Гальванические покрытия легких сплавов
Лайнер В.И.
Металлургиздат, 1959 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .......................................................................... 3
Главапервая
Гальваническое покрытие алюминиевых сплавов
I. Общие сведения ................................................................ 5
II. Методы подготовки поверхности алюминиевых изделий перед нанесением гальванических покрытий ............................................ 8
1. Механическая подготовка .............................................. 8
2. Химическая подготовка ................................................ 9
3. Электрохимическое оксидирование .................................... 18
4. Цинкатный метод .......................................................... 25
5. Электролитическое осаждение тончайших цинковых и латунных слоев .................................................................. 37
6. Двукратная обработка в цинкатном растворе .................... 38
7. обработка во фтористых растворах ................................ 43
III. Защитно-декоративное хромирование алюминиевых изделий ........ 51
1. Последовательность операций при защитно-декоративном хромировании алюминия.................................................... 51
2. Галваническое покрытие подготовленных по цинкатному способу алюминиевых изделий ............................................ 53
3. Отжиг алюминиевых изделий после никелирования ........... 58
4. Никелирование алюминиевых изделий с промежуточным нанесением тонких цинковых и латунных слоев ........................ 61
5. Защитно-декоративное хромирование алюминия по схеме
Ni-Сu-Ni-Cr ...................................................... 66
6. Коррозионные испытания .............................................. 67
7. Химическое никелирование алюминия .............................. 69
IV Износостойкое хромирование ................................................ 70
1. Методы износостойкого хромирования .............................. 71
2. Хромированные цилиндры из алюминиевых сплавов ............ 78
3. Усталостнаяпрочность хромированных алюминиевых сплавов 81
V. Лужение .......................................................................... 87
VI. Другие гальванические покрытия ............................................ 91
Глававторая
Гальваническое покрытие магниевых сплавов
1. Общие сведения ............................................................... 95
II- Подготовка поверхности магниевых сплавов .............................. 96
III. Пористостьпокрытий на магнии ............................................ 102
IV. Пайка омедненного магния .................................................. 104
V. Гальваническое покрытие деталей искусственного спутника Земли -. 106 VI. Сравнительная коррозионная стойкость магния, алюминия и цинка после защитно-декоративного хромирования ........................ 109
Главатретья Гальваническое покрытие бериллия
Главачетвертая
Гальваническое покрытие титановых сплавов
I. Общие сведения ...............................................................120
II. Электрохимическая обработка титана в смеси этиленгликоль— фтористый цинк — фтористоводородная кислота ...................... 122
III. обработкатитана в смеси уксусной и фтористоводородной кислот
а в смеси уксусной и хромовой кислот ................................ 131
Литература .................................................................... 135
Глава первая
ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ покрытие АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Сочетание ценных свойствалюминия и различных гальванических покрытий давно (привлекает к себе внимание производственников и исследователей. Алюминий и сплавы на его основе имеют малый удельный вес и легко поддаются обработке давлением, а также различным .методам литья для изготовления изделий самой сложной формы. Мировое производствоалюминия растет несравненно быстрее, чем производство железных и нежелезных (тяжелых) металлов. В начале текущего столетия мировое производствоалюминия составляло около 20 тыс. т, а в 1955 г. 3 млн. т. Такой быстрый рост производства алюминиястал возможным из-за большого распространения его в вемной коре—8,8% (содержание железа в земной коре немногим больше 5%), этому способствовало совершенствование технологии получения алюминия из его руд, резкое повышение производства электроэнергии, стоимость которой в значительной степени определяет стоимость алюминия и его сплавов. За период с 1939 по 1954 г. мировая цена на Алюминий увеличилась лишь в 1,1 раза, в то время как на медь в 2,3 раза, на свинец в 2,8 раза, на цинк в 2,4 раза. В мировом производстве Алюминий прочно занял второе место после железа, обогнав все цветные металлы, которые раньше производились в относительно больших количествах.
Раньше Алюминий применялся почти только в авиации. Сейчас наблюдается тенденция к уменьшению относительного потребления алюминия в авиации и к расширению области применения его в других отраслях: в жилищном строительстве, в произ водстве средств наземного транспорта, в приборостроении, в производстве изделий широкого потребления и др. В США в 1954 г. на один автомобиль в среднем расходовалось 15,9 кгAI; в машинах более поздних моделей вес .алюминиевых деталей достиг 22 кг.
Как известно, Алюминий обладает большим сродством к кислороду и образующаяся на его поверхности окисная пленка сильно смещает электрохимический потенциалалюминия (примерно с —1,67 до —0,5 в). Эта пленка заметно повышает коррозионную стойкостьалюминия и его сплавов. Однако естественная окисная пленка на алюминии чрезвычайно тонка (порядка 10 5мм) и для более падежной защиты алюминия и его сплавов от коррозии прибегают к искусственному утолщению и уплотнению ее, чаще всего при помощи электрохимического оксидирования (анодирования) в серной, хромовой или щавелевой кислоте.
Наряду с широко распространенным процессом электрохимического оксидирования (анодирования) алюминия и его сплавов в ряде случаев возникает необходимость в сообщении их поверхности определенных свойств путем нанесения гальванических покрытий. Цели, которые преследуются при нанесении гальванических покрытий на поверхность алюминиевых изделий, могут быть классифицированы следующим образом:
защитно-декоративное хромирование для сообщения поверхностиизделий красивого внешнего вида и защиты их от коррозии;
хромирование трущихся поверхностей алюминиевых изделий с целью защиты их от механического износа;
меднение, лужение, покрытие свинцовооловянными сплавами с целью сообщения поверхности антифрикционных свойств и облегчения процесса пайки;
серебрение — для повышения поверхностнойэлектропроводности контактов, главным образом в радиотехнической промышленности;
латунирование — для обеспечения прочного сцепления алюминиевых изделий с резиной при горячем прессовании ее; цинкование и кадмирование — для защиты от коррозии резьбовых деталей;
нанесение различных специальных покрытий (золота, родия и др.) на ответственные детали электронных приборов.
Наиболее широкое применение получило защитно-декоративное хромирование различных изделий. В качестве примеров можно привести металлические детали фотоаппаратов, безопасных бритвенных приборов, ручки холодильников, чайные и кофейные сервизы и т. п.
Хорощий эффект дает хромированиецилиндров двигателей внутреннего сгорания, в частности в мотоциклетном производстве. В перспективе можно рассчитывать на вытеснение алюминиемцинка при производстве деталей способомлитья под давлением. Однако этот вопрос пока еще не разрешен, так как некоторые алюминиевые сплавы трудно поддаются гальваническому покрытию и к внедрению в производство такого процесса необходим индивидуальный подход — предварительная проверка и уточнение технологии на опытной установке. Кроме того, сопротивлениекоррозии в наружной атмосфере алюминиевых изделий с гальваническими покрытиями недостаточной толщины
(меньше 50 мк) меньше, чем у изделий, изготовленных из тяжелых металлов с такими же гальваническими покрытиями. По-видимому, по этим причинам использование алюминия с соответствующими гальваническими покрытиями в производстве автомобилей, где на первый взгляд может быть достигнут наибольший эффект, прогрессирует медленно.
Гальваническое покрытие алюминиевых изделийсвязано с рядом специфических трудностей, и до недавнего времени считали, что невозможно гарантировать получение в производственных условиях устойчивых и воспроизводимых результатов. Эти трудности сводятся к следующему:
1. Наличие на поверхности алюминиевых изделий окисной пленки.
2. Сильно электроотрицательный потенциалалюминия (в особенности после удаления с него окисной пленки).
3. Нестойкость алюминия в кислых и щелочных растворах.
4. Различие коэффициентов расширения алюминия и гальванических покрытий.
5. Возникающие в покрытиях внутренние напряжения.
6. Присутствие в основном металле и в электрических осадках газа, в частности водорода.
Наиболее серьезное затруднение связано с наличием на поверхности алюминиевых изделий окисной пленки и стремлением к регенерации этой пленки после ее удаления тем или иным методом вследствие большого сродства алюминия к кислороду.
Не менее серьезным затруднением является сильно электроотрицательный потенциал освобожденного от окисной пленкиалюминия и стремление его к контактному выделениюметаллов из соответствующих электролитов в момент погружения в них покрываемых изделий. Оба эти обстоятельства препятствуют прочному сцеплению между гальваническим покрытием и основным металлом.
Основная особенность методов подготовки поверхностиалюминия к нанесению гальванических покрытий, следовательно, заключается в удалении окисной пленки и предупреждении вторичного образования ее, а также в сопротивлениипроцессу вытеснения металлов из электролитов в момент погружения в них покрываемых изделий. Необходимо также учитывать сильное отличие коэффициентов линейного расширения алюминия от большинства металлов, осаждаемых на него, а также катодный характер большинства гальванических покрытийпо отношению к алюминию, за исключением цинка и в некоторых случаях кадмия. Оба эти обстоятельства диктуют необходимость нанесения покрытий в слоях значительной толщины, по крайней мере для длительной защиты от коррозии в наружной атмосфере.