использовании пластичности металлов, т. е. их способности под действием внешних сил изменять свою геометрическую форму, не разрушаясь. Детали восстанавливают до номинальных размеров при помощи специальных приспособлений, путем перемещения части металла с нерабочих участков детали к ее изношенным поверхностям. При восстановлении деталей давлением изменяется не только их внешняя форма, но также структура и механические свойства металла

ВОССТАНОВЛЕНИЕ И СКЛЕИВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЛАСТМАСС

Для восстановления изношенных деталей при ремонте металлорежущих станков применяют пластмассы. В качестве клея пластмассы широко используются для склеивания поломанных деталей, а также для получения неподвижного соединения деталей, изготовленных из металлических и неметаллических материалов. При ремонте металлорежущих станков наибольшее распространение получили такие пластмассы, как текстолит, древеснослоистые пластики и быстро твердеющая пластмасса— стиракрил. Текстолит и древеснослоистые пластики применяются для восстановления изношенных поверхностей направляющих станков, изготовления зубчатых колес, подшипников скольжения, втулок и других деталей с трущимися рабочими поверхностями.

Сульфатные электролиты

Сульфатные электролиты являются простыми по составу и очень стабильными в эксплуатации. Однако стандартный электролит, используемый в гальваническом производстве и содержащий сернокислую медь (200-250 г/л) и серную кислоту (50-75 г/л), имеет плохую рассеивающую способность (<20%) и неудовлетворительное качество осадка меди. В производстве печатных плат для повышения рассеивающей способности электролита и повышения катодной поляризации применяют электролиты, разбавленные по медному купоросу и концентрированные
по серной кислоте. Для получения компактных, блестящих осадков в состав электролита вводятся выравнивающие и блескообразующие добавки и обязательно смачиватель. В таком электролите медь находится в виде двухвалентных ионов Сu2+. Однако в присутствии металлической меди наряду с ионами Сu2+ в электролите в незначительном количестве могут находиться и Сu+ вследствие реакции диспропорционирования:

С повышением температуры и уменьшением кислотности равновесие сдвигается в сторону образования Сu+, что способствует увеличению этих ионов. При концентрации в растворе Си+ большей, чем равновесная, может выделяться металлическая медь в виде мелкого порошка.

При недостаточной кислотности раствора соль одновалентной меди легко подвергается гидролизу с образованием оксида меди (I):

В результате электролит загрязняется взвешенными частицами порошкообразной меди или Cu20, которые, перемещаясь к катоду, включаются в состав покрытия, качество медных осадков на катоде ухудшается — они получаются темными, рыхлыми, шероховатыми. Образование шероховатостей в свежефиль-трованном электролите является следствием указанного явления.

В присутствии достаточного количества кислоты Cu2S04 окисляется кислородом воздуха с образованием CuS04:

и таким образом исключается одна из причин шероховатости осадков меди.

При этом происходит уменьшение концентрации серной кислоты и обогащение раствора сульфатом меди. Серная кислота в электролите меднения необходима:

1) для предупреждения накопления и гидролиза одновалентной меди;

2) для увеличения электропроводности и рассеивающей способности электролита;

3) для уменьшения активности ионов меди, что способствует повышению катодной поляризации и образованию на катоде мелкозернистых осадков.

Электродные процессы заключаются в разряде Сu2+ на катоде и ионизации меди на аноде. Разряд Сu2+ протекает в две стадии по схеме: Сu2+ —> Сu+ —> Сu, причем замедленной стадией в катодном процессе является присоединение 1-го электрона:

Технологический процесс

Вакуумная металлизация, основанная на испарении и выпадении частиц металла на подложку, представляет собой ряд последовательно происходящих процессов. Они довольно сложные.

Металл при нагревании перед тем, как стать покрытием, претерпевает целый ряд изменений. Вначале он испаряется, затем адсорбируется, после этого выпадает конденсатом и кристаллизуется на поверхности, с образованием металлической плёнки. Каждый процесс довольно сложный.

На качество готового изделия влияют многие факторы. Главные из них – физико-технические характеристики материалов заготовок и выдерживаемые условия процесса металлизации. Образование слоя покрытия происходит в два основных этапа. Это перенос массы и энергии от источника и их равномерное распределение по поверхности обрабатываемого изделия.

На какие поверхности можно наносить

Вообще, металлизировать таким способом можно любые материалы, которые устойчивы к нагреву до +80  и воздействию специальных лаков. А также материалы не должны быть пористыми, чтобы в процессе металлизации в вакуумной камере не выделялся атмосферный или другой газ, что приведёт к некачественному покрытию. К ним относится плохо обработанная керамика, древесина, бетон. Но даже на них можно нанести таким способом декоративные покрытия, если предварительно загрунтовать специальными составами.

Чаще всего сегодня обрабатываются таким способом предметы из пластмасс и металлов. Этот процесс только усиливает их положительные свойства. Напыление наносится на металлические поверхности изделий, состоящие из различных сплавов. При этом создаётся защита от коррозии, изменяются электропроводные свойства металла в сторону повышения, улучшается внешний вид предметов.

Металлизация пластмасс позволяет изготавливать красивые, практичные изделия из дешёвого сырья. В автомобилестроении пластмассовые детали устанавливают для снижения веса. Решётки радиаторов, корпуса, колпаки колёс и другие детали, к которым не требуется обладание повышенной прочностью, изготавливаются из прочных марок пластмасс и обрабатываются под металл.

У этой технологии, как и у других таких же сложных, имеются свои плюсы и минусы:

  • необходимость использования дорогостоящего оборудования,
  • большие расходы электроэнергии,
  • потребность в просторном производственном помещении для размещения всех приспособлений и для полного технологического цикла изготовления.

Дополнительные расходы средств требуются при этом на технический процесс нанесения дополнительного слоя – защитного лака.

Установки вакуумного напыления представляют собой совокупность устройств, которые последовательно и самостоятельно выполняют ряд функций, необходимых для технологического процесса металлизации.

Основные функции:

  • откачка воздуха для получения условий разрежения,
  • распыление в определённых условиях металлических частиц на поверхность предметов,
  • транспортировка обрабатываемых деталей,
  • контроль режимов происходящих процессов вакуумного напыления,
  • электропитание и другие вспомогательные приспособления.

Составляющие узлы вакуумной установки:

  • Рабочая камера. В ней происходит сам процесс металлизации.
  • Источник испаряемых металлов вместе с управляющими и энергообеспечивающими устройствами.
  • Системы контроля и управления для регулировки температуры, скорости напыления, толщины плёнки, её физических свойств.
  • Откачивающая и газораспределительная система, обеспечивающая получение вакуума и регулировку газовых потоков.
  • Системы блокировки рабочих узлов, блоки электропитания.
  • Транспортирующее устройство, определяющее подачу-извлечение из вакуумной камеры, смену положений деталей при нанесении металлопокрытия.
  • Вспомогательные устройства – заслонки, внутрикамерные манипуляторы, газовые фильтры и др.

Особенности оборудования

Установки для вакуумного процесса нанесения металлического слоя бывают магнетронные и ионно-плазменные. В любых из них необходимо достигать испарения вещества с поверхности металлических болванок, минуя стадию расплава металла.

При сублимационном способе процесс нагрева происходит быстро до температуры испарения, не допуская расплава. Для этого используются нагреватели, способные повышать кинетическую энергию вплоть до разрушения кристаллической решётки. Но некоторые металлы не сублимируют в вакууме, и поэтому с ними стадии расплава не избежать. Поэтому в таких случаях применяются дополнительные системы фильтров.

Способом вакуумного напыления металлического слоя покрываются изделия разных размеров: крупные (до 1 м) и совсем мелкие. Существуют технологии металлопокрытия многометровых тканей и плёнок – они перематываются из одного рулона в другой в процессе напыления в вакуумной камере. Поэтому бывают установки с рабочими камерами разных размеров:

  • небольшие – несколько литров,
  • крупные – несколько кубометров.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий

Adblock
detector