Металлические защитные покрытия

Металлические покрытия подразделяют по назначению на: защитные; защитно-декоративные; покрытия, повышающие поверхностную твердость металла и его сопротивление механическому износу; покрытия, служащие для восстановления размеров деталей.

Защитные металлические покрытия наносят равными способами. Все металлические защитные покрытия в той или иной мере, в зависимости от способа получения, имеют большой недостаток – пористость. Исключение – плакированные покрытия.

Покрытия, получаемые электролитическим способом (гальванические). Эти покрытия образуются благодаря электролитическому осаждению металла из раствора его соли на поверхность защищаемых изделий (катод), например, изделий из нелегированной стали. К защитным гальваническим покрытиям относят:

· цинковые (защищают от коррозии на воздухе и в пресной воде при температуре до 70°С);

· свинцовые (предохраняют металл от воздействия сернистых газов, серной и сернистой кислот и их солей);

· никелевые (защищают от коррозии в щелочах);

· оловянные (предохраняют от коррозии при азотировании) ;

· кадмиевые (стойкие в морской воде и растворах хлоридов).

Защитные покрытия можно получить электролитическим оксидированием и фосфатированием.

Никелевые и хромовые гальванические покрытия – защитно-декоративные. Кроме, того, они повышают поверхностную твердость металла, его стойкость к износу. К защитно-декоративным покрытиям относят также гальванические покрытия серебром, золотом, кобальтом, бронзой, латунью. Для восстановления размеров деталей применяют электролитическое хромирование, железнение и меднение.

Покрытия, получаемые осаждением защищаемого металла из раствора его соли на изделие (химический способ). Этот способ основан на восстановлении соли металла введением в расплав специальных восстановителей. Особенно прогрессивно никелирование химическим способом — осаждение никеля на поверхность изделий любой конфигурации из раствора хлористого или сернистого никеля в присутствии гипофосфита натрия (или кальция). Осаждение проводится при 90…95°С. Получается гладкий и блестящий слой равномерной толщины. Чтобы увеличить твердость покрытий, изделия подвергают термической обработке при 300…400°С, и дополнительно – при 600°С, чтобы повысить износостойкость. Таким способом можно наносить никелевые, хромовые и другие покрытия.

Покрытия, получаемые контактным способом. Способ заключается в осаждении электроположительного металла с большим значением электродного потенциала из раствора его соли (без наложения внешнего тока) на защищаемый металл. Таким способом можно проводить меднение, лужение, освинцевание, золочение. Так, например, меднение алюминиевых изделий осуществляется этим способом при комнатной температуре в растворе сернокислой меди; свинцевание стальных изделий — в растворе азотнокислого свинца и цианистого натрия при 80…90°С и т. д.

Покрытия, получаемые способом металлизации (покрытие расплавленным металлом). Этот способ заключается в распылении струей сжатого воздуха или инертного газа мельчайших частиц расплавленного металла, которые, ударяясь о поверхность изделия, образуют на нем металлическое покрытие. В зависимости от способа расплавления наносимого металла различают три вида металлизации: электродуговую, газовую и высокочастотную.

Металлические покрытия более пористы, чем гальванические. Применяются они для придания жаропрочности изделиям, восстановления изношенных поверхностей и т. п. При использовании этих покрытии для Защиты от коррозии целесообразно подвергнуть их дополнительной пропитке лаками, например, фенолоформальдегидными или эпоксидными, чтобы увеличить долговечность и устойчивость.

Покрытия, получаемые диффузионным способом (термодиффузионные металлические покрытия), образуются в результате проникновения на определенную глубину, наносимого металла (он находится под высокой температурой, в твердой или газообразной фазе) в защищаемый металл.

После этого деталь при высокой температуре выдерживают в атмосфере, содержащей порошкообразный напыляемый металл или пары солей этого металла.

Из термодиффузионных процессов наиболее освоены следующие:

· алитироваяие – получение алюминиевых покрытий при 950°С из смеси алюминиевого порошка и окисиалюминия с добавлением 2% (от массы смеси) хлористого алюминия;

· силицирование – образование покрытий из кремния после выдержки изделия в парах четыреххлористого кремния при 1000… 1200°С;

· термохромирование – получение хромовых покрытий при 1000…1150°С из металлического хрома или порошка феррохрома с добавкой каолина и хлористого аммония.

Перечисленные покрытия представляют собой твердые растворы и химические соединения железа с соответствующими металлами. Они обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем покрытия, полученные электролитическим осаждением или металлизацией.

Термодиффузионные покрытия обеспечивают в изделиях из углеродистой стали жаростойкость и износостойкость. Это позволяет использовать такие стали в окислительной атмосфере при высоких температурах взамен высоколегированных сталей.

Покрытия, получаемые погружением в расплавленный металл (горячие покрытия), образуются следующим образом. В предварительно расплавленный в ванне металл погружают защищаемый металл или изделие. Металл покрытия должен иметь более низкую температуру плавления, чем защищаемый металл.

Недостаток покрытий, получаемых этим методом, – их неравномерность и большая толщина. В химической промышленности применяют свинцовые покрытия для защиты мешалок, кранов, вентилей, фасонной арматуры. Чтобы улучшить сцепления расплавленного свинца с поверхностью стали, к свинцу добавляют металлы, растворимые в свинце и в железе, например, треххлористую сурьму.

На поверхность предварительно нагретых изделий наносят расплав свинца или погружают в него изделие (гомогенный способ). Для получения горячих покрытий по железу, кроме свинца, можно использовать цинк и олово.

Покрытия, получаемые плакированием. Это наиболее совершенный способ защиты малостойких металлов высококоррозионностойкими металлами и сплавами. Такое покрытие получают совместной прокаткой или горячей прессовкой двух металлов. Сцепление защитного слоя с основным металлом происходит в результате диффузии под одновременным воздействием температуры и давления. Металлы, защищенные плакированием, называются двухслойными, или биметаллами.