Катодные металлические покрытия
Физико-химические основы нанесения металлических покрытий.
Технологические методы данной группы направлены на получение металлических покрытий и реализуются путём осаждения ионов металла на катоде, которым в данных процессах выступает заготовка (основа). Процессы, проходящие в системе «электролит — электроды» при осаждении металла из раствора электролита на катоде описываются равенством
Меn+ + nе- = Ме¯, (4.1)
где Ме— условное обозначение марки металла.
Ионы металла, находящиеся в растворе, под действием приложенного к электродам напряжения подходят к катоду и восстанавливаются на нём, присоединяя электроны и формируя на начальном этапе центры кристаллизации или кристаллические зародыши. В дальнейшем процесс образования покрытия связан с ростом кристаллов, формированием кристаллитов и приобретением покрытием чётко выраженной кристаллической структуры.
Методы электролитического осаждения металлов на поверхности металлических и неметаллических изделий получили название гальванотехники, а сами покрытия называют также гальваническими покрытиями.
По функциональному назначению гальванотехнику подразделяют на гальваностегию и гальванопластику.
Гальваностегия — электролитическоеосаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического изделия для защиты его от коррозии, повышения износоустойчивости, предохранения от цементации или для декоративных целей.
|
|
|
Гальванопластика— получение точных металлических копий методом электролитического осаждения металла на металлическом или неметаллическом образце с последующим отделением сформированного покрытия от образца.
Целью гальванопластики является получение точной металлической копии формы поверхности образца. Методом гальванопластики получают прочные и массивные покрытия, легко отделяющиеся от покрываемой поверхности. Основное применение как покрытие в гальванопластике имеет медь, более ограниченное применение находят железо, никель, серебро, золото, а также олово, хром и их сплавы.
Если копируемое изделие изготовлено из материала непроводящего электрический ток, то для нанесения металлического покрытия его покрывают тонким слоем электропроводного материала, а затем уже наносят гальваническое покрытие. Этот слой обычно делают легко отделяющимся от поверхности изделия, например, из порошка графита, наносимого напылением. В гальваническом производстве труб и других полых предметов электролитическое осаждение в ряде случаев производят на сердечники из легкоплавких сплавов, которые потом удаляют путём нагрева выше температуры их плавления.
|
|
|
Свойства металлических покрытий
Гальванические покрытия характеризуются:
‑ наличием примесей;
‑ пористостью;
‑ внутренними напряжениями;
‑ адгезионными свойствами;
‑ видом покрытия (матовое или блестящее).
Осадки, полученные методом гальваностегии, имеют малую толщину (от единиц нанометров до десятков микрометров), характеризуются мелкозернистой структурой, надёжным адгезионным сцеплением с материалом основы, высокой плотностью. Однако они всегда содержат поры и примеси в количестве 1 × 10-10 …1 × 10-4 части от всей массы покрытия.
Примесями в таких покрытиях могут быть газы Н2, О2, N2 либо твёрдые включения углерода, серы и других веществ.Примеси снижают прочность и пластичность покрытия. При наличии примесей возможно появление на покрытии трещин, вспучиваний, ухудшается его сцепление с основой. В покрытиях этого типа создаются значительные внутренние напряжения, значения которых зависят от структуры и природы осаждаемого металла и могут достигать 500 МПа. Большие величины внутренних напряжений в ряде случаев вызывают растрескивание покрытий, отслаивание их от основного металла и снижение антикоррозионных свойств. Возникновение внутренних напряжений объясняется тем, что кристаллы при их росте не успевают принять равновесную структуру, в связи с этим параметры их кристаллических решёток искажаются.
|
|
|
Внутренние напряжения особенно велики в покрытиях хромом, платиновыми металлами, металлами подгруппы железа, а также в покрытиях электрическими сплавами.
[1] Аббревиатура CVD означает ChemicalVaporDeposition (химическое осаждение из паровой фазы).
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 657; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!