Краткий справочник гальванотехника - 1993 - Ильин. Справочник гальванотехника санктПетербург " политехника"
 Скачать 3.02 Mb.
|
2. Свойства электролитических покрытий. Определение площади катодной поверхностиТвердость. В табл. 22 представлены данные о твердости гальванических покрытий, получаемых в различных электролитах. Твердость покрытий измеряется с помощью прибора ПМТ-3, в котором алмазная пирамида под различной нагрузкой вдавливается в покрытие и размер диагонали отпечатка характеризует микротвердость покрытия, которая выражается в мегапаскалях или гигапаскалях (по Виккерсу). Значительный разброс величин твердости отдельных покрытий является результатом большого разнообразия применяемых электролитов и различной природы вводимых в электролит добавок. Так, например, введение в электролит никелирования добавок гипофосфита натрия увеличивает твердость покрытия от 5 до 12 ГПа. Весьма характерным также является значительное повышение твердости серебряных и золотых покрытий путем осаждения сплавов этих металлов с никелем, палладием, кобальтом и другими металлами. Повышение твердости покрытий влечет за Таблица 22. Твердость гальванических покрытий
Таблица 23. Удельное сопротивление электрохимических покрытий
собой повышение их износоустойчивости, что особо важно для контактов радиоэлектронной аппаратуры и деталей машиностроения. Электрические свойства. К электрическим свойствам относятся электропроводность и переходное (контактное) сопротивление между двумя соприкасающимися металлами. В табл. 23 представлены данные об удельных сопротивлениях различных металлических покрытий. На электропроводность покрытий влияют их структура, а также различные примеси в электролитах, которые соосаждаясь с покрытием, включаются в его состав, располагаясь по границам кристаллических образований. Так, например, 0,05% примеси сурьмы в меди снижает ее электропроводность на 5%, а при содержании в ней 2—3% серебра электропроводность меди падает почти на 25%. Переходное электрическое сопротивление возникает в зоне касания двух контактов, величина его зависит от многих факторов, в том числе: усилия прижима, удельной электропроводности, твердости, времени выдержки на воздухе, площади сопряжения, степени шероховатости, характеристики электрического тока и т. д. В связи с этим весьма трудно однозначно определить переходное сопротивление и можно лишь получать сравнительные данные, характеризующие переходное сопротивление различных покрытии в одинаковых условиях измерения. В табл. 24 представлены переходные сопротивления, которые определены на образцах, имитирующих точечные контакты в виде двух пересекающихся проволочек диаметром 1 мм, при различных усилиях на контакт. Шероховатость покрытий. Шероховатость поверхности в соответствии с ГОСТ 2789—73 определяется величиной неровностей поверхности (мкм), как показано в табл. 25. При нанесении матовых покрытий шероховатость поверхности практически не изме- Таблица 24. Контактное сопротивление при нагрузках, Ом
няется, она снижается при нанесении блестящих покрытий и ухудшается при получении фосфатных пленок. В табл. 26 представлены данные об изменении шероховатости после нанесения гальванических покрытий. Наводороживание. В процессах электроосаждения металлов при выходе по току менее 100% происходит выделение водорода, который в атомном состоянии проникает в металл, вызывая в нем значительные внутренние напряжения. В результате высоких внутренних напряжений в стальных конструкциях возникают усталостные явления, хрупкость, разрушение при нагрузках. Наводороживание приводит также к изменению многих свойств покрытия: возрастает электросопротивление, изменяются магнитные свойства. Влияние наводороживания на покрытия, пути его снижения и другие проблемы, связанные с этим явлением, рассматриваются в соответствующих главах настоящего справочника. В табл. 27 представлены данные о количестве водорода, которое поглощается металлическими покрытиями. К металлическим покрытиям в приборостроении предъявляется много специфических требований, таких, как способность Таблица 25. Классы шероховатости поверхности по ГОСТ 2789—73
Таблица 26. Шероховатость поверхности гальванических покрытий
к пайке, электроизоляционные свойства, антифрикционные требования, магнитные свойства и т. п. Все эти требования также рассматриваются в главах 6—9 справочника. Рассеивающая способность. Распределение металлического покрытия по поверхности деталей не бывает равномерным; на кромках и выступах толщина покрытия значительно больше, чем во впадинах. В глубоких пазах и отверстиях покрытия часто отсутствуют. Неравномерность покрытий является следствием неравномерного распределения тока по поверхности катода, однако вследствие снижения выхода по току с ростом плотности тока и других свойств электролита фактическое распределение металла более равномерное. Способность электролита улучшать распределение металла по поверхности катода называется рассеивающей способностью (PC). Для оценки рассеивающей способности электролитов предложены различные методы, в том числе наиболее распространенные методы Филда и Херринга—Блюма. По Филду катодные пластинки удалены на различное расстояние от Таблица 27. Количество водорода, поглощаемого покрытиями
анода, поэтому распределение тока на них неравномерное: на ближнем катоде ток Iб больше, на удаленном (Iд) — меньше. Отношение величин тока на катодах называют первичным распределением: К = Iб/Iд. Это отношение можно заменить на обратное отношение величин сопротивлений Rд и Rб, которые пропорциональны расстояниям между электродами, т. е. К = Iб/Iд = Rд/Rб = lд/lб. Фактическое распределение металла, называемое вторичным, определяется привесом катодных пластин после электролиза (mб и mд); вторичное распределение М равно отношению mб/mд. На рис. 2 представлены ячейки Филда и Херринга—Блюма для экспериментального определения рассеивающей способности PC. По Филду рассеивающую способность определяют по формуле  .По Херрингу—Блюму эту величину определяют по формуле  .При первичном распределении К = 5 максимальная рассеивающая способность достигается тогда, когда привес металла на дальнем и ближнем катодах одинаков, т. е. М = 1. В этом случае по Филду PC = 100%, а по Херрингу—Блюму PC = 80%. Рассеивающая способность для некоторых электролитов приведена в табл. 28. Под микрорассеивающей способностью понимают способность электролита к выравниванию микронеровностей поверхности после нанесения гальванических покрытий. Таблица 28. Рассеивающая способность электролитов (по Херрингу – Блюму)
тий по микрорельефу катодной поверхности как в углублениях, так и на микровыступах. Микрорассеивающую способность определяют отношением толщины покрытий на различных участках микроуглублений δ3/δ2 и δ2/δ1 (см. рис. 3). По мере увеличения отношений δ3/δ2 и δ2/δ1 возрастает «выравнивающая» способность электролита, на которую влияет главным образом введение в электролит специальных выравнивающих добавок. Макро- и микрорассеивающая способность одних и тех же электролитов не всегда совпадают по своему характеру. Так, цианистый электролит меднения, обладая повышенной макрорас-сеивающей способностью, характеризуется очень плохой микрорассеивающей способностью и, наоборот, в кислых электролитах меднения при их низкой рассеивающей способности наблюдается положительный эффект выравнивания микронеровностей. Определение площади покрываемой поверхности. Площадь поверхности деталей вычисляют, используя размеры деталей, указанные в чертеже, или измеряя детали с помощью штангенциркуля, линейки и других измерительных инструментов. Площади поверхности деталей, имеющих форму простых геометрических тел (призмы, конуса, цилиндра), определяются по известным из геометрии формулам расчета поверхности. Площадь поверхности деталей, имеющих сложную конфигурацию, условно разделяют на более простые элементы, площади которых можно легко вычислить отдельно. При этом участки площади поверхности, имеющие неправильную форму, приближенно приравнивают к более простым фигурам — треугольнику, прямоугольнику, кругу, пренебрегая такими малыми участками деталей, как фаски, радиусы, закругления, шлицы. Таблица 29. Полная площадь поверхности цилиндрических тел, дм2
Таблица 30. Площадь поверхности винта, дм2, с потайной головкой в зависимости от длины винта и диаметра резьбы
Таблица 31. Площадь поверхности винта, дм2, с полукруглой головкой в зависимости от длины винта и диаметра резьбы
Таблица 32. Площадь поверхности болта, дм2, с шестигранной головкой в зависимости от длины винта и диаметра резьбы
Таблица 33. Площадь поверхности винта, дм2, с цилиндрической головкой в зависимости от длины винта и диаметра резьбы
Площади поверхности цилиндрических тел, к которым относятся многие детали, полученные точением, можно определить по табл. 29, где представлена полная площадь поверхности цилиндра различных диаметров и длины. Если деталь типа втулки имеет два диаметра — наружный и внутренний, то при определении ее площади поверхности по табл. 29 допускаемая ошибка будет незначительной и ею можно пренебречь, так как торцевые поверхности цилиндра компенсируют поверхность внутренней полости при длине цилиндра больше его диаметра. В первой строке табл. 29 (высота равна нулю) даны значения удвоенной площади поверхности круга; эти значения можно использовать при определении площади поверхностей дисков, шайб. В табл. 30—33 представлены площади поверхностей винтов с различной формой головки в зависимости от диаметра резьбы и длины винта. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||