Для защитно-декоративной отделки изделий наиболее пригодными являются мелкокристаллические покрытия, как обладающие наименьшей пористостью и тем самым лучше защищающие изделия от коррозии. В последнее десятилетие в гальванотехнике нашел применение метод отложения металлических осадков токами переменной полярности. Периодическое изменение направления тока при повышенных его плотностях позволяет получать мелкокристаллические гладкие осадки. Объясняется это следующим: во-первых, при этом ликвидируется обеднение прикатодного слоя за счет растворения покрытия, во время переключения катода на анод и соответственно снижается концентрационная поляризация. Во-вторых, те микровыступы (вершины кристаллов), которые образуются на катоде вследствие большой скорости роста на них кристаллов при переключении на анод растворяются в первую очередь, что обеспечивает образование более равномерных, гладких, в некоторых случаях блестящих осадков. [8]
Назначение и толщина металлических покрытий. В соответствии с их назначением гальванические покрытия можно разделить на следующие основные группы:
1) коррозиеустойчивые, или защитные;
2) защитно-декоративные;
3) износостойкие;
4) специальные.
Защитные свойства коррозиеустойчивого металлического покрытия определяются:
а) величиной электродного потенциала металла покрытия, сравнительно с электродным потенциалом защищаемого металла, т. е. будет ли металл покрытия при образовании гальванической пары катодом или анодом. Исключение представляют металлы, склонные покрываться пассивной пленкой (алюминий, хром). Разность между потенциалом металла покрытия и потенциалом защищаемого металла и контактирующимися с ним незащищаемыми металлами должна быть возможно наименьшей;
б) химической стойкостью металла покрытия против воздействия той срелы, в которой находится изделие. В связи с этим защитные свойства покрытия зависят от того, как по своей химической природе металл покрытия будет относиться к таким химическим реагентам, как влажный воздух, морская вода, кислоты, щелочи и др.;
в) достаточной толщиной, сплошностью и сцепляемостью покрытия, а также его твердостью и сопротивляемостью механическим воздействиям. Исключительно большое значение для противокоррозионной защиты имеет качество сцепления покрытия с основным металлом, выражающееся в сращивании покрытия с основой по всей поверхности изделия. Сцепление покрытия с покрываемым металлом зависит от ряда условий, куда относятся химические свойства основного металла и металла покрытия, режим и условия процесса осаждения и главное — качество подготовки поверхности изделия в механических и гальванических цехах.
Основным требованием к коррозиеустойчивым и защитно-декоративным покрытиям является наличие достаточной для данных условий эксплуатации изделия толщины слоя покрытия.
Выбор покрытий и их толщина зависят от назначения изделий и условий их эксплуатации. Минимальные значения толщин покрытий после их отделки предусматриваются Государственными стандартами.
В зависимости от условий работы изделия устанавливаются три группы покрытий:
· группа Л — для легких условий работы. Эта группа предназначена для эксплуатации изделий в закрытых, сухих, отапливаемых и вентилируемых помещениях (аналогичных жилым);
· группа С — для средних условий работы. Эта группа предназначена для эксплуатации изделий в условиях закрытых помещений и наружной атмосферы, загрязненных промышленными газами, пылью, а также содержащих аэрозоли или испарения морской воды. При этом изделия не должны подвергаться непосредственному воздействию дождя или снега;
· группа Ж — для жестких условий работы. Эта группа предназначена для эксплуатации изделий в условиях закрытых помещений и наружной атмосферы, загрязненных значительным количеством промышленных газов и пыли, а также при непосредственном периодическом воздействии дождя, снега или брызг морской воды.
Толщина покрытия в ряде случаев (например, с целью защиты от коррозии в жидких средах или агрессивных газах, при повышении износостойкости поверхности металла и др.) не может быть стандартизована. В каждом отдельном случае здесь необходимо учитывать интенсивность воздействия коррозионной среды, конструктивные особенности изделия, срок службы и требования к покрытию, обусловленные технологией изготовления деталей. [4]
Поверхность металлических изделий и деталей перед нанесением гальванических покрытий должна быть тщательно подготовлена и очищена от различного рода загрязнений. Окислы металла (окалина и ржавчина), минеральные масла, технические жиры, а также ранее нанесенные покрытия, шлаковые включения, другими словами, все загрязнения, препятствующие осаждению и прочному сцеплению покрытия с металлом, должны быть удалены с поверхности изделий.
Устранение неровностей, шероховатостей, пленки окалины, шлаковых включений и придание поверхности гладкого и блестящего вида достигают механической обработкой — шлифованием и полированием. Однако поверхность металлических изделий и деталей, приобретая в результате механической обработки декоративный вид, остается еще недостаточно чистой, чтобы можно было ее подвергнуть гальваническим покрытиям. Даже незначительные загрязнения, как, например, следы от пальцев на поверхности изделий, сильно ухудшают качество гальванических покрытий и ведут к различного рода дефектам. Поэтому, кроме механической обработки, необходимо применять еще очистку поверхности от окислов и жировых загрязнений химическим путем, дающую требуемую степень чистоты для гальванического покрытия. Это достигается травлением поверхности в кислотах и обезжириванием ее в растворителях и щелочных растворах с последующей промывкой водой. [1]
Механическая обработка поверхности металлических изделий перед нанесением гальванических покрытий имеет своей целью создать гладкую, ровную, блестящую или матовую поверхность и придать металлическим изделиям красивый внешний вид. Механическая обработка поверхности металла с целью ее отделки состоит из шлифования (декоративное шлифование), полирования, применяемого для получения блестящей поверхности, а также крацевания, матирования и гидропескоструйной обработки, применяемых для получения матовой поверхности. От степени механической обработки во многом зависят качество и внешний вид гальванического покрытия, которое как бы копирует поверхность и все ее изъяны. Отложение тонких слоев металла на необработанной негладкой поверхности будет также негладким. Качество поверхности оказывает большое влияние на ряд важнейших свойств металла, износостойкость, а также коррозионную стойкость. Чем глаже поверхность металла, тем выше его коррозионная стойкость.
При изготовлении деталей в механических цехах должен быть выбран такой способ обработки, который позволил бы получить чистоту поверхности детали, соответствующую данному покрытию; при этом имеет существенное значение, какое покрытие наносится — блестящее или матовое.
По степени блеска гальванические покрытия подразделяются на матовые, полуматовые, блестящие, глянцевые и зеркальные. Для деталей, на которые наносятся блестящие гальванические покрытия, чистота поверхности перед полированием должна быть в пределах от 7 до 9-го класса. Детали, на поверхности которых после покрытий допускаются незначительные риски и к которым не предъявляются требования большой точности и отсутствия конусности, овальности и завалов краев, могут обрабатываться по 7-му классу чистоты поверхности. Для деталей, на которые наносят полуглянцевые и матовые покрытия, рекомендуется чистота поверхности от 5 до 7-го класса. Обрабатывать детали до чистоты ниже 5-го класса не следует, так как гальванические покрытия получаются низкого качества.
После обработки гальванических покрытий чистота поверхности деталей повышается на три-четыре класса, достигая 10—14-го класса, за счет полирования перед покрытием и глянцевания после покрытия.
Шлифование. Этот процесс применяется для получения ровной и гладкой поверхности выполняется снятием с изделий тонкой стружки металла с помощью режущих материалов — абразивных материалов.
Операция декоративного шлифования производится на механических станках с вращающимися эластичными войлочными или фетровыми кругами, на которые нанесены и закреплены клеем абразивные материалы. Наибольшее применение для этих целей имеют двухшпиндельные шлифовально-полировальные станки.
Предварительное шлифование трубчатых, цилиндрических деталей часто производится на бесцентровошлифовальных станках.
Для обработки плоских поверхностей существуют различные типы плоскошлифовальных станков с магнитной плитой. При массовом выпуске однотипных деталей применяют полуавтоматы.
С целью механизации процессов шлифования и полирования применяют разные типы специальных автоматических станков.
Чтобы получить гладкую и ровную поверхность обрабатываемого изделия, процесс шлифования следует в несколько операций, начиная обработку более грубым и заканчивая очень тонким абразивом. Число операций зависит от состояния поверхности, твердости и свойств шлифуемого материала, от крупности абразивных зерен, от скорости вращения шлифовального круга от требуемой степени окончательной отделки.