Диффузионные покрытия

Химическое никелирование

Никелевое покрытие образуется за счёт восстановления ионов никеля до металла под действием гипофосфита натрия или кальция.

NiCl₂ +NaH₂PO₂ + H₂ ® Ni + 2HCl +NaH₂ PO₃

NaH₂PO₂ + H₂O ® NaH₂PO₃

Имеет место реакция

Н₃РО₂ +Н ® 2Н₂О +Р

Фосфор частично вступает во взаимодействие с никелем.

Покрытия образуются гладкими и блестящими, но отличаются повышенной хрупкостью.

Осадок никеля содержит от3 до 15 % фосфора.

Электролит для химического никелирования:

30 г/л никеля хлористого; 10-12 г/л гипофосфита натрия; 10 г/л гликолевокислого, уксуснокислого или муравьинокислого натрия, рН = 4,5-5,0, t = 90-95⁰ С.

Материал корпуса ванны – керамика. В ванну периодически добавляют гипофосфат натрия и хлористый никель.

Латунные и медные изделия в той же ванне на 0,5-1,0 мин приводятся в контакт с алюминием, никелем или железом.

Технология напыления металлами (Металлизация)

Металлизацией называют процесс получения покрытий распылением металла. Широко применяется металлизация цинком, кадмием, свинцом, алюминием, оловом, никелем, медью, бронзой, а также высокоуглеродистой сталью.

Покрытия наносят распылением с целью защиты изделий от действия атмосферы и других коррозионных сред, для придания декоративных и др. специфических свойств, для восстановления изношенной трущейся поверхности, а также с целью исправления брака при механической обработке и устранения дефектов в литье.

Металлизация основана на процессе прилипания распыляемых частиц металла, а потому прочность сцепления покрытия с поверхностью изделия зависит от величины распыляемых частиц металла, скорости их полёта (рис.) и степени деформации частиц при соприкосновении с преградой.

Механизм образования покрытия следующий: частица металла размером ~ 20 мкм выбрасывается из распылителя с большой скоростью, благодаря чему при встрече с поверхностью изделия расплющивается, наслаивается на соседние частицы, образуя чешуйчатое покрытие.

В практике широко распространены методы: горячий, диффузионный, металлизация, плакирование, гальванический и электролитический.

Ниже приведена классификация способов.

Способы нанесения металлопокрытий

Горячий Металлизация Диффузионный Плакирование

Цинк Цинк Цинк Медь

Свинец Алюминий Алюминий Латунь

Олово Свинец Кремний Томпак

Олово-свинец Медь Хром Никель

Сплавы меди Cr – Si Алюминий

Железо Cr – Al Ghjxbt

Нержав. сталь

Гальванический Электрохимический Химический

Олово Цинк, Кадмий, Олово Никель

Серебро Свинец, Никель, Медь Другие

Золото Хром, Серебро, Золото

Другие Сплавы, Родий, Платина

и др.

Окисление металлов при их нагревании приносит значительный ущерб, Вследствие низкой стойкости обычных железных сплавов против газовой коррозии изделия изготавливают из специальных жаростойких сплавов, или наносят покрытия, повышающие устойчивость железных сплавов протии газовой коррозии. Повышение жаростойкости металлов достигается насыщением его поверхностного слоя алюминием (алитирование), кремнием (силицирование), хромом (термохромирование).

Для защиты стальных изделий от атмосферной коррозии применяют насыщение их поверхности цинком.

На взаимодействие твёрдых тел с окружающей средой влияют дефекты структуры в твёрдых телах. Так возрастание коэффициентов диффузии в деформированном металле обусловливается образованием и развитием дефектов структуры – искажениями решетки и микротрещинами. В процессе получения диффузионных покрытий происходит искажение решетки основного металла вследствие образования твёрдого раствора внедрения или твёрдого раствора замещения. Эти искажения могут быть значительными, что приводит к потере упругой устойчивости решётки и разрушению поверхностного слоя металла.

Установлено, что одним из факторов, определяющих возможность образования диффузионных покрытий, является соответствие в размерах атомных диаметров покрываемого и диффундирующего вещества, а именно: различие в размерах атомных диаметров применительно к железу не должно превышать 15-16 %.

Решающим фактором образования диффузионных покрытий является растворимость диффундирующего элемента в железе при комнатной и повышенной температурах.

Толщина диффузионного покрытия зависит от температуры и продолжительности процесса и может быть определена по уравнению Z = 2ÖАt ×е^-В/2Т, где Z – толщина слоя, см; t – время, с; Т – абсолютная температура; А и В – постоянные величины, определяемые из экспериментов.

Дата добавления: 2014-01-07