Краткий справочник гальванотехника - 1993 - Ильин. Справочник гальванотехника санктПетербург " политехника"

• Название: Справочник гальванотехника санктПетербург " политехника"
• Дата: 17.07.2022
• Размер: 3.02 Mb.
• Имя файла: Краткий справочник гальванотехника - 1993 - Ильин.doc
• Тип: Справочник; #632290
• страница: 24 из 41

24. Гальванические покрытия деталей из легких сплавов

Покрытия алюминиевых сплавов. Для придания поверхности алюминиевых деталей специальных свойств (износостойкости, низких переходных сопротивлений, паяемости и т. п.) детали подвергают гальванической обработке, специфика которой опре­деляется свойствами алюминия. В практике гальванических цехов используют методы, приведенные ниже.

Цинкатный метод. Большинство покрытий наносят на подслой контактно осажденного цинка из кислых или щелочных растворов. Наиболее употребительны модифицированные щелочные растворы следующего, состава (г/л): оксид цинка — 70—100; натр едкий 500—550; калий—натрий виннокислый — 8—10; железо хлор­ное — 1—2; натрий азотнокислый — 1—2. Температура раствора 15—30 °С, продолжительность обработки — 0,3—0,7 мин.

Обработку обычно производят дважды: после первой обработки контактно-выделившийся цинк удаляют погружением в раствор HNO₃ (300—400 г/л) и промывкой. Повторная обработка в цинкат-

ном растворе длится 10—15 с. Нейтрализацию после промывки рекомендуется производить в 5—8%-ном растворе винной кислоты. Подготовку поверхности алюминиевых деталей перед цинкатной обработкой производят по обычной схеме: травление в растворе NaOH с последующим осветлением в растворе HNO₃ (см. гл. 4). После цинкатной обработки следует никелирование в стандарт­ном сульфатном или сульфаминовом электролите. Толщина нике­левого слоя устанавливается в зависимости, от условий эксплуата­ции, но не менее 10—12 мкм.

Никелированные детали подлежат термообработке при 200— 220 °С в течение 60 мин. В процессе термообработки происходит частичная диффузия алюминия в слой никеля, что способствует повышению прочности сцепления. В целях подготовки никелевого слоя к осаждению на него других покрытий (кадмий, хром, олово и его сплавы, медь и серебро) применяют следующие операции: химическое обезжиривание в щелочном растворе при температуре 90 °С в течение 20 мин до полного смачивания поверхности; про­мывку в проточной горячей и холодной воде; активирование в растворе серной кислоты (180—200 г/л); промывку в холодной воде: загрузку в ванну намеченного покрытия. Вместо никелиро­вания можно применить меднение в цианистом электролите.

Способ непосредственного никелирования. Этот способ приме­няется в двух вариантах:

1. Непосредственное никелирование в электролите, содержащем персульфат и фторид следующего состава, г/л: сульфат ни­келя — 180—230; сульфат натрия — 40—60; кислота борная — 23—28; калий надсернокислый — 1—3; натрий фтористый — 1—3. Температура электролита 40—50°С, катодная плотность тока 1—2 А/дм². Детали загружаются в ванну без тока с выдержкой 1 мин, затем дается «толчок» тока плотностью в 2 раза выше рабочей
(10 с), после чего устанавливается плотность тока в соответствии с режимом.

2. Химическое никелирование в растворе следующего состава, г/л: никель сернокислый — 20—25, натрий фосфорноватистокислый—15—18, натрий уксуснокислый — 0,8—1,0, натрий фтористый — 0,4—1,0, тиомочевина — 0,002—0,003. Кислота уксусная до рН 4,1—4,3. Температура раствора 85—90 °С. Наличие фторидов в растворах способствует активированию поверхности алюминия. Химическое никелирование особо эффективно для деталей, полученных методом литья (Ал-2).

Как и при цинкатном методе, никелевое покрытие подвергается термообработке.

Осаждение на оксидные пленки. Оксидные пленки, полученные в фосфорной кислоте, характеризуются значительно большими по величине порами чем, при других методах оксидирования. При непосредственном нанесении гальванические покрытий происходит осаждение металла внутри пор, что обеспечивает хорошее сцепле­ние покрытия с основой. После соответствующей подготовки поверхности деталей из алюминиевых сплавов (травление, электро­полирование, химическое полирование и т. п.) анодное оксидиро­вание осуществляется следующим образом: чистый алюминий оксидируется в 55%-ном растворе фосфорной кислоты, а его сплавы в 10—25%-ном растворе. Температура электролита 18—35 °С, анодная плотность тока 1,2—3,0 А/дм² при напряжении 12—18В. Продолжительность оксидирования—до 15 мин.

Сплавы алюминия с медью и кремнием оксидируют в 10—15%-ном растворе Н₃РО₄ при температуре 30—35 °С, плотности тока 2 А/дм² и продолжительности 1 мин. Учитывая, что стойкость оксидной пленки невелика, нанесение гальванического покрытия должно производиться быстро. На оксидированную поверхность наносят или никель из стандартного электролита (рН 5,6—5,8) или медь из пирофосфатного электролита (рН 7—8,5). В случае применения никелирования рекомендуется вначале (5—б мин электролиза) вести процесс при повышенной в 1,5 раза плотности тока.

Покрытия титановых сплавов. Титан и его сплавы характеризуются высокой прочностью, малой плотностью и необычайно высокой коррозионной стойкостью в промышленной атмосфере, морской воде и в окислительных средах. Недостатками его явля­ются плохая теплопроводность и электропроводность, а также плохая паяемость. Гальванические покрытия позволяют улучшить свойства его поверхности. Детали из титана и его сплавов ВТ1 и ВТ5 подвергаются серебрению, никелированию, осаждению сплава олово—висмут. Другие виды покрытий применяются очень редко.

Наибольшее распространение в практике гальванических цехов получил гидридный метод, основанный на образовании в поверхностном слое деталей пленки гидрида и фторида титана в резуль­тате обработки его в растворах кислот НС1, H₂SO₄, HF. По гидридной пленке осаждается никель, который может служить в качестве подслоя для других покрытий.

Основные операции технологического процесса осуществляются в следующей последовательности. После химического обезжиривания в щелочных растворах детали травятся в смеси кислот: фто­ристоводородная (200 мл/л) и азотная (20 мл/л). При температуре 20—25 °С в течение 0,25—0,5 мин. Образовавшийся шлам удаляется осветлением в аналогичной смеси кислот, но с другим соотношением концентраций (HF — 20 мл/л, ННОэ — 200 мл/л).

Гидридная пленка образуется в растворе соляной кислоты (плотностью 1,19) при температуре 80—85 °С в течение 3—5 мин. На подготовленную таким образом поверхность осаждается никель из электролита состава (г/л): никель хлористый — 200—250; кислота соляная — 180—200. Температура 15—25 °С, плот­ность тока 4—5 А/дм², продолжительность 10 мин. Детали загру­жают под током, и первые 10 с дается «толчок» тока, в 1,5 раза превышающий номинальные ток. Никелированные детали подвер-

гаются термообработке при температуре 210—220 °С, продолжи­тельностью 60—120 мин.

В зарубежной практике никелирование титана производится по следующей схеме: обезжиривание в парах трихлорэтилена, абразивная обдувка частицами Al₂O₃, травление в растворе состава: HF (5 г/л) и HNO₃ (400 г/л) в течение 15 мин при 25 °С, активация в растворе, состоящем из HF и СrО₃, в течение 30 мин при 40 °С, никелирование в сульфаматном электролите состава г/л: Ni(H₂NSO₃)₂ — 630; NiCl₂∙6Н₂О — 5—6; Н₃ВО₃ — 40. Катодная плотность тока до 10 А/дм².

Покрытия магниевых сплавов. Гальванические покрытия на детали из магниевых сплавов наносят для защиты его от коррозии и повышения износостойкости, облегчения пайки, снижения переходного сопротивления и др.

Подготовка поверхности состоит из следующих операций:

1. 
   обезжиривание в органических растворителях, а для дефор­мируемых сплавов с последующим катодным обезжириванием при плотности тока 2—4 А/дм² в течение 3—10 мин в растворе со­става, г/л: едкий натр — 16—18; гидрокарбонат натрия — 25—28.
   Температура раствора 18—25 °С, для литья — обработка в горя­чей воде;
   
2. 
   травление в растворах следующего состава, г/л:
   

а) для литейных сплавов: хромовый ангидрид — 275—285, кислота азотная — 20—30, кислота фтористоводородная — 8—10 или 85%-ная фосфорная кислота;

б) для деформируемых сплавов: хромовый ангидрид — 175—185, нитрат натрия — 28—32. Температура растворов 18—25 °С, продолжительность от 0,5 до 3 мин;

3. 
   активирование поверхности перед контактным осаждением цинка в растворе г/л: фосфорная кислота — 190—195; бифторид калия KHF₂ — 95—105. Температура раствора 18—25 °С, продолжительность обработки 0,5—20 мин;
   
4. 
   контактное цинкование в растворе состава, г/л: цинк сернокислый — 40—50; пирофосфат натрия — 200—220: натрий угле­кислый — 4—6; калий фтористый — 6—8; рН 10,2—10,4. Температура раствора 70 °С. Продолжительность обработки 5—7 мин, при этом осаждается слой цинка толщиной 1—1,5 мкм.
   

После осаждения цинка следует тщательная промывка и медне­ние в цианидном электролите состава, г/л: меди цианид — 40—42; натрия цианид — 50—52; натрий углекислый—29—31; калий—натрий виннокислый — 44—46; едкий натр — 7—8. Величина рН 9,6—10,4. Температура электролита 65—70 °С, катодная плот­ность тока первоначальная 0,5—1,0 А/дм², через 0,5—1,0 мин — 1—2 А/дм². Толщина осаждаемой меди 7—8 мкм. Далее следует утолщение слоя меди в пирофосфатном электролите и осаждение необходимого покрытия (никель, серебро, хром и др.).

Покрытия хромоникелевой стали. Коррозионно-стойкие, кис­лотоупорные стали, содержащие до 20% хрома (12X13, 1Х18Н9Т и др.), не нуждаются в покрытиях для защиты от коррозии, а не­обходимость в них возникает, когда нужно обеспечить пайку, улучшить электропроводность, повысить антифрикционные свой­ства и т. п. В этом случае на детали из таких металлов наносят никель, который служит подслоем для нанесения различных видов покрытий.

Никелирование производят следующим образом: подготовлен­ные детали подвергают обезжириванию, промывают в горячей воде и завешивают без тока в ванну с электролитом следующего состава: хлористый никель — 200—250 г/л; кислота соляная — 150—200 мл/л. Температура электролита 18—25 °С. Детали выдерживают без тока в течение 1 мин, после чего включают ток и никелируют при плотности тока 5—10 А/дм² в течение 1 мин. Затем детали промывают в холодной проточной воде и переносят в ванну с обычным сульфатным электролитом, загружая детали под током.