Powłoki ochronne i dekoracyjne

Wiadomości podstawowe Wiele wyrobów metalowych pokrywa się warstwami ochronnymi przeciwko działaniom środowiska oraz aby zapewnić im estetyczny wygląd. W dziedzinie nakładania powłok i ich wytwarzania możemy wyodrębnić trzy metody: Metoda mechaniczna Metoda chemiczna Metoda elektrochemiczna

Metoda elektrochemiczna np. galwaniczne miedziowanie, niklowanie, chromowanie, srebrzenie, złocenie, nakładanie powłok stopowych na przedmioty metalowe oraz nakładanie galwaniczne warstw z wielu różnych metali.

Metoda chemiczna zalicza się do niej między innymi utlenianie w roztworach (czernienie), fosforanowanie, chromianowanie.

Metoda mechaniczna np. malowanie pędzlem, zanurzenie w zimnych lub gorących kąpielach, naparowywanie, napylanie lub płomieniowo (warstwy metalowe).

Powłoki mają chronić przed korozją przedmioty o dużym stopniu precyzji, ale powinny również nadawać elementom sprzętu estetyczny wygląd. Szczególne znaczenie mają powłoki w elektronicznych elementach sprzętu, gdzie stosowane są np. w celu zmniejszenia rezystancji połączenia w elementach stykowych pod zespołów elektronicznych. Uzyskiwanie warstw o wysokiej jakości zależy od prawidłowości prowadzenia wszystkich przewidzianych operacji.

Korozja

Czynności przygotowawcze Czynności główne Czynności wykończające Procesy pokrywania wyrobów warstwami ochronnymi lub dekoracyjnymi można podzielić na: Czynności przygotowawcze Czynności główne Czynności wykończające

Czynności przygotowawcze obejmują one oczyszczanie i wygładzanie powierzchni pod przyszłe warstwy. Stosuje się wiele metod przygotowania powierzchni: od mechanicznych począwszy, a na chemicznych i elektrochemicznych kończąc. Obrana metoda zależy od stopnia zanieczyszczenia, od materiału podłoża oraz od rodzaju powłoki i zadań, jakie ma ona spełnić.

Metody mechaniczne wstępnej obróbki powierzchni: Szlifowanie ściernicami Piaskowanie strumieniem piasku Polerowanie (na tarczach polerskich z filcu, flaneli, sukna lub brezentu z użyciem past polerskich) Szczotkowanie oraz polerowanie (w bębnach lub kielichach)

W nowoczesnych procesach szczególne znaczenie ma oczyszczanie powierzchni z wykorzystaniem ultradźwięków. Duże znaczenie ma również trawienie powierzchni w kwasach lub alkaliach, może ono zastąpić obróbkę powierzchni metodami mechanicznymi.

Powłoki nakładane-utrzymują się na powierzchni metalu siłami adhezji Powłoki nakładane-utrzymują się na powierzchni metalu siłami adhezji. W przypadku powłok wytwarzanych połączenie ich z materiałem chronionym ma charakter chemiczny, to znaczy na granicy warstw powstają związki chemiczne lub roztwory. Są to powłoki konwersyjne. Rozróżnia się powłoki metalowe i niemetalowe.

Powłoki metalowe nakładane - na nie używa się niklu, chromu miedzi, srebra, cyny, cynku, ołowiu, kadmu, aluminium, a czasem złota. Wśród metod nakładania powłok metalowych wyróżnia się: -Zanurzenie -Metalizacja natryskowa -Platerowanie -Metody Galwaniczne

Zanurzenie-w stopionym metalu, stosowane zazwyczaj do pokrywania cyną lub cynkiem blach żelaznych oraz cyną naczyń miedzianych lub mosiężnych.

Metalizacja natryskowa polegająca na natryskiwaniu ciekłego metalu pistoletem rozpylającym. Metoda ta ma obecnie szerokie zastosowanie nie tylko do wytwarzania powłok ochronnych, lecz również do regeneracji zużytych części maszyn lub do pokrywania warstwą metalową przedmiotów niemetalowych (metoda natryskowa bywa również stosowana do pokrywania metali niemetalami)

Platerowanie czyli nawalcowywanie , polegające na walcowaniu na gorąco grubszej blachy z metalu mniej odpornego na korozję z nałożoną na nie cienką blachą metalu ochronnego. W wyniku platerowania otrzymuje się blachę pokrytą cienką dobrze przylegającą warstwą ochronną. Platerowanie można wykonywać po jednej lub po obu stronach blachy.

Metody galwaniczne polegające na elektrolitycznym nakładaniu warstw metalu ochronnego na przedmiot zanurzony w elektrolicie, zawierającym w odpowiednim stężeniu zwykle sole nakładanego metalu. Metodę galwaniczną stosuje się najczęściej do niklowania, chromowania, miedziowania ,kadmowania, cynowania, cynkowania i mosiądzowania oraz srebrzenia i złocenia.

Zadania powłok nakładanych: -ochrona przed korozją -nadanie estetycznego wyglądu -niekiedy zwiększenie odporności przedmiotu na ścieranie Warstwa galwaniczna nałożona na przedmiot metalowy tworzy z metalem przedmiotu ogniwo, którego siła elektromotoryczna zależy od różnicy potencjałów elektrodowych. Mając to na uwadze można wyróżnić: -Powłoki anodowe -Powłoki katodowe

Powłoki anodowe powstają wówczas, gdy potencjał elektrodowy warstwy ma większą wartość (ujemną) od potencjału elektrodowego przedmiotu, na którym spoczywa warstwa. Powłoki anodowe na stali tworzą: aluminium, cynk, kadm. Powłoki anodowe w przypadku zarysowania lub pęknięcia tworzą w obecności elektrolitu ogniwa, w których warstwa anodowa ulega rozproszeniu i następnie wydziela się na katodzie (na stali). Nie powoduje to zatem korozji przedmiotu do czasu, gdy w obrębie ogniwa istnieje jeszcze warstwa ochronna. Protekcyjne (ochronne) działanie powłok anodowych zależy również od właściwości elektrycznych elektrolitu, który powinien wykazywać dobre przewodnictwo jonowe.

Powłoki katodowe są zbudowane z metali o większym potencjale elektrochemicznym od potencjału podłoża. N a stali np. szczelne powłoki katodowe tworzą: miedź, srebro, platyna, złoto, które mają większą odporność na korozyjne działanie środowiska niż podłoże, jednakże ich ochronne działanie ustaje, gdy zostaną mechanicznie uszkodzone. Powłoki katodowe mają szczególne zastosowanie jako pokrycia dekoracyjne, gdyż nie pokrywają się matowym nalotem tlenków. Właściwości takie ma złoto, rod, pallad, platyna oraz chrom, który kładzie się zazwyczaj na podłoże niklowe lub miedziowo-niklowe

Powłoki niemetalowe nakładane oddzielają mechanicznie metal od agresywnego ośrodka. Stosuje się powłoki pochodzenia organicznego, jak np. farby, oleje, lakiery szybko schnące i lakiery piecowe, a ponadto smoły i asfalty oraz różnego rodzaju smary. Ostatnio do tego celu znalazły zastosowanie tworzywa sztuczne.

Powłoki metalowe uzyskuje się w wysokiej temperaturze na zasadzie dyfuzji metalu ochronnego w głąb metalu chronionego. Przebieg procesu jest podobny do nawęglania lub azotowania. Powłoki niemetalowe wytwarza się metodami chemicznymi lub elektrochemicznymi. Najbardziej są rozpowszechnione metody: -Oksydowania -Fosforanowania -Chromianowania stali -Eloksalacji stopów aluminium

Oksydowanie (czernienie) polega na wytwarzaniu na powierzchni stali warstwy czarnych tlenków żelaza. Proces oksydowania jest prowadzony w temperaturze ok. 130 C w specjalnych kąpielach. Głównym zastosowaniem tego procesu jest czernienie broni i niektórych przyrządów.

Fosforanowanie polega na wytwarzaniu na powierzchni stali warstwy krystalicznych fosforanów żelaza, powstających w roztworze wodnym o temperaturze 100 C. Warstwa otrzymanych fosforanów ma budowę porowatą i zabarwienie szare, wymaga nasycenia olejem lub odpowiednim lakierem-najlepiej piecowym-w celu zaimpregnowania warstwy ochronnej. Warstwy fosforanowe są znacznie odporniejsze na korozyjne działanie ośrodka niż powłoki oksydowane.

Chromianowanie polega na wytwarzaniu warstw tlenkowych na powierzchni wyrobów ze stopów magnezu. Wykonuje się je najczęściej metodą chemiczną w roztworze dwuchromianu potasu z dodatkiem kwasu azotowego.

Eloksalacja czyli anodowe utlenianie, jest bardzo dobrą metodą stosowaną w celu wytworzenia powłok ochronnych na aluminium i jego stopach. W procesie eloksalacji przedmiot podlegający utlenianiu stanowi anodę. Elektrolitem jest najczęściej kwas siarkowy lub octowy. Temperatura elektrolitu wynosi 10...25 C, napięcie 8...30 V, a gęstość prądu 0,5...3 A/dm2. Grubość wytworzonej galwanicznie warstwy tlenków aluminium zależy od czasu trwania procesu. Najgrubsze wytwarzane w ten sposób warstwy nie przekraczają 41 mikro-metrów.

Pokaz przygotował Domański Patryk Ia Koniec :-)