Магистерская диссертация на тему: Несение металлических покрытий химическим способом

Введение

Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других металлов. Покрывающие металлы сами корродируют с малой скоростью, так как покрываются плотной оксидной пленкой. Покрывающий слой наносят различными методами [1]:

- горячее покрытие - кратковременное погружение в ванну с расплавленным металлом;

- изготовление биметаллических листов (железо и медь, алюминий и дюралюминий, углеродистая сталь и нержавеющая сталь и т.п.);

- гальваническое покрытие - электроосаждение из водных растворов электролитов;

- металлизация - напыление [2, 3];

- диффузионное покрытие - обработка порошками при повышенной температуре в специальном барабане;

- с помощью газофазной реакции, например:

(в расплаве с железом).

Имеются и другие методы нанесения металлических покрытий. Например, разновидностью диффузионного способа является погружение изделий в расплав хлорида кальция, в котором растворены наносимые металлы. Для изучения экстерьерного характера применяется сусальное золочение и серебрение, наклеивание на поверхность изделия тончайших листочков золота или серебра.

Своеобразным способом нанесения металлических покрытий являются металлизация - распыление расплавленной металлической проволоки струей сжатого воздуха.

В настоящее время широкое распространение получили новые технологии нанесения металлических покрытий за счет сверхзвукового удара частиц о поверхность [4, 5, 6]. Ускорение частиц до сверхзвуковых скоростей осуществляется сжатым воздухом. При этом обеспечивается нанесение металлических покрытий из порошковых материалов (алюминиевые, медные, цинковые, никелевые, оловянные, свинцовые, баббитовые) газодинамическим методом.

Преимущества данной технологии: - используется только сжатый воздух и электроэнергия; - нет нагрева и окисления металла частиц и подложки, деформаций, изменений структуры и фазового состава металлов; - нет вредных и агрессивных газов, веществ, излучений и других опасных факторов; - технологическая простота нанесения покрытий, - обуславливают широкое применение данного метода [6].

В крупномасштабном производстве для защиты металлов от коррозии, декоративной отделки изделий, придания поверхности изделий специальных свойств наиболее распространены покрытия, получаемые химическим или электрохимическим методами [1]. Гальванические металлопокрытия пластмасс и других диэлектриков получили широкое распространение для защитно-декоративной отделки разнообразных изделий и для технических целей при изготовлении различных машин и приборов (особенно радиотехнических и электронных). Область и масштабы применения этих покрытий с дальнейшим развитием техники постоянно увеличиваются, поскольку нанесение металлопокрытий позволяет получать материалы с очень ценным сочетанием физико-механических, химических и эксплуатационных свойств металла и диэлектрика в одной и той же детали [7].

Разнообразие современных химических методов нанесения металлических покрытий требует целенаправленного изучения и систематизации информации, накопленной в настоящее время, для оптимизации и дальнейшего эффективного использования, поэтому целью данной работы стал обзор химических методов нанесения металлических покрытий.

Оглавление

- 1. введение 3

- Обзор литературы

- Подготовка поверхности изделий перед нанесением покрытий

- Механическая подготовка

- Обезжиривание

- Предтравление

- Травление

- Обезвреживание

- Активирование

- Химическое никелирование

- Область применения и условия образования Ni - Р-покрытий

- Структура и физико-химические свойства Ni - Р-покрытий

- Технологические процессы осаждения Ni- Р-покрытий

- Химическое никелирование металлов

- Химическое никелирование неметаллических материалов пластмасс и неорганических диэлектриков

- Химическое кобальтирование

- Краткие сведения о структуре и свойствах Со-Р-покрытий

- Условия образования, структура и свойства Со-В-покрытий

- Осаждение никель-фосфорных и кобальт-фосфорных покрытий, легированных другими металлами

- Ni-Со-Р-покрытия

- Покрытия Ni-Сu-Р, Ni-Fе-Р, Ni-Rе-Р, Ni-Со-Rе-Р, Ni-W-Р, Со-W-Р и Ni-Со-W-Р

- Покрытия Со-Zn-Р, Со-Fе-Р, Со-Rе-Р, Со-Сu-Р, Со-Мо-Р, Со-Мn-Р

- Химическое меднение

- Свойства покрытия и условия образования

- Составы растворов химического меднения

- Химическое осаждение драгоценных металлов

- Химическое серебрение

- Химическое золочение

- Химическое палладирование и платинирование

- Оборудование для процессов химического осаждения металлических покрытий

- 3. выводы 92

- Список литературы 94

Заключение

Рассмотрены основные методы нанесения металлических покрытий химическим методом, механизмы процессов. Предложены различные способы подготовки металлических и неметаллических покрытий к нанесению металлических покрытий химическим, либо электрохимическим способами. Проведен анализ и перечислены области применения различных типов металлических покрытий.

Для наиболее распространенных в промышленности процессов химического нанесения металлических покрытий - никелирования и кобальтирования - подробно рассмотрены область применения данного типа покрытий, структура и механические свойства покрытий, некоторые технологические аспекты. Предложены кислые и щелочные растворы никелирования. Рекомендованы составы щелочных и кислых растворов для нанесения покрытий на металлические и составы растворов для снятия покрытий, также перечислены составы растворов никелирования для основных типов металлических поверхностей (меди, алюминия, магия, цинка). Перечислены основные недостатки процессов никелирования и способы их устранения. Для процесса кобальтирования на основании литературных данных предложен щелочной раствор. Для рассматриваемых процессов приведены оптимальные составы растворов нанесения покрытий, температуры процесса, значения рН среды и времени ведения процесса.

Рассмотрены некоторые комбинированные металлические покрытия, определены их основные свойства и даны рекомендации относительно их нанесения и эксплуатации.

Для процессов химического меднения, серебрения, золочения, палладирования и патинирования рекомендованы основные растворы для нанесения покрытий, перечислены недостатки и достоинства процессов, рассмотрены структурно-механические свойства покрытий.

Для типового процесса нанесения Ni-В-покрытий предложены принципиальные схемы промышленных установок в различных типах реакторов. Предложены типы реакторов относительно выбранных размеров деталей. Кроме того, предложена схема автоматизации промышленной установки никелирования.

Список литературы

1. Беленький М.А. Электроосаждение металлических покрытий. М.: Металлургия, 1985г, 289с.

2. Н. В. Катц, Е. В. Антошин, Д. Г. Вадивасов. Металлизация распылением. М.: Машиностроение, 1966, 200с.

3. Палатник Л.С. и др. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок. М.: Наука, 1972, с.20.

4. Патент США N 3822146, кл. В 05 В 13/06, 1974.

5. Патент РФ ИЗ № 2257423 от 27.07.2005 г. ООО "Обнинский центр порошкового напыления".

6. Материалы 4-й всероссийской практической конференции "Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций", С-Пб, 16-18 апреля 2002, с.136-140.

7. Мелащенко Н.Ф. Гальванические покрытия диэлектриков. Минск: Беларусь, 1987, 176с.

8. Синдеев Ю.Г. Гальванические покрытия. М.: Феникс, 2000, 251с.

9. Политов И. В., Кузнецов Н. А., Вибрационная обработка деталей машин и приборов, Л.: Машиностроение. 1965, 495с.

10. Бабичев А.П., Вибрационная обработка деталей в абразивной среде. М.: Металлургия. 1968, 564 с.

11. Грилихес С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов. Л.: Машиностроение. 1983, 101с.

12. Зюзькевич С.А. Очистка деталей от жировых загрязнений перед нанесением гальванических покрытий // Мир гальваники. №1, 2007, с. 34.

13. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Ч 1. М.: Химия, 1990, 713 с.

14. ЦОТАВИА, ЗАО. Межотраслевые правила по охране труда при нанесении металлопокрытий ПОТ РМ-018-2001. М.: Деан, 2002, 95 с.

15. Воюцкий С. С, Курс коллоидной химии, 2 изд., М.: Наука, 1975, 451с.

16. Вансовская К.М. Металлические покрытия, нанесенные химическим способом. Л.: Машиностроение, 1985, 103с.

17. В.В. Скорчеллетти. Теоретические основы коррозии металлов. Л.: Химия, 1973, 264 с.

18. А.М. Левинзон. Электролитическое осаждение металлов подгруппы железа. Л.: Машиностроение. 1983, 96 с.

19. В.С. Багоцкий. Основы электрохимии. М.: Химия, 1988, 400 с.

20. Прикладная электрохимия. Изд. 2-е, пер. и доп. под редакцией. Н. Т. Кудрявцева. М.: Химия, 1975, 552 с.

21. Л.И. Никандрова. Химические способы получения металлических покрытий. Л.: Машиностроение. 1971, 104 с.

22. А.А. Герасименко, В.И. Микитюк. Определение параметров электрохимических процессов осаждения покрытий. 1980, 111 с.

23. Ю.Д. Гамбург. Гальванические покрытия. Справочник по применению. М.: Техносфера. 2006, 216 с.

24. С.А. Вишенков. Химические и электрохимические способы осаждения металлопокрытий. М.: Машиностроение, 1975, 312 с.

25. Г.А. Саадаков. Гальванопластика. М.: Машиностроение, 1987, 288с.

26. А.М. Ямпольский, В.А. Ильин. Краткий справочник гальванотехника. Л.: Машиностроение. 1972, 269 с.

27. Р.Р. Салем. Физическая химия: начала теоретической электрохимии. М.: Техносфера, 2005, 320 стр.

28. Н.В. Авдеев. Металлирование. М.: Машиностроение. 1978, 184с.

29. А.П. Гуляев. Металловедение: Учебник для вузов. 6-е изд. М.: Металлургия, 1986, 544 с.

30. Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий. Электрохимия. М.: Высшая школа, 1987, 295 с.

31. Вишенков С. А. Химические и электротермохимические способы осаждения металлопокрытий. М Машиностроение 1975 312 с.

32. А.М. Ямпольский. Меднение и никелирование. Л.: Машиностроение. 1971, 136с.

33. Горбунова К. М. и Никифорова А. А Физико-химические основы процесса химического никелирования. М.: Изд-во АН СССР, 1960 208 с.

34. Choong-Nyeоn Park, Min-Но Chang. Effects оf nickel coating оn the properties оf metal hydride electrodes // J. оf Alloys and compounds. 1995. №231, рр. 846-851.

35. А. Turonova, М. Galova, L. Lux, М. Gal. Elektrochemical processes during Fе powder particles by Ni and Ni/Сu coating in the fluidized bed // J. Solid State Elektrochem. 2001, №5, рр. 502-506.

36. Ильин В. А. Металлизация диэлектриков. Л.: Машиностроение, 1977. 80 с.

37. Кудрявцев Н Т. Электрические покрытия металлами. М Химия, 1979. 351 с.

38. Никандрова Л. И. Химические способы получения металлических покрытий. Л.: Машиностроение, 1971. 104 с.

39. Шалкаускас М., Вяшкалис А. Химическая металлизация пластмасс. Л.: Химия. 1972. 168 с.

40. В.А. Ильин. Цинкование, кадмирование, оловянирование и свинцевание. Выпуск 2. Л.: Машиностроение, 1983, 87 с.

41. Физико-химические основы процесса химического кобальтирования // Под ред К М Горбуновой. М.: Наука. 1974. 220с.

42. Р.С. Сайфуллин. Комбинированные электрохимические покрытия и материалы. М.: Химия. 1972, 167 с.

43. Хокинг М., Васатасри В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия: получение, свойства, применение. М.: Мир, 2000. 518 с.

44. К.М. Вансовская, Г.А. Волянюк. Промышленная гальванопластика. Л.: Машиностроение, 1986, 104с.

45. Розовский Г И, Вяшкалис А. И. Химическое меднение. Вильнюс, РИНТИП, 1966. 60 с.

46. Ю.А. Комиссаров, Л.С. Гордеев, Нгуен Суан Нгуен. Анализ и синтез систем водообеспечения химических производств. М: Химия, 2002, 496 с.

47. А. М. Ямпольский. Электролитическое осаждение благородных и редких металлов. Л.: Машиностроение. 1977, 96 с.

48. Yu Xingwen, Cao Chunan etc. Study оf double layer rare earth metal conversiоn coating оn aluminum alloy LY12 // Corrosiоn Science. 2001, №43, рр. 1283-1294.

49. Г.К. Буркат. Серебрение, золочение, палладирование и родирование. Л.: Машиностроение, 1984, 84с.