новая папка 1 / 278611

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Кафедра технологии машиностроения, металлообрабатывающих станков и комплексов

Л.Л. Ильичев, А.А. Терентьев

НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» в качестве методических указаний для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по направлению подготовки 15.03.05 Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств

Оренбург

2014

УДК 621.793:621.357(076.5) ББК 34.663я7

И 46

Рецензент - доцент, кандидат технических наук В.И. Юршев

Ильичев, Л.Л.

И 46 Нанесение покрытий методом электрохимической металлизации: методические указания / Л.Л. Ильичев, А.А. Терентьев; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург : ОГУ, 2014. – 17 с.

В методических указаниях изложены сущность нанесения покрытий методом электрохимической металлизации, особенности подготовки поверхности под нанесение покрытий, применяемое оборудование, используемые материалы.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторного практикума по дисциплине «Методы повышения работоспособности деталей машин и режущего инструмента» для студентов направления подготовки 15.03.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств.

УДК 621.793:621.357(076.5) ББК 34.663я7

© Ильичев Л.Л., Терентьев А.А., 2014

© ОГУ, 2014

2

Содержание

3

1 Цель работы

1 Изучить принципы электрохимической металлизации материалов.

2Изучить технологию подготовки поверхности под электрохимическую металлизацию.

3Изучить технологию электрохимической металлизации материалов.

4Ознакомиться с применяемым оборудованием и материалами для элекрохимической металлизации.

5Приобрести практические навыки работы на установке для электрохимической металлизации СММ – 100 С.

2 Общие положения

Одним из самых современных и эффективных методов нанесения покрытий из драгоценных и редких металлов – это селективный способ электрохимической металлизации.

Применение специального источника питания и металлосодержащих гелей позволяет наносить металл в десятки раз быстрее общепринятого гальванического способа. Покрытие при применении этого способа металлизации имеет низкопористый слой, обладает высокой твердостью благодаря содержанию солей кобальта (почти в три с половиной раза большей твердостью и износостойкостью по сравнению с аналогичными покрытиями, нанесенными традиционным гальваническим способом), и, что немаловажно, имеет молекулярную связь с обработанной поверхностью.

К несомненным плюсам данной технологии относится еще и то, что отпадает необходимость в резервуаре для золочения (никелирования и др.), а значит, покрытие можно наносить на изделия любого размера, при этом нет необходимости

4

разбирать изделие, так как покрытие наносится только на токопроводящую поверхность, а остальные поверхности не пострадают. Процессы традиционной гальваники требуют наличия специального оборудования и проводятся в гальванических цехах. Для электрохимической металлизации этого не требуется.

В основе этого метода лежит процесс электролитического натирания (еще одно название - трибогальваника) тампоном, одетым на анодный электрод и пропитанный электролитом, при котором на токопроводящей поверхности образуется слой металла.

Области применения электрохимической металлизации самые разнообразные

– от сувенирной продукции до использования в медицине. Так, например, благодаря позолоте повышаются не только антикоррозионные свойства изделий, их твердость и износостойкость, но сами изделия получают блеск и благородный внешний вид.

На рисунке 1 представлены образцы деталей после электрохимической металлизации.

Рисунок 1 – Образцы деталей после электрохимической металлизации

5

3 Оборудование и материалы для электрохимической металлизации

3.1 Система металлопокрытий СММ – 100 Рro

Данное устройство разработано производственной компанией «Goldsteg» (IMP Gold) и предназначено для декорирования металлических поверхностей. Используемые жидкие реактивы и металлосодержащие гели обладают высшей степенью очистки, являются «Know how» компании и позволяют получить низко пористый, мало напряженный и хорошо структурированный слой металла в десятки раз быстрее общепринятого гальванического способа.

Оборудование для электрохимической металлизации представляет собой специально подготовленный источник питания мощностью 550 Вт с регулируемым выходным напряжением до 12 В, используемый для проведения процесса электролитического осаждения. В процессе металлизации на электроде, покрытом специально подготовленным металлосодержащим гелем, создается положительный заряд. В результате этого металл, содержащийся в химическом реагенте, переходит в ионную форму и связывается на молекулярном уровне с металлической поверхностью детали, имеющей отрицательный заряд, образуя покрытие, обладающее повышенной твердостью, износостойкостью и имеющее улучшенную микрокристаллическую структуру [1, 2].

Общий вид установки СММ – 100 Pro , вид передней и задней панелей представлены на рисунке 2.

«Катод» (крайний левый и крайний правый выходные минусовые разъемы, расположенные на горизонтальной панели устройства) всегда подсоединяется к детали, на которую будет наноситься покрытие. Для удобства, в зависимости от расположения детали или изделия, контактный провод может присоединяться к любому катодному разъему (правому или левому).

6

«Удаление хрома / электроочистка» используется для удаления с детали слоя хрома (выполняется при прямой полярности) или для электроочистки поверхности детали (выполняется при обратной полярности – зеленый сигнал индикатора). Для изменения полярности используется тумблер, который переключает полярность независимо от положения ручки регулятора напряжения.

«Активация» используется для активации (декапирования) металлической поверхности и служит для удаления плёнок окислов с поверхности металла и получения на ней микронеровностей перед нанесением металлопокрытий. Для данного режима соблюдается постоянная прямая полярность независимо от положения ручки регулятора напряжения.

«Золочение» применяется для нанесения золота на металлические поверхности, так как в данном режиме выставлены оптимальные выходные параметры, необходимые для осуществления процесса золочения, исходя из физикохимических свойств золотосодержащего геля. Соблюдается постоянная прямая полярность (независимо от положения тумблера полярности) и постоянные выходные параметры (независимо от положения ручки регулятора напряжения).

«Регулируемый выход» используется для покрытия «розовым» или «зеленым» золотом, серебром, медью, никелем, кобальтом и другими металлами с возможностью установки необходимого напряжения согласно таблице 1.

Таблица 1 – Выходные характеристики при металлопокрытии

Тумблер переключения режимов тока находится на задней панели устройства. Нижнее положение соответствует режиму «Металлопокрытие». В этом положении устанавливается режим низкой плотности тока, что необходимо для селективного металлопокрытия при использовании этой технологии. Применяется

8

для покрытия золотом, «розовым» золотом, «зеленым» золотом, серебром, медью, никелем, кобальтом и другими металлами.

Верхнее положение тумблера соответствует режиму «Гальванопокрытие». В этом положении устанавливается режим повышенной плотности тока, что необходимо для нанесения металлопокрытия гальваническим резервуарным способом с использованием жидких электролитов.

3.2 Основные технические характеристики устройства

Потребляемая мощность – 650 Вт. Габаритные размеры – 460 × 320 × 290 мм. Мощность первого канала – 150 Вт. Мощность второго канала – 80 Вт. Регулируемый выход – 0 – 24 Вт. Максимальное выходное напряжение – 12 В. Масса – 8 кг.

3.3 Применяемые расходные и вспомогательные материалы

1Золотосодержащий гель марок 24Кт/999, 18Кт/750, 14 Кт/585.

2Никельсодержащий гель.

3Активатор обыкновенный.

4Активатор для нержавеющей стали.

5Тампоны хлопковые.

6Салфетки хлопчатобумажные.

7Полироль по золоту.

8Перчатки резиновые.

9Очки защитные.

9

4 Работа на оборудовании

4.1 Подготовка оборудования к работе

4.1.1 Установка и подключение анодных контактных проводов Вставьте пластиковые контейнеры с металлосодержащим гелем в отверстия на

внешней поддерживающей панели устройства. Присоедините концы анодных проводов с закрепленными на них эбонитовыми держателями к выходным разъемам на горизонтальной рабочей панели устройства.

4.1.2 Подключение катодных контактных проводов Исходя из формы детали, выберите наиболее удобный для осуществления

постоянства контакта с деталью тип катодного провода «крокодил» или щуп. Закрепите кольцевой конец к левому или правому катодному выходному разъему на горизонтальной рабочей панели устройства. Обеспечьте постоянный контакт с деталью.

4.1.3 Подготовка анодов к работе Вставьте металлические аноды в эбонитовые держатели и закрепите их,

используя зажимные винты. Насадите на аноды хлопковые тампоны. Подвесьте держатели на установленную вспомогательную скобу так, чтобы надетые на электроды тампоны оказались опущенными в пластиковые контейнеры.

4.1.4 Подготовка устройства к работе Подключите устройство к сети. При проведении процесса электроочистки или

удаления хрома, установите нужную полярность. Для электроочистки устанавливается обратная полярность (должен гореть зеленый индикатор), для удаления хрома – прямая (желтый индикатор).

Налейте химические реактивы в пластиковые контейнеры в соответствии с обозначениями на устройстве.

Начинайте процесс металлопокрытия.

10