ВЫБОР МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИИ

При конструировании изделия конструктору необходимо знать и учитывать коррозионную стойкость защитных покрытий при воздействии конкретной среды и возможности той или

иной технологии их нанесения, оптимальные размеры и конфигурацию детали, качественное покрытие которой может обеспечить конкретная технология, возможную толщину и свойства покрытий.

На стоимость защитного покрытия значительное влияние оказывает технология его нанесения. На погружение детали в расплав металла требуется меньше затрат, чем на электроосаждение, которое, в свою очередь, требует меньше затрат, чем распыление и плакирование. Металлы, применяемые для покрытий, по стоимости можно условно разбить на три группы: группа самой низкой стоимости — цинк, железо и свинец, промежуточная — никель, олово, кадмий и алюминий, группа дорогостоящих металлов — серебро, палладий, золото и родий [15].

Твердость покрытий имеет большое значение в случаях, когда поверхности деталей подвержены износу. Наиболее твердыми являются покрытия хромовые и никелевые, наименее твердыми — медные, цинковые, серебряные, относительно мягкими — оловянные, свинцовые, золотые, индиевые.

При выборе защитного покрытия конструктору необходимо учитывать и его декоративные качества: цвет, яркость, внешний вид. При существующей технологии можно получить различные цвета: от светло-голубого хромового до желтого латунного или золотистого и красного бронзового покрытия. Хороший блеск дают покрытия медью, цинком, кадмием, никелем, серебром, ;зо

лотом. Алюминий, свинец и олово образуют тусклые покрытия. Однако, используя валковое плакирование, можно получить зеркальные алюминиевые покрытия.

Для деталей, работающих при высокой температуре, предпочтительно использовать покрытия алюминием, никелем, хромом.

Выбор вида покрытий в зависимости от основного металла и условий эксплуатации производится в соответствии с ГОСТ 14623—69 и ГОСТ 21484—76.

Металлические покрытия наносятся в основном на углеродистую сталь. В связи с этим материалы, используемые в качестве покрытий, можно разбить относительно стали на две группы: анодные (с более отрицательным потенциалом)— хром, цинк, алюминий, марганец и катодные (с более положительным потенциалом) — платина, золото, серебро, медь, олово, никель, кадмий.

Анодные покрытия оказывают протекторную защиту стали. Под влиянием агрессивной среды они разрушаются, и их защитная функция теряется. Защитная функция катодных покрытий заключается в том, что они механически прегпаж- дают доступ агрессивной среды к поверхности основного металла. На рис. 58 показано коррозионное разрушение при использовании анодных и катодных защитных покрытий, имеющих поры.

При выборе методов защиты от коррозии конкретного изделия машиностроения конструктору необходимо учитывать свойства металлических покрытий.

Цинковые покрытия. Около 40 % мировой продукции цинка используется для нанесения защитных покрытий [15]. Цинк наносится на поверхности стальных деталей погружениехМ в горячий расплав (горячее цинкование), методами напыления, гальваническим, вакуумным осаждением, а также методом покрытия наполненными цинком красками. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, которые должны

Рис. 58. Коррозионное разрушение при использовании катодных (а) и анодных (б) защитных покрытий:

1, 5 — основной металл; 2 — катодное покрытие; 3 — пора;

4 — анодное покрытие; 6 — продукты коррозии основного металла; 7 — продукты коррозии анодного покрытия.

учитываться в конкретных условиях использования.

Защитные свойства цинкового покрытия зависят от его толщины и агрессивности окружающей среды. Наиболее толстые цинковые покрытия могут быть получены методами горячего цинкования (20—125 мкм) и напыления (100— 250 мкм). При использовании гальванического метода нанесения цинковых покрытий толщину можно изменять в пределах от 2 до 25 мкм. Тол-

зависит от продолжительности цинкования и химического состава стали, на которую оно наносится (рис. 59)              [7]. Примене

ние горячего цинкования ограничивается размерами ванны, в которой производят цинкование. Однако, используя двукратное погружение, можно цинковать и длинные детали (рис. 60). Все поверхности деталей должны быть доступны для расплава цинка (рис. 61).

Применение метода напыления цинка не зависит от размеров и формы деталей, однако оно может быть ограничено затрудненным доступом к отдельным местам детали, например к внутренней поверхности труб.

Г альванический метод обычно используется для нанесения покрытий на простые и небольшие детали. Наиболее часто он применяется для нанесения покрытия в барабанах или для непрерывного покрытия листов и проволоки. Диффузионный метод чаще всего используется для нанесения цинкового покрытия на небольшие, сложной формы детали. Покрытия этим методом обладают повышенной твердостью.

Скорость коррозии цинковых покрытий, нанесенных в расплавленном виде, электроосаждени-

class="lazyload" data-src="/files/uch_group51/uch_pgroup157/uch_uch806/image/72.jpg" alt="" />

ем или металлизацией, одинакова [13].

Цинковые покрытия достаточно коррозионностойки при использовании в чистой атмосфере. Однако наличие примесей сернистого газа и сероводорода, характерных для атмосферы промышленных центров, снижает их коррозионную стойкость.

Цинковые покрытия хорошо защищают стальные изделия от коррозионного действия бензина и водопроводной воды. Не рекомендуется применять цинковые покрытия в случае контакта деталей с морской водой, органическими и неорганическими кислотами и сильными щелочами.

Коррозионная стойкость покрытий увеличивается в случае гальванического осаждения на поверхность детали сплава цинк—никель даже с незначительным содержанием никеля (9-12%).

При назначении толщины цинковых покрытий на поверхности деталей, используемых в атмосферных условиях, необходимо учитывать возрастающее загрязнение атмосферы. Практика свидетельствует о снижении стойкости цинковых покрытий на стальных конструкциях мачт линий электропередачи [7]. Несколько десятилетий назад такие конструкции надежно защищались цинковым покрытием толщиной 35 мкм и служили не менее 50 лет. В настоящее время цинковое покрытие такой толщины разрушается менее чем за 10 лет.

Скорость коррозии цинкового покрытия в атмосфере промышленных объектов составляет около 15 мкм/год, в сельской местности — 3 мкм/год.

Коррозионную стойкость цинковых покрытий можно повысить путем пассивации поверхности с помощью хромата.

На рис. 62 показаны некоторые детали и сборочные единицы легкового автомобиля, которые возможно изготовлять из оцинкованного стального листа.

•