Меню

Техника нанесения металла на металл



Способы нанесения металлических покрытий

Для нанесения металлических покрытий применяются различные способы, некоторые из которых пояснены помещенными здесь рисунками. Деталь, покрываемая металлом, в подписях под рисунками именуется подложкой, как это принято у специалистов.

Другие страницы к теме Способы нанесения металлических покрытий:

Химическое осаждение . Водный раствор соли металла, который требуется нанести, смешивается с раствором восстановителя. Ионы металла, восстанавливаясь до нейтральных атомов, оседают на подложку.

Электролитическое осаждение (применимо лишь тогда, когда подложка сделана из вещества, проводящего электрический ток). В раствор соли металла, который требуется нанести, помещаются электроды, подсоединенные к источнику постоянного тока. Отрицательным электродом служит подложка. Положительно заряженные ионы металла перемещаются к ней, захватывают электроны, превращаются в нейтральные атомы и оседают на подложке.

Катодное распыление. Подложка помещается в вакуумную камеру, заполненную инертным газом — например, аргоном. В камере создается тлеющий разряд постоянного напряжения. Атомы аргона ионизуются в нем, превращаясь в положительные ионы, и движутся к катоду, изготовленному из металла, который требуется нанести на подложку. Под ударами ионов аргона катод распыляется, и вылетающие из него атомы металла осаждаются на подложке.

Испарение в вакууме. Металл, помещенный в тугоплавкий тигель (сделанный, например, из графита), нагревается до температуры плавления — для этого чаще всего используются токи высокой частоты. Нагретый металл испаряется, и его пары осаждаются на подложке. Испарить его можно иначе: сделать из него проволоку, намотать ее на кварцевую рамку и пропустить через нее сильный ток.

Ионное осаждение (применимо, если подложка сделана из вещества, проводящего ток). Подложку помещают в вакуумную камеру и подают на нее высокий отрицательный потенциал. Образец наносимого металла разогревается электронным лучом, из образца вылетают положительно заряженные ионы металла, которые благодаря силам электростатического притягивания летят к отрицательно заряженной подложке и оседают на ней.

Распыление расплавленного металла. Проволока, изготовленная из наносимого металла, плавится в пламени ацетилена, сгорающего в кислороде. Под действием потока раскаленных продуктов горения жидкий металл отрывается от кончика проволоки, далее подхватывается подаваемой сюда же воздушной струей, дробится ею на мелкие капли, а те, падая на подложку, растекаются по ней тонким слоем металла.

Источник

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.

Читайте также:  Касторама саморезы по металлу

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.

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.
Читайте также:  Чем проверить прочность металла

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

Металлизация

Процесс металлизации поверхностей – это метод нанесения на наружную поверхность детали металлического слоя, который придает обработанной поверхности иные физические, химические, механические свойства. Они могут значительно отличаться от свойств основного материала. Нанесенное покрытие используется для повышения коррозионной, эрозионной, механической стойкости, декоративной отделки и прочего.

Нанесение металлического слоя на металлизируемую поверхность различается методом сцепления и делится на две группы (классификация металлизации):

  1. механическое сцепление (за счет адгезии);
  2. связи между металлами:
    • диффузия на границе двух поверхностей;
    • диффузия всего покрывающего слоя.

Технологические особенности металлизации

Технология металлизации производится в следующих состояниях:

  • в холодном состоянии;
  • в нагретом состоянии;
  • диффузией.

Такому способу обработки как металлизация могут подвергаться изделия, изготовленные из металла, любого вида пластика, древесины, стекла, гипса, бетона и прочих материалов. Самый распространенный способ нанесения покрытия в домашних условиях — это напыление. Материалы, предназначенные для проведения процесса, можно найти в магазинах. Обычно они продаются в баллонах под давлением с распылителем.

Диффузионный способ покрытия – это процесс, во время которого происходит насыщение поверхности детали легирующими элементами. В качестве легирующих элементов широко используются хром (Cr), алюминий (Al), цинк (Zn), кремний (Si), медь (Cu) и множество других.

Защитный слой на металлизированных деталях можно получить:

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

Нанесение покрытия металлизацией в холодном состоянии или в нагретом до незначительной температуры, характерно для первой группы и подгруппы 2а. Во время протекания цикла происходит изменение размеров детали на толщину нанесенного слоя металлов или их сплавов.

Для подгруппы 2б характерно насыщение поверхностного слоя методом диффузии при высоких температурах. Во время обработки происходит образование сплава, а размеры практически не отличаются от заданных.

Применение

Металлизация используется для изменения характеристик обрабатываемого изделия. После того, как нанесли слой металла или сплава, деталь получает дополнительную стойкость к высоким температурам, коррозии, износу, эрозии. Кроме этого нанесенный слой может служить для защиты и декоративного оформления готового изделия. С помощью металлизации производится восстановление изношенных деталей.

Поверхность детали после металлизации

  • Электромашиностроение. Электротехнические компоненты необходимы в любой из отраслей промышленности. Их необходимо защитить от изнашивания, обеспечить точный уровень электрической проводимости. Покрытие металлизация используется при изготовлении:
    1. микроволновых схем;
    2. электродов конденсаторов;
    3. микроволновых отражателей;
    4. катушек индукции;
    5. керамических резисторов;
    6. валов двигателей.
  • Транспортная промышленность. Нанесенный слой обеспечивает эксплуатирующимся деталям защиту от коррозии, механического воздействия, повышенной температуры. Методом покрытия пользуются при изготовлении:
    1. поршней
    2. компрессионных колец;
    3. распредвалов;
    4. стопорных колец;
    5. полуосей;
    6. тормозных дисков;
    7. вытяжных вентиляторов;
    8. гидроцилиндров;
    9. теплоотводов;
    10. шасси;
    11. глушителей;
    12. деталей двигателей;
    13. деталей коробок скоростей.
  • Авиационная и космическая промышленность. Термическое напыление обеспечивает термостойкость, коррозионостойкость, сопротивляемость трению. Напыляют на:
    1. детали двигателя:
    2. роторы;
    3. лопатки турбин;
    4. лопатки компрессоров;
    5. камеры сгорания;
    6. сопла;
    7. детали механизмов руля и управления крыльями;
    8. стойки шасси;
    9. топливные оправки.
  • Текстильная промышленность. Элементы ткацких станков подвержены абразивному изнашиванию из-за высоких скоростей и трения. Обрабатываются:
    1. ролики;
    2. оси.
  • Бумажная промышленность и полиграфия. Твердые металлы обеспечивают защиту от волокон целлюлозы и химических чернил. Обработке подлежат:
    1. цилиндры на печатных машинах;
    2. анилоксовые валы;
    3. цилиндры бумагоделательных машин;
    4. подшипники скольжения.
  • Энергетика. Газовые турбины работают при высоких температурах, поэтому их детали подлежат обработке металлизацией.
    1. Детали газовых агрегатов: турбин и компрессоров
    2. детали паровых агрегатов;
    3. детали гидравлических агрегатов;
    4. запорная арматура.
  • Защита поверхностей:
    1. стальных несущих конструкций, работающих в водной (пресной) среде;
    2. стальных несущих конструкций, работающих с морской водой;
    3. морского транспорта;
    4. металлических конструкций от воздействия высоких температур:
    5. дымоходы;
    6. вытяжки на газовых турбинах;
    7. выпускные коллекторы автомобилей;
    8. сопла ракет;
    9. металлоконструкций от коррозии на промышленных площадках:
    10. железнодорожные мосты;
    11. конструкции бассейнов;
    12. контейнеры;
    13. резервуары, хранящие нефтепродукты;
    14. металлоконструкций от химических реакций:
    15. трюмы танкеров;
    16. установки очистки сточных вод.
  • Химическая, нефтеперерабатывающая промышленность, например:
    1. запорная арматура;
    2. уплотнители;
    3. посадочные места машин и агрегатов;
    4. теплообменники;
    5. резервуары.
  • Металлургическая промышленность:
    1. прокатные станы;
    2. кристаллизаторы;
    3. оборудование для прокатки проволоки, в том числе из цветных сплавов.
  • Инструменты:
    1. прессовые штампы;
    2. несущие поверхности;
    3. вторичный двигатель.
  • Тяжелое машиностроение:
    1. платформы;
    2. буры;
    3. краны;
    4. экскаваторы.
  • Пищевая промышленность.
  • Декоративные изделия:
    1. посуда;
    2. бумага;
    3. ткань.
Читайте также:  Концевая быстрорежущая фреза по металлу

Виды металлизации

Металлизация поверхностей производится различными методами. Выбор метода зависит от технологии нанесения и используемого при этом оборудования.

В таблице приводятся способы нанесения металлического слоя и наносимые металлы, и их сплавы.

МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
Группа 1 Группа 2
Подгруппа 2а Подгруппа 2б
Электротехнические покрытия
Хром, цинк. Медь
сплавы
никель-кобальт
хром-никель
бронза и прочие
Плакирование, в том числе нанесение покрытия взрывом
Медь, алюминий, серебро, вольфрам, латунь, бронза, нержавеющая сталь
Диффузионное нанесение элементов
Алюминий, цинк, молибден и прочие
Плазменное напыление
Вольфрам, никель, хром, Al2O3, ZrO2, MoSi2, WC, NbC, ZrB2
Распыление (пульверизация) электродуговым, газопламенным методом
Алюминий, серебро, медь, золото, бронза, латунь, сталь
Окунание в расплавленный металл
Цинк, свинец и прочие
Электрофлрез
Вольфрам, молибден, кобальт и прочие
Диффузионное нанесение сплавов
Хром-алюминий
Алюминий-хром-кремний
Тантал-алюминий
и прочие
Вакуумное нанесение на нагретую поверхность
Хром, титан, оксиды алюминия, циркония и прочие
Химическое нанесение
Медь, ртуть, платина и прочие
Электротехнические покрытия с отжигом
Хром, никель, кадмий
Вакуумное нанесение на холодную поверхность
Zn, Cd, Al, Ti, Cr, Au, Ag, Pt, Cu, Sn, W, Mo, Ta
Zn-Al, Pb-Zn
Pb-Cd и прочие
Осаждение чистых металлов из соединений карбонатов в газовой среде
Cr, Co, W, Ni, Mo, Ta и прочие
Катодное распыление
Золото, серебро, платина, тантал
Осаждение карбидов, нитридов, силицидов, боридов из газообразного состояния
TiC, NbC, W2C, HfC, ZrN, TaN, MoSi2, CrSi2, TaB2, NiB2 и прочие

Из широкого спектра методов следует рассмотреть несколько, которые часто используются на производствах.

Вакуумная металлизация

Формирование наносимого слоя металла в вакууме отличается эффективностью и универсальностью. С его помощью металл можно наносить на любой материал. Во время вакуумной металлизации с металлом, предназначенным для нанесения, происходит ряд превращений, связанных с переходом из одной фазы в другую. Так можно выделить:

  • испарение;
  • конденсирование;
  • адсорбция;
  • кристаллизирование.

Во время процедуры протекает множество физических и химических процессов. Производительность вакуумного метода зависит от типа поверхности, наносимого материала, потока распыленных атомом и прочих.

Оборудование, применяемое при вакуумной технологии, делится на три типа:

  1. непрерывного действия;
  2. полу непрерывного действия;
  3. периодического действия.

Различные типы оборудования позволяют его применять как при массовом производстве, так и при единичном изготовлении деталей.

Газовая металлизация

В основе метода газовой металлизации лежит распыление расплавленного металла. С помощью кислородно-ацетиленового пламени начинает плавиться проволока, подаваемая в зону нагрева. Расплав сжатым воздухом удаляется из зоны нагрева и переносится на поверхность. Мелкие капли расплава, соударяясь с поверхностью, становятся плоскими, что обеспечивает лучшую сцепляемость.

Газовая металлизация — схема

На рисунке показана схема головки распылителя. Где по каналу 1 подается кислородно-ацетиленовая смесь, через сопло 2 выходит расплавленный металл, а через камеру 3 выталкивается наружу расплав.

Цинкование

Цинкованием обеспечивается надежная защита от коррозии. Наносимый на поверхность слой содержит не менее 95% цинка. Цинкование проводится несколькими методами, среди которых можно выделить следующие:

  • горячее;
  • холодное;
  • гальваническое;
  • газотермическое;
  • термодиффузионное.

Какой метод использовать для нанесения цинка во многом зависит от того где и при кахих характеристиках будет эксплуатироваться деталь. Цинковое покрытие мягкое, поэтому во время эксплуатации на него не должны оказываться значительные механические нагрузки.

Источник