Temat 8. Procesy nakładania powłok galwanicznych

1. Temat 8. Procesy nakładania powłok galwanicznych Zagadnienie 1. Cel stosowania powłok galwanicznych

2. Powłoki galwaniczne nanoszone na metale mają na celu: - zwiększenie odporności powierzchni na ścieranie; - zmianę wymiarów pokrywanych części; - regenerację zużytych części; - zabezpieczenie określonych powierzchni w czasie innych procesów obróbki powierzchniowej; - zmianę /obniżenie/ współczynnika tarcia; - poprawę lub zmianę właściwości elektrycznych powierzchni; - poprawę właściwości lutowania i spawania; - uzyskanie cienkich warstw metalu dla przemysłu elektronicznego; - uzyskanie grubych warstw metalu w galwanoplastyce. Podział powłok galwanicznych z uwagi na rolę jaką spełniają: a) powłoki ochronne – przeznaczone do ochrony metalu przed korozją; b) powłoki dekoracyjne – osadzane dla poprawy wyglądu zewnętrznego powierzchni; c) powłoki dekoracyjno-ochronne – osadzane dla poprawy wyglądu zewnętrznego powierzchni z jednoczesną ochroną przed korozją; d) powłoki techniczne – stosowane do uzyskania określonych właściwości mechanicznych lub technologicznych powierzchni, np. zwiększenie odporności na ścieranie, zmiana współczynnika tarcia, poprawa własności elektrycznych powierzchni, zmiana wymiarów części, regeneracja zużytych powierzchni, poprawa zdolności łączenia przez lutowanie, zabezpieczenie określonych powierzchni w czasie wykonywania innych procesów obróbki powierzchniowej,

3. Nakładanie powłok galwanicznych – polega na tym, że od anody do katody /którą jest pokrywana metalem część/ przepływa prąd elektryczny przez elektrolit zawierający jony osadzanego metalu /elektrolitem jest kąpiel zawierająca odpowiednią sól metalu, z którego ma być wykonane pokrycie galwaniczne, np. CuSO4, ZnSO4, NiCl2/. W wyniku działania prądu elektrycznego dodatnio naładowane jony elektrolitu /kationy/ przemieszczają się do elektrody ujemnej-katody, a jony ujemnie naładowane /aniony/ do elektrody dodatniej-anody. Anoda jest zwykle z tego samego metalu co wytwarzana powłoka. Dzięki neutralizacji jonów na elektrodach tworzą się atomy neutralne, cząsteczki elektrolitu dysocjują tworząc nowe ujemne i dodatnie jony. katoda: Mz+ + z · e- → M0 anoda: M0 → Mz+ + z · e- Rys. Schemat urządzenia do nakładania powłok galwanicznych: 1/ część powlekana /elektroda ujemna-katoda/; 2/ elektroda dodatnia-anoda; 3/ termometr; 4/ odprowadzenie gazów; 5/ elektrolit; 6/ opornik-regulator prądu; 7/ źródło prądu; 8/ wyłącznik.

4. Rys. Schemat elektrolizera do nakładania powłok galwanicznych; A (anoda) – metal powłokowy, K (katoda) – pokrywany przedmiot

5. Galwanizernia WZL-2

6. Galwanizernia WZL-2

7. Zagadnienie 2. Rodzaje powłok galwanicznych

8. a) chromowanie – powłoki chromowe nakłada się na żelazo, miedź, nikiel, aluminium. Stosuje się je w celu zwiększenia odporności na ścieranie i odporności korozyjnej. Grubość nakładanych warstw chromu wynosi 0,005-0,3mm. Elektrolit w którym przeprowadza się chromowanie to wodny roztwór bezwodnika kwasu chromowego HCr2O4 i kwasu siarkowego H2SO4. /*. b) miedziowanie – powłoki miedziowe stosuje się do: - nakładania warstw przejściowych przy chromowaniu i niklowaniu; - pokrywania gorących części silników dla uniknięcia ich spiekania się z innymi częściami; - dla przyśpieszenia docierania się elementów maszyn; - ochrony części przed nawęglaniem; - regeneracji części ze stopów miedzi. Miedziowanie przeprowadza się w elektrolitach kwaśnych /wodny roztwór siarczanu miedzi CuSO4 /, oraz zasadowych /cyjanoalkalicznych/. /* - mieszanina tych kwasów nosi nazwę chromianki i wykazuje silne działanie utleniające.

9. Chromowane trzony dźwigników hydraulicznych

10. Chromowane cylindry wykorzystywane w górnictwie

11. c) niklowanie elektrolityczne – galwaniczne pokrywanie części maszyn niklem stosuje się do: - ochrony powierzchni detali przed korozją gazową; - w celach regeneracyjnych; - jako warstwy pośrednie pod powłokę chromową; - w celach ochronnych i dekoracyjnych. d) ołowiowanie i indowanie – galwaniczne pokrywanie części maszyn ołowiem stosuje się do: - ułatwienia i przyśpieszenia docierania się trących powierzchni panewek, czół wirników; - doszczelnienia pasowań i ułatwienia montażu łączonych części. e) cynkowanie i kadmowanie – stosowane są do ochrony części stalowych od korozji. Pokrycia cynkowe stosuje się do ochrony części stalowych od korozji w środowisku bezwodnym /oleju, benzynie, nafcie, oraz w atmosferze zanieczyszczonej gazami i produktami spalania/. Pokrycia kadmowe stosuje się do ochrony części stalowych od korozji w warunkach dużej wilgotności, szczególnie w atmosferze morskiej i do pokrywania gwintów śrub, gdzie spełnia rolę „szczególnego rodzaju” smaru .

12. Śruba cynkowana z pasywacją w kolorze żółtym

13. f) anodowanie /oksydowanie elektrolityczne/ - stosuje się w celu zwiększenia odporności aluminium na korozję. Elementy anodowane zanurzone w elektrolicie połączone są z dodatnim biegunem źródła prądu, czyli anodą. Przy przepływie prądu na anodzie wydziela się tlen w postaci aktywnej, który łączy się z aluminium tworząc dwie warstwy tlenków. Pierwsza warstwa to bezwodny tlenek AL2O3 o grubości 0,01-0,1μm który przylega ściśle do metalu, natomiast warstwa druga to hydrat AL2O3 bardzo porowaty, dlatego po anodowaniu części należy malować lakierem bezbarwnym. Warstwy tlenków powodują zwiększenie: 1) żaroodporności aluminium do 1500°C; 2) odporności warstwy powierzchniowej na ścieranie; 3) właściwości elektro- i cieplno-izolacyjnych; 4) chropowatości powierzchni. W konstrukcjach statków powietrznych stosowane jest : - anodowanie w kwasie siarkowym dla części płatowca, - anodowanie w kwasie chromowym dla części silnika jak: wirniki, łopatki, kierownice sprężarek.