1tom311

IZ ELEKTROCHEMIA 624

12.2.2.    Klasyfikacja powłok galwanicznych

Stosowane w praktyce powłoki galwaniczne ze względu na ich przeznaczenie można podzielić na następujące grupy:

1.    Powłoki ochronne — stanowiące wyłącznie ochronę metalu podłoża przed korozją;

2.    Powłoki dekoracyjne — nakładane w celu poprawy wyglądu zewnętrznego powierzchni (barwa, połysk, gładkość);

3.    Powłoki ochronno-dekoracyjne — stosowane jako ochrona przed korozją z jednoczesnym nadaniem i zachowaniem właściwości dekoracyjnych powierzchni metalu podłoża;

4.    Powłoki techniczne (funkcjonalne) — stosowane w celu uzyskania określonych właściwości fizycznych lub technologicznych powierzchni, np. zwiększenia odporności na ścieranie, polepszenia właściwości elektrycznych powierzchni, poprawy lutowności, zmiany wymiarów pokrywanych części, regeneracji zużytych powierzchni, zwiększenia stopnia odbicia światła’ i połysku powierzchni, ochrony określonych powierzchni w czasie wykonywania innych procesów obróbki powierzchniowej, uzyskania grubszych warstw w galwanoplastyce itp.

Rodzaje i grubości powłok galwanicznych przeznaczonych do różnych zastosowań są w Polsce znormalizowane. Przedmiotem normalizacji są m.in. wymagania dotyczące zarówno właściwości powłok, jak i metalu podłoża przed pokrywaniem, metody badań powłok, metody badań kąpieli galwanicznych itp. Pełny w’ykaz norm z dziedziny galwanotechniki, zarówno polskich (PN), jak i branżowych (BN), a także międzynarodowych (ISO) znaleźć można w [12.13].

12.2.3.    Przygotowanie powierzchni pod powłoki galwaniczne

Proces przygotowania powierzchni wyrobów przeznaczonych do obróbki galwanicznej polega najogólniej na dokładnym jej oczyszczeniu (odtłuszczeniu) i zaktywowaniu.

Odtłuszczanie polega na usuwaniu z powierzchni metali warstw tłustych (tłuszcze, oleje itp.) oraz innych zanieczyszczeń różnego pochodzenia. Właściwy dobór rodzaju odtłuszczania zależy nie tylko od charakteru i ilości zanieczyszczeń powierzchni wyrobów, ale również od rodzaju metalu poddawanego obróbce powierzchniowej. Stosuje się następujące metody: odtłuszczanie w rozpuszczalnikach organicznych, odtłuszczanie chemiczne, odtłuszczanie elektrolityczne oraz inne specjalne metody odtłuszczania.

Odtłuszczanie elektrolityczne, przeprowadzane na ogół w roztworze alkalicznym (katodowo lub anodowo) jest ostatnim, praktycznie najdokładniejszym odtłuszczaniem przed aktywacją powierzchni. Na przykład, do odtłuszczania elektrolitycznego stali, stosuje się kąpiel o następującym składzie:

wodorotlenek sodu, NaOH    30—50    g/1

węglan sodu, Na₂C0₃    30—50    g/1

ortofosforan sodu, Na₃P0₄- 12H₂0    30 — 50    g/1

zwilżacz    0,5 -^2,0 g./l

Gęstość prądu 5-t-10 A/dm², temperatura 80h-90°C, czas odtłuszczania 3-^5 minut.

Do odtłuszczania miedzi i jej stopów stosuje się mniej stężone roztwory, mniejsze gęstości prądu i niższe temperatury kąpieli oraz krótsze czasy obróbki.

Przedmioty poddawane obróbce galwanicznej mają zwykle na swej powierzchni produkty korozji, często nawet niewidoczne dla oka; są to głównie tlenki lub zasadowe sole metalu podłoża. Nawet najcieńsza warstewka tych produktów uniemożliwia prawidłowa przeprowadzenie procesu nałożenia powłoki galwanicznej.

Proces usuwania produktów korozji z powierzchni metali, polegający na obróbce przedmiotów roztworami kwasów, kwaśnych soli lub alkaliów nosi nazwę trawienia. Trawienie można wykonać zarówno metodą chemiczną, jak i elektrochemiczną.

Do usuwania tlenków (rdzy i zgorzeliny) z powierzchni stali metodą chemiczną stosuje się przeważnie roztwór kwasu siarkowego (15-^20%) w temperaturze 40"C lub kwasu solnego (10%) w temperaturze otoczenia.

12.2.4. Schematy procesów technologicznych osadzania metali

Proces technologiczny składa się z szeregu kolejnych operacji. Ustalenie odpowiedniego procesu technologicznego osadzania powłoki galwanicznej, tj. doboru i rodzaju kolejności operacji nie jest sprawą prostą. Proces nie powinien być bowiem zbyt złożony, gwarantować jednak musi osiągnięcie podstawowego celu — osadzenie powłoki galwanicznej dobrze przyczepnej do metalu podłoża. Przykładowo, proces niklowania stali niskowęglowej przebiega zgodnie z następującym (najprostszym) schematem technologicznym:

1.    Odiłuszczanie anodowe,

2.    Płukanie w wodzie gorącej,

3.    Płukanie w wodzie zimnej,

4.    Trawienie w kwasie siarkowym lub solnym,

5.    Płukanie w wodzie bieżącej,

6.    Niklowanie galwaniczne,

7.    Płukanie odzyskowe,

8.    Płukanie w wodzie zimnej,

9.    Suszenie.

Po osadzeniu metalu kontroli podlega w'ygląd zewnętrzny i grubość nałożonej powłoki niklowej, ewentualnie przyczepność i odporność korozyjna.

12.2.5. Galwaniczne osadzanie ważniejszych powłok metalowych

Powłoki galwaniczne osadza się zwykle w cienkich warstwach o grubości od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów'. Technologia galwaniczna umożliwia nadanie powierzchni wyrobów — najczęściej wykonanych ze stali węglowej lub z miedzi i jej stopów cech metali szlachetnych lub półszlachetnych.

Obecnie osadza się galwanicznie wiele metali, poczynając od cynku, poprzez metale półszlachetne (np. nikiel), do metali szlachetnych, głównie złota stosowanego w postaci powłok technicznych w przemyśle elektronicznym i elektroniki półprzewodnikowej. Osadzać można galwanicznie również stopy metali. Przykładem mogą być stopy cyny z ołowiem, stosowane powszechnie w produkcji obwodów drukowanych.

Cynkowanie

Galwaniczne powłoki cynkowe są najczęściej stosowane do ochrony żeliwa i stali przed korozją. Szczególnie duże ilości cynku zużyw>a się do pokrywania taśm, drutów i blach (m.in. chassis odbiorników' radiowych, telewizyjnych i innej aparatury elektronicznej).

Do cynkowania wyrobów' stosuje się obecnie kąpiele slabokwaśne lub alkaliczne, rzadziej alkaliczno-cyjankowe. Z kąpieli tych osadzać można powłoki cynkowa o wysokim połysku. Przykładem kąpieli do osadzania tego rodzaju powdok na wyrobach ogólnego stosowania jest elektrolit alkaliczny typu LIPOL, zawierający 10 g/1 cynku oraz 100 g/1 wodorotlenku sodu z dodatkiem wybłyszczaczy o nazwie ALCA-NB (dodatki do kąpieli galwanicznych wytwarza i dostarcza Spółka GALW-IMP. niektóre rówmież Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie).

Do cynkowania wyrobów o bardziej złożonych kształtach stosuje się kąpiele slabokwaśne. W ostatnich latach coraz częściej osadza się bezpośrednio z tych kąpieli powłoki błyszczące. Przykładem słabokw'aśnej kąpieli do osadzania powłok z lustrzanym połyskiem może być elektrolit o składzie [12.11]:

75 g/1

200 g/1

25 g/1

25 — 30 ml/1 2-4 ml/1

chlorek cynku, ZnCl₂ chlorek potasu, KC1 kwas borowy, H₃B0₃ dodatek PCL-NM dodatek PCI.-BM

i parametrach pracy: pH 4,5 — 5,6, temp. 18-p30°C, gęstość prądu 2 — 6 A/dm².

Poradnik inżyniera elektryka tom 1