Металлическое покрытие: типы, преимущества и влияние на обработанные детали

Покрытие — процесс наложения на поверхность материала или заготовки другого металла. Тонкий металлический слой формируется на заготовке гальваническим путем с электрическим током. Этот процесс можно использовать для покрытия и защиты металлов и других материалов. Гальваническое покрытие имеет много полезных преимуществ: ингибирование коррозии, изменение электрической проводимости, улучшение износостойкости, улучшение паяемости, снижение трения, улучшение теплостойкости и закалка материалов.

Гальваническое покрытие — самый распространенный метод металлического покрытия. Гальваника использует электрический ток для растворения положительно заряженных металлических частиц (ионов) в химическом растворе. Положительно заряженные металлические ионы притягиваются к материалу для покрытия, который является отрицательно заряженной стороной цепи. Затем детали или изделия для покрытия помещают в раствор, и растворенные металлические частицы притягиваются к поверхности материала. Гальваника может обеспечить гладкое, равномерное и быстрое покрытие для покрываемого материала, эффективно меняя поверхность материала. Гальваника может включать множество различных этапов и процессов: очистка, активация, электрохимическое осаждение, импульсное покрытие, щеточное покрытие. Чем дольше объект в растворе, тем толще покрытие.

Покрытие изменит качество и производительность материала, тем самым меняя его использование в высокоточной обработке. Здесь мы анализируем различные типы металлического покрытия и их влияние на материалы, и глубоко изучаем, как эти процессы влияют на высокоточную обработку.

Популярные процессы металлического покрытия включают:

Хромовое покрытие

Хромовое покрытие обычно используется в мебели и автодекоративных изделиях, но также может улучшить коррозионную стойкость, износостойкость и твердость, поэтому используется в промышленных применениях, где важен износ. Сталь обычно хромируется, это называют твердым хромированием, и иногда используется для восстановления допусков изношенных деталей.

Хромирование — гальванический процесс, обычно включающий хромовую кислоту — шестивалентный хром. Другой промышленный выбор — трехвалентная хромовая ванна, состоящая в основном из сульфата хрома или хлорида хрома.

Иногда хроматом покрывают цинковое покрытие для защиты цинка, а в некоторых случаях для изменения цвета металла, например зеленого или черного цинкового покрытия.

Никелевое покрытие

Никель — популярный металл для гальваники, особенно потому что может использоваться для бестока гальваники. Никелевое покрытие часто покрывает бытовые изделия: ручки дверей, столовую посуду, душевые устройства для улучшения декора, стойкости к трению, коррозии и износу. Никель обычно комбинируют с медью и алюминием, но может использоваться на различных металлах и как базовое покрытие для хрома.

В бестока гальванике используются никель-фосфорные сплавы. Процент фосфора в растворе может варьироваться от 2% до 14%. Высшее содержание фосфора улучшает твердость и коррозионную стойкость. Ниже содержание фосфора улучшает паяемость и магнитные свойства.

Медное покрытие

Другой экономичный вариант, обеспечивающий высокую электрическую проводимость, медное покрытие часто используется как предобработка для последующего металлического покрытия. Но это также популярный металл для покрытия электронных компонентов. Медное покрытие — эффективный, но недорогой металл для гальваники.

Существует три типа процесса медного покрытия: щелочной, слабощелочной и кислотный. Более высокий уровень щелочности обеспечивает отличные способности бросания, но требует более низкой плотности тока и усиленных мер безопасности.

Золотое покрытие

Золото высоко ценится за свою высокую стойкость к окислению и проводимость. Золотое покрытие — один из самых легких способов придать эти характеристики металлам вроде меди и серебра. Этот процесс обычно используется для ювелирной декорации и улучшения проводимости электронных деталей (электрические разъемы).

При определении факторов вроде оптимальной смеси ванны и длительности погружения учитывайте твердость и чистоту золота.

Серебряное покрытие

Как золото, серебро используется для гальванической декорации, которая декоративна и улучшает проводимость. Обычно, так как серебро дешевле золота и хорошо покрывает медь, серебро может использоваться как более экономичное решение для покрытия.

Однако серебряное покрытие имеет ограничения: оно восприимчиво к влаге и электрохимической коррозии. Серебряное покрытие не подходит для высоковлажных применений, потому что серебро склонно к трещинам и отслаиванию, что может в конечном счете раскрыть базовые детали.

Влияние гальваники на обработанные детали

Гальваника используется для обеспечения защитных покрытий, декоративного внешнего вида или изменения характеристик инженерных материалов. Гальваника улучшает химические, физические и механические свойства детали, влияя на производительность при обработке. Гальванированная обрабатываемая деталь может использоваться для накопления детали в меньшем размере, облегчая обработку, и увеличивать свариваемость, проводимость или отражательность, одновременно улучшая износостойкость и коррозионную стойкость деталей.

Другие методы покрытия

Помимо обычной гальваники, есть несколько распространенных методов покрытия: бестокая гальваника и осаждающее покрытие.

Бестокая гальваника

Бестокая гальваника — метод покрытия, не использующий внешний источник питания. Включает химическую реакцию, вызывающую восстановление металлических атомов. Когда металлические ионы (частицы) смешиваются с восстановителем, при контакте с каталитическим металлом (запускающим реакцию) раствор превращается в твердый металл. Это приводит к тому, что металл покрывается твердым слоем покрывающего металла.

Бестокая гальваника или автокаталитическая гальваника подходит для материалов различных размеров и форм, не требует внешнего электричества или гальванических ванн, снижая затраты. Однако бестокая гальваника медленнее гальваники, не может формировать толстые покрытия и труднее контролируется, чем гальваника.

Эффекты бестокая гальваники на конечный продукт включают предотвращение коррозии базового металла, увеличение размера заготовки, изменение свариваемости, отражательности и проводимости.

Осаждающее покрытие (Immersion Plating)

Осаждающее покрытие включает погружение металла в раствор ионов металла из более благородного металла. Ионы благородных металлов более стабильны, поэтому есть естественная «тяга», которая может заменить ионы поверхностного металла менее благородного металла тонким слоем ионов редкого металла. Осаждающее покрытие — более медленный процесс и может использоваться только с благородными металлами: золотом, платиной или серебром.

Осаждающее покрытие даст только тонкое покрытие, и качество адгезии осаждающего покрытия низкое. В этом случае покрытие не будет «прочно» прилегать к базовому материалу.

Эффекты осаждающего покрытия на конечный продукт включают улучшенную коррозионную стойкость, измененную электрическую проводимость, измененный внешний вид, большую твердость, допуск на кручение и улучшенную способность к связыванию.

Заключение

Металлическое покрытие может изменить свойства материалов для высокоточной обработки и качество конечного продукта. Понимание эффектов гальваники на заготовку означает оценку преимуществ и недостатков гальваники и того, как она влияет на обработку. Поговорите со своим поставщиком высокоточной обработки о том, как гальваника повлияет на вашу заготовку и подходит ли гальваника для вашего проекта.