Из перечисленных покрытий наиболее широко применяются никелевые и хромовые, как покрытия обеспечивающие исключительно высокую стойкость против коррозии, эрозии и абразивного износа. Эти покрытия обладают высокими декоративными свойствами.

В данной работе рассматриваются результаты теоретических и экспериментальных исследований по нанесению никелевых покрытий химическим методом. Для сравнения кратко рассмотрено нанесение покрытий электролитическим методом.

Неметаллические покрытия

Покрытия могут быть неорганическими и органическими. Защитное действие покрытий сводится в основном к изоляции металла от окружающей среды. Для этих целей применяют неорганические эмали, оксиды металлов, соединения хрома, фосфора и др.

К органическим относятся лакокрасочные покрытия, покрытия смолами, пластмассами, полимерной пленкой, резиной.

Протекторный

Этот метод защиты основан на торможении анодных или катодных реакций коррозионного процесса. Защита осуществляется присоединением к защищаемой конструкции металла с более отрицательным значением электродного потенциала — протектора, а также катодной (катодная защита) или анодной (анодная защита) поляризацией за счет приложенного тока.

При протекторной защите к изделию присоединяют металл или сплав, потенциал которого значительно отрицательнее потенциала металла изделия. Также металлы или сплавы называются протекторами. В качестве материала протекторов используют сплавы алюминия, магния, цинка.

В коррозионной среде, например в морской воде, металл протектора (анод) растворяется

а на защищаемом катоде выделяется водород

1.2.2. Выбор типа покрытия.

1.2.2.1. Хромовые покрытия.

Хром - является неблагородным металлом, он защищен тонкой, стабильной, плотно прилегающей, с хорошей адгезией, тугоплавкой самоуплотняющейся пленкой окисла. Защищенный такой окисной пленкой, металл имеет высокую стойкость в условиях окислительной атмосферы при высокой температуре и экспозиции в атмосферных условиях большинства природных сред. В отличие от серебра и меди это покрытие не тускнеет при действии серо водорода, не темнеет подобно никелю в атмосфере, содержащей сернистый газ.

Наибольшее значение для нанесения хромовых покрытий имеют методы электроосаждения, диффузионного хромирования и осаждения из паров. Электроосажденные покрытия — одни из самых распространенных хромовых покрытий. Другие два метода используются в ограниченных масштабах, и только в условиях высоких температур. Хотя получаемое покрытие менее пористо, по сравнению с электроосажденным.

Хромовое покрытие толщиной 0,5 мкм или меньше всегда пористое. Увеличение толщины выше этого значения, когда процесс нанесения покрытия проводится при обычных условиях, приводит к растрескиванию покрытия, что может быть обнаружено при исследовании под микроскопом при увеличении 350. Кохен [5] считает, что трещины заполняются прозрачной пленкой, вероятно, гидратированной окисью хрома, которая дегидрируется при нагревании до соединения .

Обычно экономически невыгодно и технически не всегда возможно использовать хром в виде полуфабрикатов из основного металла, однако благодаря высокому сопротивлению хрома коррозии его можно использовать в качестве тонких покрытий на металле с меньшей коррозионной стойкостью. Высокая отражательная способность, приятный голубовато-белый цвет и стойкость к окислению и потускнению являются основными предпосылками ею применения для декоративных целей в виде тонкого покрытия на более дешевых и менее стойких металлах.

К тому же высокая твердость металла, его низкий коэффициент трения и отсутствие налипания в сочетании с его коррозионной стойкостью делают хром особенно ценным покрытием, где сопротивление износу и абразивному износу являются важными факторами. Толстые покрытия, применяемые для этой цели, называются обычно твердыми покрытиями в отличие от тонких декоративных покрытий, но имеют больше пор и несплошностей.

1.2.2.2. Цинковые покрытия.

Установлено, что приблизительно 40% мировой продукции цинка идет для оцинковки железа и стали методом погружения в горячий расплав и это указывает на широкое применение цинка для защитных покрытий. Преимущества цинка в этом отношении, может быть, в первую очередь связано с легкостью его нанесения, низкой стоимостью и высоким коррозионным сопротивлением.

Полученное этим методом покрытие неоднородно по составу, однако слои, состоящие из сплавов системы цинк - железо, по мере приближения к поверхности все более обогащаются цинком, так что фактически поверхностные слои состоят из более или менее чистого цинка. Так как при формировании пленки на границе раздела происходит образование сплавов, то между покрытием и сталью возникает прочная связь. Слои, образованные из сплавов на основе системы цинк — железо, являются более твердыми, чем малоуглеродистая сталь.

Пластичность, особенно, важна для оцинкованных листов, при последующей операции гибки, но не для закрепления подшипников и работе в узлах трения.

1.2.2.3. Никелевые покрытия.

Никелевые покрытия применяют уже давно на железе, титане и других металлах для того, чтобы обеспечить такие свойства поверхности, как стойкость против коррозии, эрозии и абразивного износа. Наибольшая часть никеля используется в качестве декоративного покрытия толщиной 5—40 мкм, обычно с хромовым покрытием сверху толщиной около 0,5 мкм для того, чтобы придать изделию блестящий вид. Около З % всего никеля используется для покрытий технического применения, где покрытия относительно толстые и неблестящие. Такие покрытия применяют для новых деталей и для обновления старых.

Наибольшую часть никеля наносят электролитическим методом (гальваническим) в растворах. В противоположность электроосажденному никелю методом химического восстановления никеля осаждается без применения электрического тока от внешнего источника. Металл образуется путем восстановления ионов никеля из раствора, при действии на них определенных реагентов.

Термообработка, например, при 600°С в течение 2 ч улучшает сопротивление коррозии покрытия никель - бор или никель - фосфор, особенно в кислой среде. Это, по-видимому, происходит из-за образования слоев сплавов системы никель железо.

Пластичность никеля, осажденного путем восстановления, является низкой, однако хрупкость осадка, содержащего менее 2% Р, может быть понижена нагревом приблизительно до 750°С в течение нескольких часов с последующим медленным охлаждением.

Твердость этого покрытия является более высокой после нагревов при средних температурах; окончательное значение твердости зависит от уровня температуры и времени нагрева. Значения твердости покрытия никель— фосфор показывают, что твердость может превышать HV 1000 при соответствующей термообработке. На покрытии типа никель — бор при той же термообработке может быть получено значение твердости до HV 1200.