Получение металлических защитных покрытий

При ХТО защита материала детали от вредных воздействий осуществляется внедрением химических элементов в приповерхностный слой. Методы, которые будут рассмотрены далее, основаны на нанесении защитного слоя на поверхность детали.

Металлопокрытия – тонкие металлические или органические поверхностные покрытия металлических изделий, позволяющие улучшить их внешний вид, защитить от коррозии, повысить износостойкость, улучшить электрический контакт, облегчить пайку, изменить отражательные или поглощательные свойства в инфракрасном и видимом диапазонах спектра, а также нарастить размеры изделия.

Для металлических защитных покрытий используют как чистые металлы, например цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и др„ так и сплавы. На выбор материала покрытия влияет множество факторов: прочность, масса, стоимость, термо- и электропроводность, твердость, сопротивляемость износу. Например, покрытие никель-кобальтовыми сплавами повышает твердость, цинко-кадмиевыми сплавами – коррозионную стойкость, свинцово-оловянные сплавы уменьшают пористость и улучшают внешний вид поверхности деталей. По характеру металлические покрытия разделяются на катодные и анодные. К первым относятся покрытия, потенциалы которых в данной среде имеют большее положительное значение, чем у основного металла. При повреждении покрытия (или наличии пор) возникает коррозионный элемент, в котором основной материал служит анодом и растворяется, а материал покрытия – катодом, на котором выделяется водород или поглощается кислород. Следовательно, катодные покрытия могут защищать металл от коррозии лишь при отсутствии нор и повреждений. Анодные покрытия имеют больший отрицательный потенциал, чем у основного металла, например цинк на стали. В этом случае основной металл будет катодом коррозионного элемента, поэтому он не корродирует. Потенциалы металлов зависят от состава растворов, поэтому при их изменении может меняться и характер покрытия. Так, покрытие стали оловом в растворе H2SO4 катодное, а в растворе органических кислот – анодное.

Металлические защитные покрытия с необходимыми свойствами образуются многими способами. Наиболее распространены следующие: электрохимический (гальванические покрытия), металлизация, погружение в расплавленный металл, термодиффузионный и химический.

Кадмирование изделий и крепежа из металла – это электролитическое нанесение тонкого слоя кадмия на поверхность стальных и цветных изделий для защиты от атмосферной коррозии, в особенности морской. Процесс используют в авиа- и судостроении.

Никель и хром наносят на поверхность стали или других металлов, как для улучшения внешнего вида, так и для защиты от коррозии.

Кадмий и цинк используют для защиты от электрохимической коррозии; эти металлы защищают сталь за счет собственной коррозии, причем степень защиты практически пропорциональна толщине или массе покрытия. Другие металлы, используемые в качестве покрытий для стали, такие как медь, никель, хром, олово, кобальт, серебро, золото и свинец, действуют как защитные пленки; степень защиты пропорциональна толщине лишь до тех пор, пока она обеспечивает непроницаемость покрытия. Толстые хромовые покрытия используют главным образом для увеличения износостойкости; кадмий и серебро – когда надо обеспечить хороший электрический контакт; олово, медь, кадмий и никель – хорошие покрытия для пайки; родий, серебро и золото – для увеличения отражательной способности поверхностей; черное оксидирование (воронение) – для увеличения поглощательной способности и собственного излучения поверхности; покрытия из никеля, хрома и железа позволяют наращивать размеры деталей.