1. Выбор гальванических порытий в производстве рэа

При выборе покрытия ориентируются на материал детали и ее назначение, цель и назначение покрытия и условия эксплуатации и в том числе климатические. Однако и этих данных иногда бывает недостаточно, так как необходимо учитывать специфику всех отраслей техники, связанных с производством РЭА. Для реализации выбора оптимального варианта покрытия необходимо располагать большим объемом информации о функциональных гальванических покрытий .

Кроме этого необходимо иметь в виду, что выбор покрытия неизбежно носит компромиссный характер, т. е. приходится поступаться какими-то отдельными параметрами в пользу эффективного решения основной задачи - обеспечения требуемой функциональности детали в конкретных условиях хранения и эксплуатации.

Выбор покрытия начинается с рассмотрения функциональности детали, условий ее работы с точки зрения механических, тепловых и электрических нагрузок, среды, ресурса и т. д.

После выбора материала покрытия по функциональным и эксплуатационным свойствам необходимо оценить другие факторы, учет которых может изменить материал предварительно намеченного покрытия. Например, не всегда габариты детали могут обеспечить получение выбранного покрытия. В таких случаях приходится изменять конструкцию детали, уменьшая ее размеры или делать ее сборной.

Форма деталей связана с возможностью их монтирования на подвесочных или в специальных приспособлениях. Иногда бывает целесообразно произвести конструктивные изменения детали для правильного монтирования и получения покрытия требуемого качества.

От формы и геометрии детали зависят толщина и равномерность покрытия. Общеизвестна зависимость толщины покрытий от профиля и размеров всевозможных углублений, отверстий, вырезов, каналов и т. д. При получении покрытия конструкция детали должна обеспечивать максимально возможный доступ электролита к внутренним углубленным рабочим поверхностям. Это необходимо для равномерного осаждения металла по поверхности детали.

Толщина покрытия в отверстиях, на острых кромках, поверхностях сложной формы значительно отличается от толщины покрытия на плоских участках. Покрытие узких отверстий на определенную глубину зависит от соотношения диаметра отверстия и его глубины. Еще сложнее покрывать глухие отверстия, где не протока электролита и обмена раствора. Все это создает определенные требования к детали: острые кромки должны быть скруглены, предпочтение следует отдавать тупым, а не острым углам, отверстиям, форма которых обеспечивает сливание раствора при нанесении покрытия. В некоторых случаях делают дополнительные технологические отверстия для обеспечения протока электролита через внутренние полости детали.

Большое влияние на качество покрытий и их функциональные свойства оказывает шероховатость поверхности детали. В отдельных случаях (при изготовлении контактных устройств, узлов трения, паяемых лепестков и т. п.) получение необходимой шероховатости должно быть обязательным.

Иногда требуется придать поверхности детали микрошероховатость, например, при осаждении поглощающих свет оптических покрытий или для обеспечения адгезии покрытия к основному материалу. Для этого проводят обработку поверхности детали абразивными материалами определенного калибра. Необходимую шероховатость получают также шлифованием, механическим, химическим или электрохимическим полированием.

При выборе гальванопокрытия имеет значение химический состав основного материала.

Так, стали с высоким содержанием углерода или легирующих элементов приходится подвергать специальной предварительной обработке. Необходимо учитывать свойства материала, обусловливаемые различными способами его изготовления – отливкой, ковкой, прессованием, прокаткой. Трудности вызывают термически обрабатываемые стали, когда кроме закалочных трещин, действующих на покрытие отрицательно, негативную роль играет и состояние сильного перенапряжения структурной решетки. Такое состояние покрываемого материала ухудшает характеристики последующего гальванопокрытия.

Следует признать нетехнологичным нанесение ГП на сплавы легких металлов – алюминия, магния, титана – из-за низкой надежности функционирования покрытия на этих материалах. Нанесение ГП на легкие металлы должно производиться в крайних случаях, поскольку некоторые факторы существенно влияют на свойства покрытий и их совместимость с материалом основы.

К таким факторам, например, относятся коэффициенты линейного расширения легких металлов и металлических покрытий, которые могут различаться весьма значительно и влиять на эксплуатационные характеристики.

Различное тепловое расширение материалов основы и покрытия приводит к растрескиванию и отслаиванию покрытий в процессе эксплуатации даже при не очень высоких температурах – до 200 ⁰С. Примером может служить пара алюминиевая основа и хромовое покрытие. Сходство кристаллических решеток алюминия и хрома должно было бы обеспечить хорошее сцепление, но различие в коэффициентах линейного расширения не дает возможности хромировать алюминий непосредственно.

По-прежнему сложным остается процесс нанесения ГП на сборки, содержащие детали из разных металлов и сплавов. Готовые сборки для нанесения покрытий попадают в разном виде: арматура, запрессованная или вмонтированная в пластмассу; узлы с точечной сваркой, клеевыми швами, запрессовками; детали соединенные свинчиванием, имеющие металлостеклянные соединения и т.д. Остающиеся в узлах соли после электролиза могут выступать наружу и вызывать короткое замыкание между близлежащими электрическими цепями в процессе эксплуатации изделия. С учетом влияния этого и других факторов целесообразно наносить ГП до сборки, хотя это требует изготовления специальной оснастки (а иногда и изменением конструкции деталей), нанесением локальных покрытий и т.д.

Детали из сплавов алюминия, магния и титана перед нанесением ГП должны подвергаться термической обработке для снятия (уменьшения) внутренних напряжений и получения необходимого сцепления покрытия с основным материалом. Температура и длительность термической обработки определяются типом покрываемого сплава.

Широкое применение получили процессы локального нанесения покрытий драгоценными металлами – золотом, серебром, палладием, родием, а также покрытий на коррозионно-стойкие дефицитные материалы (высоколегированные сплавы, титан и его сплавы). Правильно выбранные локальные покрытия обеспечивают необходимую многофункциональность и надежность деталей в большей степени, чем покрытия вкруговую, что также экономически выгоднее. Выбор локальных покрытий связан с оснасткой и оборудованием для получения покрытий. Затраты на изготовление специальных приспособлений, обеспечивающих получение локальных покрытий и рассчитанных для работы с конкретными типами деталей, окупаются долговечностью и надежностью изделий.

Известно, что все покрытия по-разному переносят разного рода деформации, механическую или термообработку. Детали с покрытиями не рекомендуется подвергать развальцовке, расклепке, изгибу и другим операциям, вызывающим деформацию деталей, для недопущения механического повреждения покрытия. Если такие операции неизбежны, следует выбирать более пластичные покрытия; иногда бывает достаточно снизить толщину покрытия или нанести покрытие из электролита, не содержащего никаких блескообразующих, смачивающих и других органических добавок. Например, более тонкие никелевые покрытия толщиной 1-3 мкм значительно лучше выдерживают механическую деформацию, чем более толстые покрытия. Толщина покрытия никелем, не превышающая 3 мкм, как правило, оказывается необходимой и достаточной. Тенденция к необоснованному завышению толщины покрытий, распространенная среди потребителей, конструкторов и гальваников, часто приносит технический вред. Повышение толщины оправдано, например, в случае механической доработки деталей с целью получения необходимых размеров или геометрии детали.

Не всегда полезна покрытым деталям термическая обработка, хотя она, как правило, улучшает пластические свойства материалов и уменьшает напряжения в деталях, подвергающихся механическим операциям после покрытия (например, обжатие контатных деталей типа гнезд после серебрения или золочения). Для твердых хромовых покрытий термообработка неблагоприятна, так как существенно снижает предел усталости.

Необходимо разумно подходить к выбору покрытий, для которых предусматривается последующая пайка или облуживание. Детали с покрытиями золотом, серебром, палладием не рекомендуется облуживать и паять из-за образования ненадежных паяных соединений.

Таким образом, проанализировав необходимые факторы, конструктор совместно с инженером-гальваником должен произвести выбор покрытия и внести соответствующую информацию в техническую документацию. Эта информация позволит получить ГП требуемого качества.

Конструктор должен указать:

предварительную механическую или термическую обработку деталей в случае необходимости ее проведения;

толщину покрытия (подслоя);

площадь покрываемой поверхности. Это необходимо для расчета плотности тока, силы тока и получения качественного покрытия;

последующую обработку покрытия (химическую, механическую, термическую).