Нанесение защитных покрытий на поверхность металла

Стремление предотвратить коррозию поверхности металла, а также улучшить внешний вид изделия — вот основные причины, объясняющие необходимость нанесения специальных покрытий на поверхность металла. Назначение и свойства таких покрытий далеко не одинаковы, а в некоторых случаях покрытия могут нести сразу несколько функций. Иногда роль защитного покрытия играет стойкая окисная пленка на поверхности металла (например, в случае воронения стали). Наибольшие заботы в смысле необходимости наносить защитные покрытия доставляет, разумеется, сталь. Цветные металлы более стоики к коррозии, и изделия из них имеют достаточно хороший внешний вид. Чтобы их поверхность сохраняла блеск или приятный оттенок, их подвергают лишь некоторой дополнительной обработке, не нанося специального покрытия.

Панели, изготовленной из дюралюминия, можно придать, например, приятный матовый оттенок, обработав в 5%-ном растворе едкого натра. Для этого готовую панель предварительно тщательно полируют мелкой шкуркой, промывают в воде с мылом или содой, прополаскивают теплой водой и затем погружают в раствор едкого натра на 5 мин. После такой обработки шасси промывают в теплой воде и сушат при комнатной температуре. Посуда, в которой производится травление, должна быть из неокисляющегося материала (пластмассовой, эмалированной, луженой).

Достаточно просто можно посеребрить медные детали. В радиолюбительской практике часто серебрят, например, медные шины. Этим не только достигается хороший внешний вид, но и уменьшается сопротивление проводника, особенно при повышении частоты тока. Для серебрения следует приготовить пасту по следующему рецепту: в 300 мл воды растворить 2 г азртно- кислого серебра (ляписа) и к раствору подливать 10%-ный раствор поваренной соли до тех пор, пока не прекратится выпадение осадка хлористого серебра. Этот осадок промыть 5 — 6 раз в проточной воде.

Отдельно в 100 мл воды растворить 20 г гипосульфита (фотореактив ) и 2 г хлористого аммония. Затем в образовавшийся раствор небольшими дозами добавлять хлористое серебро до тех пор, пока оно не прекратит растворяться. Полученный раствор отфильтровать и смешать с мелко размолотым мелом (до густоты сметаны).

Заранее обезжиренную деталь натереть пастой с по.-мощью ваты или марли до образования на ее поверхности плотного слоя серебра. Далее деталь промывают водой и протирают сухой ветошью. Пасту эту рекомендуется использовать в тех случаях, когда нельзя применить .способ электролитического серебрения.

Чтобы покрытие было ровным, при серебрении необходимо пользоваться дистиллированной водой (можно снеговой, дождевой или из конденсата — «ледяной шубы», образующейся в холодильнике). Если это условие не соблюдать, то на поверхности посеребренной детали могут получиться некрасивые серые пятна.

Следует помнить, что посеребренные детали не должны соприкасаться с деталями из резины и эбонита, содержащими серу, так как при соприкрсновении с ними на поверхности серебра образуется пленка сернистого серебра, не только ухудшающая внешний вид покрытия, но и увеличивающая переходное сопротивление в местах соединений.

Нанесение металлических покрытий на поверхность детали ведется чаще всего гальваническим путем в ванне с электролитом.

Этим способом можно никелировать детали любой конфигурации из самых различных материалов: стали, меди и медных сплавов, причем толщина слоя никеля на всей поверхности детали, в том числе и на внутренней, будет одинакова. Перед никелированием медных деталей их необходимо сконтактировать со стальной деталью — подержать на ней. 0,5 — 1 мин. Свинец и кадмий, а также сплавы, содержащие более 1 — 2% этих металлов, химическому никелированию не поддаются.

Поверхность детали перед никелированием нужно отшлифовать, отполировать, а затем обезжирить в растворе, на 1 л воды в котором должно приходиться едкого натра или едкого кали 20 — 30 г, соды кальцинированной — 25 — 50 г, жидкого стекла (силикатного клея) — 5 — 10 мл. Детали из меди и медных сплавов обезжиривают в растворе из тринатрийфосфата — 100 г и жидкого стекла — 10 — 20 г на литр воды. Обезжиривание в растворе при температуре около 20° С длится 40 — 60 мин. При нагревании раствора до 75 — 85° С процесс обезжиривания значительно ускоряется.

Затем деталь тщательно промывают в проточной воде и помещают для декапирования на 0,5 — 1 мин в 5%-ный раствор соляной кислоты, температура которого не должна превышать 20° С. После этого деталь тщательно промывают и сразу же переносят в раствор для никелирования (на воздухе деталь быстро покрывается окислом).

Для никелирования используют следующий раствор. В литре воды, нагретой до температуры 60° С, растворяют 30 г хлористого никеля и 10 г уксуснокислого натрия. После этого температуру раствора доводят до 80° С, добавляют 15 г гипофосфата натрия и погружают в раствор никелируемую деталь. Раствор с деталью продолжают подогревать, пока температура не достигнет 90 — 92° С. На этом уровне температуру поддерживают до конца никелирования, так как при температуре раствора ниже 90° С процесс никелирования сильно замедляется, а при нагревании выше 95° С раствор может испортиться.

Детали, на которые предполагается наносить покрытия, должны предварительно тщательно очищаться от грязи, жира, краски, ржавчины и т. д. Ржавчину удаляют в этом случае травлением в кислоте, а остатки краски — шлифовкой наждачной бумагой. После этого поверхность металлической детали протирают чистой тряпкой и обезжиривают специальным раствором. Чем ровнее и чище поверхность, Тем прочнее будет покрытие.

Предварительно в зависимости от степени загрязнения покрываемые предметы выдерживают в обезжиривающем составе от 15 мин до одного часа при температуре состава +80.... +100° О:

Воду, как всегда при нанесении металлических покрытий, необходимо применять дистиллированную или в самом крайнем случае кипяченую.

Следует иметь в виду, что, хотя растворы и не содержат сильноядовитых, веществ, обращаться с ними во избежание ожогов и отравлений следует с осторожностью. Хранить их лучше всего в темной стеклянной посуде с притёртой пробкой.

Существуют еще многие другие способы обработки деталей, в результате чего их поверхностный слой становится более стойким к коррозии, а сами детали приобретают красивый декоративный вид. К ним относятся, например, оксидирование, пассивирование, анодирование, воронение и т. п.

Устойчивую защитную пленку, похожую на позолоту, можно получить, подвергнув латунную деталь пассивированию.

Делают это следующим образом. Предварительно зачищенную, отполированную и обезжиренную деталь из латуни помещают на 1 с в раствор, приготовленный из 1 части азотной и 1 части серной кислоты. После этого деталь сразу же на 10 — 15 мин помещают в крепкий раствор двухромовокислого калия (хромпика). Затем деталь промывают и сушат.

Воронение, как и оксидирование, представляет собой сравнительно простую операцию. Оно заключается в создании на поверхности стальной детали пленки окислов, предотвращающих коррозию металла. Вороненые детали имеют приятный цвет — от синих до черных тонов. В отличие от оксидирования пленка эта создается при высокой температуре.

При воронении деталь шлифуют и, если надо, полируют, затем тщательно обезжиривают, промывают в горячей воде со стиральным порошком. Если деталь невелика по размерам, то ее можно протереть бензином, используя марлевый тампон (не следует при этом дотрагиваться до детали рукой). Затем деталь, нагретую до температуры 220 — 325° С, протирают ветошью, смоченной в конопляном масле (другие растительные масла дают менее приятные цвета воронения).

При анодировании на поверхность металла наносится защитная и одновременно декоративная пленка разных цветов. Используется этот способ обычно при обработке деталей из алюминиевых сплавов.

Предварительно отполированную деталь из алюминиевого сплава (дюралюминия) протирают ацетоном и погружают в химический обезжиривающий состав. Затем ее подвергают электролитическому или химическому полированию и только после этого погружают в 20%-ный раствор серной кислоты, служащий электролитом при анодировании. Напряжение на электродах должно составлять 10 — 15 В. Нужно иметь в виду, что листы из алюминиевых сплавов, выпускаемые промышленностью, в некоторых случаях для повышения коррозионной стойкости покрываются тонким слоем чистого алюминия — плакируются. Плотность тока при использовании плакированного дюралюминия должна быть 1,5 — 2 А/дм², для неплакированного — 2 — 3 А/дм². Время анодирования — 25 — 30 мин. В качестве отрицательного электрода используют свинцовую пластину.

Вынутую из электролита и промытую деталь опускают после этого на 10 — 15 мин в предварительно процеженный водный раствор анилинового красителя .нужного цвета, нагретый до температуры 50 — 60° С. Затем окрашенную деталь кипятят в воде в течение 15 — 20 мин для уплотнения пор пленки. И наконец, обработанную и высушенную деталь покрывают бесцветным лаком. На этом процесс анодирования заканчивается.

Обезжирить деталь можно, выдержав ее в течение 3 — 5 мин в нагретом до 50° С растворе едкого натра (50 г/л).

Химическое полирование детали производят в течение 5 — 10 мин в нагретом до 90 — 100° С растворе, состоящем (по объему) из: ортофосфорной кислоты — 75 частей, серной кислоты — 25 частей.

После полирования деталь можно считать окончательно подготовленной к основной операции — анодированию, описанному нами ранее.

При отсутствии источника постоянного тока анодирование можно производить, используя переменный ток напряжением 10 — 15 В. Предварительная обработка, окрашивание, уплотнение пленки при этом не отличаются от операций при анодировании постоянным током.

При анодировании переменным током две детали, изготовленные так, как описывалось выше, помещают в ванну. В случае если анодируется одна деталь, она должна быть первым электродом. В качестве второго электрода служит соответствующим образом обработанная дюралюминиевая болванка (лист). Подключения электродов должны быть выполнены алюминиевыми проводами; их, лучше всего присоединять к деталям клепкой или пайкой.

Электролитом, как и при анодировании постоянным током, служит 20%-ный раствор серной кислоты. Режимы анодирования следующие.

Для плакированного дюралюминия плотность тока составляет 1,5 — 2 А/дм² при напряжении- 10 — 12В. Время выдержки под током — 30 — 35 мин, температура электролита — не выше 25° С.

Для неплакированного дюралюминия плотность тока должна быть больше — до 2 — 3 А/дм² при напряжении 12 — 15 В. Время выдержки под током — 25 мин, температура электролита — около 20° С.

Иногда может возникнуть необходимость чернения дюралюминиевых деталей. Так, для повышения эффективности работы транзисторов теплоотводам их придают темный цвет.

Чтобы произвести чернение, такую деталь необходимо обработать в растворе хлорного железа (равные по объему части порошка хлорного железа и воды). Деталь выдерживает в растворе 5 — 10 мин. Поверхность ее при этом приобретает темно-серый цвет. Операцию можно производить только в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе.