Характеристика основных видов покрытий



Выбор типа покрытия определяется условиями работы детали.

Цинкование является основным методом защиты от коррозии деталей из черных металлов. Покрытие хорошо выдерживает развальцовку и изгибы, но плохо паяется и приваривается. Для деталей, работающих на трение, цинковое покрытие непригодно. Оно не может быть декоративным, так как на воздухе цинк тускнеет покрываясь тонкой пленкой окислов. При температуре 70°С во влажной среде цинк быстро корродирует. Длительность защитного действия цинковых покрытий зависит от условий эксплуатации итолщины покрытия. Защитные свойства цинкового покрытия можно усилить пассивированием, то есть обработкой свежеоцинкованных деталей в растворах солей хромовой кислоты. В результате цинковое покрытие приобретает зеленоватожелтую окраску. Вместо пассивирования можно применять фосфатирование, в результате которого на покрытии образуется цинкофосфатная пленка темно-серого цвета, обладающая высокой механической прочностью и коррозионной устойчивостью.

Цинкование часто применяют для защиты от коррозии крепежных изделий (болты, шпильки и др.).

Кадмирование применяется как антикоррозийное и декоративное покрытие для деталей из стали, цветных металлов и сплавов. Кадмий по своим химическим свойствам весьма близок к цинку, но более стоек. В отличие от цинка кадмий нерастворим в щелочах. Хорошие результаты дает кадмиевое покрытие при защите деталей, работающих в морских условиях. Повышение коррозийной устойчивости покрытия достигается дополнительной обработкой в хроматных растворах. Цвет покрытия – серебристо-белый с синеватым отливом. Вследствие дефицитности кадмия его применяют только в тех случаях, когда нельзя применить цинковое покрытие.

Хромирование применяют для придания поверхностному слою высокой коррозийной стойкости, высокой твердости, износостойкости и жаростойкости. Недостатки этих покрытий: значительная пористость; плохая смачиваемость маслом; хрупкость. Xpoм обладает коррозийной стойкостью по отношению ко многим кислотам, щелочам и солям. Покрытие сохраняет свой блеск и окраску при высоких температурах (до 500°С). Декоративному хромированию подвергаются детали из стали, меди, алюминия, алюминиевых, медных и цинковых сплавов. Как самостоятельное покрытие хром может быть применен только для медных и латунных изделий. Толщина слоя хрома в этих случаях берется от 3 до 15 мкм. Для изделий из стали, цинковых и алюминиевых сплавов применяют подслой из меди и никеля. Многослойные покрытия практически беспористы. Цвет покрытия – голубовато-белый. Осаждаемый на полированную поверхность хром имеет зеркальный блеск с коэффициентом отражения 70%. В некоторых случаях для декоративной отделки или понижения отражения света требуется черный цвет покрытия, что достигается соответствующим составом электролита. В случае износостойкого хромирования толщина покрытия составляет 0,3 мм и более. Наиболее часто износостойкому хромированию подвергают стальные детали, не имеющие промежуточного слоя из другого металла.

Меднение является самым распространенным защитно-декоративным покрытием. Гальванически осажденная медь имеет красивый розовый цвет; в условиях атмосферной коррозии легко покрывается окислами и темнеет. Как самостоятельное покрытие меднение применяют для местной защиты стальных деталей от цементации и увеличения электропроводности. Толщина слоя в этом случае составляет 20…40 мкм. Большое применение медные покрытия находят в гальванопластике для наращивания медного слоя большой толщины. Обычно медные покрытия применяют в качестве первого подслоя под никель, кадмий, хром, золото и серебро. В этих случаях толщина покрытия берется в пределах 15…30 мкм.

Серебрение применяют главным образом для токонесущих контактирующих деталей, работающих при трении, а также для монтажных деталей, требующих пайки. Серебряные покрытия имеют белый цвет, обладают высоким коэффициентом отражения. Покрытие можно паять бескислотным флюсом; оно легко полируется и обладает хорошим сцеплением с основным металлом.

Никелирование широко применяется благодаря ценным физико-химическим свойствам никеля. Покрытия хорошо полируются, устойчивы в растворах многих солей и щелочей. Как защитно-декоративное покрытие его применяют обычно с подслоем меди. Толщина слоя никеля берется от 5 до 15 мкм. Никелирование без подслоя применяется лишь для мелких и крепежных деталей. Толщина покрытия принимается от 12 до 35 мкм. При защитно-декоративном никелировании применяются электролиты, дающие зеркально-блестящую поверхность. Для защиты деталей из кислотоупорных и нержавеющих сталей, работающих при высоких температурах и в агрессивных средах, применяют никелирование в специальных электролитах.

Широкое применение получает никелирование алюминия и его сплавов. При этом повышается устойчивость к химическим воздействиям, к истиранию и устраняется оксидная пленка, препятствующая сварке и пайке.

Лужение применяют для предохранения от окисления и облегчения пайки, для герметизации свинчиваемых резьбовых соединений и др.

Олово обладает значительной химической устойчивостью: слабо реагирует с растворами кислот и не окисляется под действием влажного воздуха. В условиях атмосферной коррозии олово электрохимически не защищает железо. Оловянные покрытия весьма пластичны.

Химические покрытия

Химические покрытия представляют собой тонкий плотный слой окисла металла детали, образующийся на ее поверхности под действием тех или иных реагентов. Наиболее широкое применение из химических покрытий получили оксидирование и фосфатирование.

Оксидирование применяют для защиты от коррозии черных и цветных металлов. Окисные пленки на черных металлах могут быть получены химическим и анодизационным(электрохимическим) способами.

Химический способ может заключаться в нагревании стальной детали в атмосфере водяного пара или расплавленной селитры. При этом на поверхности образуется защитная пленка толщиной около 1 мкм.

Обычно химическое и электрохимическое оксидирование производится в растворе едкой щелочи. Электрохимическое оксидирование имеет длительность 10…30 мин при анодной плотности постоянного тока 5…10 А/дм2 и температуре электролита 122°С.

Подготовка поверхности заключается, как и при гальванических методах, в механической обработке, обезжиривании и травлении. Качество пленок при химическом и электрохимическом оксидировании стали — почти равноценное. Толщина пленок составляет 0,6…0,8 мкм, но может достигать 1,5…3 мкм. Пленки — эластичные, но непрочные и не могут быть использованы для деталей, работающих в условиях трения. Вследствие малой толщины и значительной пористости оксидные пленки защищают от коррозии при работе в легких условиях. Защитная способность их может быть повышена обработкой смазочными маслами или покрытием лаками. Размеры деталей при оксидировании практически не изменяются. Цвет оксидной пленки на малоуглеродистых сталях – черный, на высокоуглеродистых – черный с серым оттенком.

Одним из основных методов защиты алюминия и его сплавов от коррозии является анодное оксидирование (анодирование), которое дает возможность получать пленки толщиной 3…12 мкм. В хромовокислых растворах получаются пленки светлосерого цвета, а в сернокислых – бесцветные. Для уменьшения пористости оксидной пленки применяется дополнительная обработка анодированных деталей горячей водой, водяным паром, пропитывание ланолином, парафином, лаками и др.

В настоящее время применяют многоцветное анодирование. Для этого на поверхность анодной пленки наносят защитный рисунок. Незащищенные места поверхности обесцвечивают и заполняют другим красителем. После удаления защитного слоя получают двухцветное изображение. При многократном повторении процесса можно получить многоцветное изображение.

Оксидирование меди и ее сплавов применяется для защиты от коррозии деталей, работающих в атмосфере с нормальной влажностью. Толщина пленки составляет l…2 мкм; она – более твердая и износоустойчивая, чем основной металл, и довольно хорошо сопротивляется действию влаги. Лучшее качество покрытия получается при электрохимическом оксидировании.

Оксидирование цинка, кадмия, серебра и гальванических покрытий этими металлами производится при декоративной отделке и защите от коррозии. Для повышения стойкости покрытий изделия покрываются бесцветным лаком.

Фосфатирование применяется при сочетании с защитными смазками или лакокрасочными покрытиями для защиты от коррозии черных металлов, магния, цинка. Фосфатный слой обладает хорошей адгезионной способностью, прочно удерживает масла, лаки и краски, имеет высокое электрическое сопротивление и выдерживает напряжение до 1200 В. Жаростойкость пленки составляет 400…500°С. Фосфатирование применяется также для уменьшения трения при разного рода вытяжках и для изоляции поверхности при лужении, цинковании и т. п.

Образование защитной пленки происходит химическим путем. Химическое фосфатирование осуществляется путем погружения деталей в ванну, содержащую фосфорнокислые соли железа и марганца. Толщина пленки при мелкокристаллическом строении составляет 2…4 мкм, при крупнокристаллическом 10…15 мкм. Фосфатирование практически не изменяет размеров детали, так как наряду с ростом толщины пленки происходит уменьшение толщины металла за счет его растворения.
Цвет покрытия – светло-серый или темно-серый. Для повышения коррозийной устойчивости необходимо производить дополнительную обработку, которая заключается в нанесении жировых пленок, лаков и красок.

Лакокрасочные покрытия

Лакокрасочные покрытия применяются для придания поверхности детали антикоррозионных свойств и красивого внешнего вида. Их нельзя применять для деталей, имеющих точные допуски и трущиеся поверхности, подвергающихся механическим воздействиям и нагреву. Для обеспечения антикоррозийной защиты стальные детали предварительно подвергаются цинкованию, детали из алюминия и его сплавов — анодированию, детали из магниевых сплавов – оксидированию.

Лакокрасочные покрытия классифицируются по материалу покрытия, внешнему виду поверхности покрытия (класс покрытия) и по условиям эксплуатации (группа покрытия).

Различают четыре класса покрытия (I, II, III, IV). Наиболее высокие требования предъявляются к внешнему виду поверхностей I класса. В этом случае не допускаются дефекты поверхности, видимые невооруженным глазом.

По степени блеска лакокрасочные покрытия разделяются на глянцевые, полуглянцевые и матовые.

По назначению лакокрасочные покрытия разделяются на 11 групп:

Группа Условное обозначение по ГОСТ 9825-73 Группа Условное обозначение по ГОСТ 9825-73
Атмосферостойкие 1 Химически стойкие 7
Ограниченно атмосферостойкие 2 Термостойкие 8
Консервационные 3 Электроизоляционные 9
Водостойкие 4 Грунтовки и полуфабрикатные лаки 0
Специальные 5 Шпатлевки 00
Маслобензостойкие 6    

Группа покрытия выбирается по условиям эксплуатации.

Технологический процесс нанесения лакокрасочных покрытий состоит из следующих этапов:

    • подготовка поверхности;
    • грунтование;
    • шпатлевание;
    • нанесение покрытия;
    • сушка.

Подготовка поверхности заключается в очистке ее от продуктов коррозии и загрязнений (химическим или механическим способом) и тщательном обезжиривании.

Первой операцией окраски является нанесение слоя грунта толщиной около 20 мкм. Основное назначение этой операции заключается в создании адгезии между металлом и последующими слоями лакокрасочного покрытия. Грунт можно наносить распылением, окунанием или кистью. После нанесения каждого слоя производят сушку.

Выравнивание загрунтованной поверхности производят шпатлеванием. Шпатлевки представляют собой пастообразные массы, состоящие из пигментов, наполнителей и лаков с добавлением или без добавления пластификаторов. Местное шпатлевание заключается в выравнивании отдельных углубленных мест. Затем проводят сплошное шпатлевание. Шпатлевки наносят на поверхность при помощи шпателя или краскораспылителя. В последнем случае их разбавляют растворителем. После нанесения шпатлевки поверхность сушат и шлифуют мелкой шкуркой.

Наносятся лакокрасочные покрытия с помощью кисти, окунанием или распылением. Окрашивание кистью — процесс малопроизводительный и применяется для медленно сохнущих лаков, для подкраски поверхности и нанесения обозначений по трафарету. Окунание применяется для деталей, не требующих тщательной отделки и имеющих удобную для стекания краски форму. При этом способе получаются неравномерная толщина пленки и повышенный расход материала.

Более высокую производительность и. лучшее качество поверхности дает окрашивание распылением. Однако этот метод связан с повышенным расходом материала и необходимостью вести процесс в специальной камере..

Рисунок 6.91 – Окрашивание в электростатическом поле

Наиболее совершенной является окраска в электростатическом поле коронного разряда (рисунок 6.91). При этом способе изделие устанавливается на конвейер, проходящий между электродами 2, которые соединены, с отрицательным полюсом источника 3 напряжения постоянного тока в 100 кВ. Коронный разряд, возникающий между электродами и заземленным изделием, ионизирует молекулы воздуха, находящиеся в электрическом поле. В образующееся электростатическое поле направляется от распылителей 4 струи тонкораспыленной краски. Частицы ее, заряжаясь отрицательно, притягиваются к положительно заряженным деталям. При этом способе повышается качество окраски.

Разброс по толщине покрытия составляет всего 5…8 мкм (при ручном распылении 50…70 мкм); повышается производительность труда в 3…4 раза улучшаются санитарно-гигиенические условия труда и сокращается расход краски (ее потери составляют всего 5…10%)

Процесс окраски может быть полностью механизирован.

Для окраски применяют материалы, образующие гладкую поверхность (перхлорвиниловые, глифталевые, нитроцеллюлозные и другие эмали) и узорно-декоративную (кристаллический лак «Мороз», морщинистая «Муар» и др.).

Заключительной операцией является сушка. Она производится в сушильных шкафах, рефлекторных сушилках и др. Наиболее совершенна сушка инфракрасными лучами. Этот способ дает большую экономию энергии и позволяет значительно сократить производственные площади.

Новым и весьма перспективным процессом является горячее напыление пластических масс (полиэтилена, эпоксидной смолы и др.) на поверхность металлических материалов. Частицы порошка доводятся до жидкого состояния и распыляются под давлением 0,2…0,4 МПа.

Для придания деталям из стали, алюминия, стекла, керамики графита химической стойкости и высоких электроизоляционных свойств применяют покрытие пленкой из фторопласта-4. Пленку наносят окунанием или распылением с последующей сушкой.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 168; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ