Нанесение металлов на поверхности деталей

Что такое металлизация и виды

Череповецкий завод металлоконструкций более 55 лет занимается производством и обработкой изделий из металла. У нас вы можете заказать услуги по металлизации от опытных специалистов.

Что такое металлизация?

Металлизация – это метод нанесения металлического слоя на внешнюю часть изделия, который придает ему химические, физические и механические свойства. Такое покрытие применяется не только к металлическим деталям, но и к заготовкам из дерева, пластика, стекла. Нанесенный слой можно использовать в качестве антикоррозийного, декоративного и устойчивого к механическим повреждениям.

Описание и назначение металлизации

Метод металлизации выполняет большое количество функций, среди которых:

  • защита от образования ржавчины;
  • удаление царапин, трещин и сколов, появившихся в процессе обработки;
  • восстановление первоначальных габаритов изделия;
  • создание декоративного покрытия;
  • изменение физических и химических свойств верхнего слоя.

Способ нанесения покрытия избирается в соответствии с поставленными задачами и характеристиками, которые необходимо получить по окончании процесса. Толщина слоя определяет сферу применения будущего изделия.

Металлизация может проводиться химическим, физическим или электростатическим воздействием на поверхность. Она осуществляется в холодном, нагретом или диффузном состоянии.

Нанесение защитного слоя на металлическое изделие можно получить:

  • в жидкой среде;
  • в газовой среде;
  • с применением твердых компонентов.

Особенности металлизации металлов и сплавов

Металлизация металлов и сплавов определяется их физическими свойствами. К каждому изделию требуется индивидуальный подход. Например, для некоторых групп металлов и сплавов не подходит нанесение тонкого слоя чужеродного материала. Для них применяются другие методы металлизации.

Для другой группы, наоборот, нанесение металлической пленки является оптимальным способом обработки металла. Оптимальные методы выбирают с учетом индивидуальных свойств изделий.

Виды металлизации

Современные технологии позволяют проводить процедуру металлизации разными способами. Рассмотрим основные виды данного процесса:

  • термообработка (нанесение металлического слоя на поверхность с погружением в ванну с расплавленным металлом; данный вид металлизации используют, если температура плавления изделия намного выше, чем температура плавления металлического слоя);
  • гальваническая (обработка металла под воздействием протекающего тока и электролита; метод не нуждается в дополнительном нагреве, поэтому позволяет наносить слой на поверхность любого материала; наносимая пленка получается равномерной по всей площади);
  • газопламенная (осуществляется за счет теплоты, которая выделяется в результате сгорания горючих газов);
  • плазменная (метод нанесения металлического слоя при помощи плазменной струи, в которую под воздействием высоких температур подается материал);
  • диффузионная (данным способом осуществляется нанесение цветных металлов (брома, цинка, алюминия); с его помощью восстанавливают изношенные детали и добиваются высокопрочного покрытия);
  • химическая (в данном методе применяются химические реагенты в жидком виде или в виде порошков; нужно подготовить ванну с раствором и опустить в нее изделие, а затем продержать необходимое количество времени);
  • плакирование (нанесение металла на поверхность и его последующая горячая прокатка).

1. Вакуумная металлизация.

Вакуумная металлизация основывается на испарении и выпадении металлических частиц на поверхность детали. Данный метод является довольно затратным и трудоемким, поэтому применяется только в производственных условиях. Вакуумную металлизацию можно использовать для изделий из любых материалов (пластика, дерева, керамики, стекла и т.д.). Особенно часто этот вид используется для металлизации на автомобильных заводах. Данным способом получают изделие с прекрасным внешним видом, который не влияет на прочностные характеристики.

2. Газовая металлизация.

Газовая металлизация заключается в использовании газовой струи для нагрева напыляемого металлического слоя. Применение высоких температур позволяет создавать ровный слой на всей поверхности. Его толщина зависит от объема используемой проволоки. После нанесения слоя покрытие обрабатывают методом шлифовки. Газовая металлизация позволяет восстанавливать валы автотракторного оборудования. Для реализации данного способа используют технику и газы, которые применяют при проведении сварочных работ.

Вместо газовых горелок, применяют специальные пистолеты-металлизаторы.

3. Цинкование.

Метод цинкования применяется для защиты черных металлов от образования ржавчины. На поверхность наносится цинк при помощи различных способов (горячего, холодного, гальванического, диффузионного). Цинкование применяется для обработки листового проката, труб, изделий различной геометрической формы.

Оборудование и материалы

Для каждого метода металлизации используется свое собственное оборудование. Для обработки под воздействием высоких температур применяют приспособления, способные создавать растворы для термообработки. Подогрев осуществляется при помощи электрических ТЭНов.

Для газового способа применяют сосуды с газами, специальные распылители, редукторы и проводящие шланги.

Читайте также:  Какие бывают пресса для металла

Для химического метода нужно иметь набор растворов и реактивов, устойчивых к вредному воздействию химических жидкостей.

Химическая металлизация в домашних условиях

Химическую металлизацию можно осуществить и в домашних условиях. Для этого дома нужно создать свою собственную лабораторию. Металлизация позволяет осуществлять разнообразные дизайнерские решения.

Металлизация химическим способом в домашних условиях проводится в несколько этапов:

  1. Предварительные работы по подготовке. Поверхность необходимо очистить, отшлифовать, а затем обезжирить.
  2. Заготовку нужно промыть.
  3. Если вы собираетесь обрабатывать не всю поверхность изделия, часть его нужно тщательно закрыть.
  4. Подготовить надежную систему крепления изделия к каркасу, который опускается в химический раствор.
  5. В ванной приготовить необходимый раствор.
  6. После осуществления процесса металлизации заготовку просушивают и полируют.

Металлизация, выполненная в домашних условиях, не всегда дает ожидаемый эффект. Поэтому после того, как вы просушили изделие, его необходимо аккуратно обработать. Чтобы не осуществлять процесс металлизации вручную, можно изготовить простую установку.

Будьте аккуратны, так как вы работаете с ядовитыми веществами!

Техника безопасности

Металлизация, проведенная любым из методов, относится к категории небезопасных и вредных процессов. В процессе работы опасность представляют:

  • высокие температуры;
  • источники повышенного напряжения;
  • открытое пламя (при использовании газового метода);
  • химические вещества, которые могут оказывать вредное воздействие на дыхательные органы.

При проведении процесса металлизации необходимо придерживаться строгих правил безопасности, которые приведены в инструкции к веществу или оборудованию. Если вы работаете в домашних условиях, позаботьтесь о средствах защиты дыхательных органов, глаз, открытых участков кожи. Также защитите себя от воздействия электрического тока.

Источник

Что такое металлизация

Металлизация — что это? Особенности металлизации, описание процесса и его видов, проведение процедуры в домашних условиях, техника безопасности. Видео процесса своими руками.

Современные способы защиты поверхностей предполагают широкий спектр методов, которые способны справиться с поставленной задачей. Чтобы понять, какой из них оптимальный в конкретных условиях, необходимо разобраться с технологиями, оценить достоинства и недостатки.

Очень часто хотят понять: металлизация – что это за процедура и как она производится. В соответствии с названием это нанесение слоя определенного металла на выбранную поверхность. Такому процессу подвергаются не только металлические изделия. Это могут быть деревянные, пластиковые, стеклянные и другие поверхности.

Описание и назначение металлизации

Любой процесс металлизации позволяет решать несколько технологических задач. К ним относятся:

  • антикоррозийная защита;
  • устранение мелких дефектов, возникших в процессе обработки;
  • восстановление первоначальных размеров;
  • изменение физических и механических свойств поверхностного слоя для улучшения потребительских характеристик;
  • декоративное покрытие.

Способ нанесения покрытия выбирается исходя из поставленных задач. Благодаря выбранному способу удается получить различные характеристики поверхности детали. Толщина слоя наносимого металла определяет область будущего применения.

Металлизация может проводиться несколькими способами:

  • физическим воздействием на поверхность (например, механическим или термическим);
  • химическим;
  • электростатическим.

Для реализации каждого способа разработаны специальные устройства. Они применяются в зависимости от решаемых задач, марки наносимого металла и степени оснащенности предприятия.

Особенности металлизации металлов и сплавов

Для других металлов и сплавов, наоборот, нанесение металлической пленки не вызывает трудностей, и металлизация является оптимальным способом обработки поверхности. Учитывая все свойства, выбирают наиболее приемлемые методы.

Виды металлизации

Современные технологии позволяют проводить процедуру с применением различных физических, механических и химических методов. Основные виды металлизации:

  • термическая обработка;
  • гальваническая;
  • электродуговая;
  • газоплазменное напыление;
  • плазменная металлизация;
  • с использованием эффекта диффузии;
  • химическая металлизация;
  • плакирование;
  • вакуумная обработка.

Гальванический способ предполагает использование специального электролита. Обработка происходит под воздействием протекающего тока. Этот способ позволяет проводить покрытие металлом любой поверхности, так как не требует дополнительного нагрева. Нанесенная пленка получается одинаковой толщины на всей поверхности.

Диффузионное напыление – это насыщение поверхностного слоя одним из цветных металлов (цинком, алюминием, хромом или бором). Это приводит к улучшению прочностных показателей. С его помощью восстанавливают изношенные детали.

При химической металлизации применяются различного рода реагенты. Они изготавливаются в жидком виде или в форме порошков. Для проведения операции подготавливают ванну с раствором и затем в нее опускают деталь. Для каждого состава существует свое эффективное время воздействия на поверхность.

Под плакированием понимают металлизацию с дальнейшей горячей прокаткой.

Вакуумная

Газовая

Эта методика носит название газопламенной металлизации. Сущность процесса заключается в применении газовой струи для нагрева подаваемой проволоки, которая является источником напыляемого металла. Благодаря высокой температуре проволока расплавляется, и капли, ударяясь о поверхность, образуют на ней довольно ровный слой. Толщина этого слоя зависит от объема используемой проволоки. После нанесения покрытия его обрабатывают с помощью шлифовального оборудования. С помощью газовой металлизации восстанавливают коленчатые и распределительные валы автотракторной техники. Для реализации этого метода применяют оборудование и газы, используемые при проведении сварочных работ.

Вместо газовых горелок применяют специальные пистолеты-металлизаторы инжекторного типа. В некоторых случаях метод применяют для формирования не металлических покрытий. В газовую струю подают порошок из стекла, эмали, специальных пластмасс.

Цинкование

Технологии реализации этих методов отличаются только используемым материалом. Процесс нанесения цинка, или оцинковка, применяется для обработки листового проката, труб, изделий произвольной геометрической формы.

Читайте также:  Кондиционеры металла для двигателя тест за рулем

Оборудование и материалы

Оборудование зависит от выбранного метода обработки. При термической металлизации необходимы приспособления, позволяющие создавать растворы с высокой температурой. В качестве источников подогрева используют электрические тэны.

При газовом методе используют технологию, применяемую в газосварочных работах: емкости с газами, редукторы и подводящие шланги, вместо газовых горелок – специальные распылители.

Для химической металлизации необходимо иметь набор реактивов и емкости, стойкие к вредному воздействию реактивных жидкостей.

Химическая металлизация в домашних условиях

Последовательность действий выглядит следующим образом:

  1. Предварительная подготовка поверхности (очистка, шлифовка, обезжиривание).
  2. Промывка подготовленного изделия.
  3. Если не вся поверхность будет подвержена металлизации, необходимо тщательно укрыть оставшуюся часть детали.
  4. Разработать систему надежного крепления заготовки к каркасу, который будет опускаться в раствор.
  5. Приготовить раствор в ванной требуемых размеров.
  6. После металлизации заготовку просушивают и при необходимости полируют.

Особое внимание следует уделить вопросам безопасности при работе с ядовитыми жидкостями и высоким напряжением.

Техника безопасности

  • наличие высоких температур, являющихся катализаторами процесса;
  • необходимость применения источников повышенного напряжения;
  • использование открытого пламени при газовом методе;
  • применение различных химических соединений, пары которых оказывают негативное воздействие на органы дыхания.

При проведении работ необходимо строго соблюдать все пункты техники безопасности, которые приведены в инструкции к конкретной установке или аппарату. Если работы проводятся самостоятельно в домашней мастерской, необходимо позаботиться о наличии средств защиты органов дыхания, зрения, открытых частей тела. Исключить возможность поражения электрическим током.

Понравилась статья? Поделитесь своим мнением в блоке комментариев.

Источник

Методы нанесения металлических и окисных покрытий на металлическую основу.

Существует несколько методов нанесения металли­ческих покрытий на металлическую поверхность деталей; горячим методом (погружения в расплав), термомеханическим методом (плакированием), напылением, гальваническим и химическим методами.

Горячим методом наносят пленку, погружая деталь в ванну с расплавленным металлом. В этом случае используют металлы с низкой температурой плавления, например олово и свинец. Горячим способом наносят покрытия на готовые изделия. В авиаконструкциях чаще всего этот метод применяют для лужения электропроводов. Существенный недостаток этого метода — невозможность получения гарантированной толщины покрытия, а также большой расход наносимого металла.

Термомеханический метод (плакирование) используют для защиты коррозии основного металла или сплава другим металлом или сплавом, достаточно устойчивым к воздействию окружающей среды. Соединение металлов покрытия и основы получают прокаткой. На основной лист (или другой вид проката) металла накладывают тонкий лист защитного металла и в горячем состоянии осуществляют прокатку с помощью валков. В этом случае образуется очень прочное соединение ‘ двух металлов за счет взаимной диффузии. В авиаконструкциях часто применяют плакирование технически чистым алюминием. На нем образуется защитная окисная пленка, предохраняющая основной металл от коррозии. Толщина плакирующего слоя колеблется от 3% и выше толщины защищаемого металла. В авиастроении применяют плакированные листы и ленты.

Напыление (металлизация) — процесс нанесения расплавленного металла на поверхность изделия. Он может осуществляться сжатым воздухом или инертным газом. Сущность метода с использованием сжатого воздуха состоит в том, что частицы расплавленного металла, двигаясь большой скоростью, вместе с воздушным потоком ударяются о поверхность защищаемого металла, сцепляются с ней, образуя металлическое покрытие. В электрометаллизаторе (рис. 4) с помощью специального устройства подается проволока 2 к соплу корпуса 1,где электрической дугой 3 проволока расплавляется и капли распылен­ного металла подхватываются струей сжатого воздуха, проходящего по направляющей трубке 4. Не успевшие застыть капли жидкого металла прилипают к поверхности металлизируемой детали. У этого метода имеются два существенных недостатка. Во-первых, покрытие получается пористым, поскольку застывшие металлические капля ложатся друг на друга. Во-вторых, адгезия покрытия относительно основы довольно слабая, так как горячая капля малого объема, ударяясь о холодную поверхность, остывает быстро и прочная взаимная диффузия не успевает произойти. В связи с этим напыление с помощью сжатого воздуха в авиастроении находит ограниченное применение.

Рис. 4. Схема устройства металлизатора

Более распространено напыление с помощью плазмы. Она образуется в области электрической дуги, сквозь которую пропускается нейтральный газ, например аргон (рис. 5). Таким образом, в плазменную струю 2, выходящую из плазмотрона 1, подается по трубопроводу 3 аргон. В струю аргона через трубопровод 4 подают порошок металла, который мы хотим напылить. Вместе со струей 5 этот порошок подается к поверхности покрываемой детали 6. Практика показала, что плазменное напыление — весьма эффективный способ металлизации.

Читайте также:  Розовая бронза металл краска для волос

Рис. 5. Схема напыления с помощью плазмы

Все большее распространение находит способ детонационного напыления. Принцип нанесения металла на защищаемую поверхной (рис. 6) состоит в том, что находящийся в камере 1 металлический порошок при взрыве специального вещества взрывной волной 2 с огромной скоростью (до 2000 м/с) направляется к поверхности детали 3. При этом частицы металла покрытия глубоко внедряются в металл основной детали.

Рис. 6. Схема детонационного напыления

Гальванический метод нанесения покрытий имеет ряд преиму­ществ по сравнению с другими. Гальванические покрытия характери­зуются хорошими физико-химическими и механическими свойствами: повышенными износостойкостью и твердостью, малой пористостью, высокой коррозионной стойкостью. При гальваническом методе имеется возможность точно регулировать толщину покрытия. Покры­тие некоторыми металлами можно осуществить только этим методом. Поэтому он получил довольно широкое распространение.

Принцип нанесения покрытия гальваническим методом основан на использовании электролиза. Он основан на электролитической диссо­циации, при которой в электролите при растворении какой-либо соли образуются ионы. Ионы в растворе, как и молекулы, движутся хаоти­чески. При подключении источника тока к электродам, опущенным в такой раствор, возникает направленное движение заряженных ионов. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду — катоду, поэтому их называют катионами. Отрицательные ионы -анионы — движутся к положительному электроду — аноду. Следовательно, в отличие от электрического тока в металлических проводниках, представляющего собой движение электронов в одном направлении, электрический ток в электролитах представляет собой направленное движение ионов в растворе под действием электрического поля в их направлениях: положительных ионов к катоду и отрицательных аноду.

Рассмотрим конкретный пример. Пусть в электролите растворен медный купорос CuSO4 (рис. 7). В гальванической ванне 1 CuS04 распадается на два иона: положительный (Cu ++ ) и отрицательный (SO4 — ). Покрываемая деталь 2 подвешена на штанге 3, соединенной с катодом. Анодная пластина 4 подвешена на штанге 5. Из рисунка видно, как ион 1 (катион) подходит к детали 2. Здесь он получает недостающие электроны, превращаясь в нейтральную молекулу Cu. Так происходит покрытие детали медью — меднение.

Рис. 7. Гальваническая ванна с электролитом на основе медного купороса

Анодное покрытие при возникновении коррозионной гальванической пары разрушается, сохраняя основу.

Катодное покрытие защищает основу — оно не дает доступа коррозионно-агрессивной среде к защищаемому металлу. При механическом нарушении целостности защитного никелевого покрытия (катода) 1 (рис. 8) разрушается железная деталь 3 (анод), продукты коррозии 2 могут располагаться под покрытием. В этом случае в процессе эксплуатации очень важно не повреждать анодное покрытие.

Рис. 8. Разрушение железа — анода, покрытого никелем — катодом

Любое гальваническое покрытие будет прочно соединено с основой только в том случае, если покрываемая поверхность тщательно подготовлена — очищена от грязи, жировых пятен, окисных пленок. Поэтому производственным участкам для подготовки деталей под покрытие уделяется большое внимание. Чистота обработки поверхности, отсутствие пор, раковин и других повреждений способствует образованию более долговечного и надежного покрытия.

Хромирование позволяет получить высокую твердость покрытия, низкий коэффициент трения, высокую износостойкость и коррозионную стойкость. Несмотря на то, что хром относится к электроотрицательным металлам, он может сильно пассивироваться, благодаря чем приобретает свойства благородных металлов. Пассивная плен окислов предохраняет хромовое покрытие от потускнения.

Осаждение хрома на катоде производится из электролита, содержащего в качестве основного компонента не соль, как в больший гальванических процессов, а хромовый ангидрид. Часто хром покрытие получается пористым. При этом сам хром является катодом. Перед хромированием наносят подслой меди и никеля.

Цинкование дает возможность получить анодное цинковое покрытие, преимущества которого описаны выше. Широкое примение такого покрытия обусловлено дешевизной цинка. Существует большое число электролитов, применяющихся для цинкования. Однако всех случаях применяют те или иные соли цинка.

Кадмирование применяют для защиты от коррозии черных металлов. Кадмий химически более устойчив, чем цинк. Однако если цинковое покрытие почти всегда является анодным, то кадмии может менять свой характер. При одних условиях оно может анодным, при других — катодным. Кадмиевое покрытие довольно пластично, что обусловило его применение для защиты от коррозии деталей резьбовых соединений.

К существенным недостаткам кадмиевого покрытия относится что при контакте с различными смазочными и топливными материалами, содержащими сернистые соединения, а также с некоторыми пластмассами, выделяющими газообразные продукты, кадмий довольно быстро разрушается. Вот почему кадмированные детали в авиастроении не применяют в топливных системах.

Химические способы нанесения металлов основаны на возможности химического восстановления ионов, содержащих металл, до чистого металла. Наиболее распространен способ химического никелирования. Такое покрытие хорошо защищает металл от коррозии.

Основным преимуществом химического никелирования является возможность осаждения никеля равномерным слоем на деталях практически любой конфигурации и даже на внутренних стенках труб.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector