Локальная гальваника - восстановление металлических поверхностей

        Изготовление и испытание электролитов представляет из себя довольно сложный и интересный процесс. На создание и испытание определённого раствора зачастую уходят месяцы кропотливой работы. Процесс доводки продолжается и после выпуска электролита в серийное производство по результатам реальной эксплуатации (производится так называемая тонкая настройка по требуемым параметрам), обычно вносятся одна-две небольшие корректировки в концентрацию компонентов растворов. Все работы производятся согласно технологической карты разработанной и принятой в нашей компании.

       Разработка начинается с выработки технологического задания, где закладываются  требуемые характеристики получаемого покрытия и режимов электроосаждения. После этого производится изучение доступных материалов по данному вопросу (книг, статей и патентов) и решается вопрос: на базе какой соли металла и химических добавок будет производится электролит. Количество необходимых химических веществ для технологии локального нанесения гальванических покрытий, на данный момент, приближается к 50 наименованиям. Далее производится проверка на соответствие требуемым характеристикам электроосаждения (основной упор на качество осадков и скорость нанесения) при максимально допустимом режиме работы и делается заключение о возможности дальнейшей отработки раствора или его отбраковки. При положительном решении раствор подвергается дополнительной корректировке с проверкой основных электрохимических характеристик на каждом этапе. Некоторые электролиты имеют серьёзные преимущества, но довести до серийного производства их не получается и при поступлении новой технической информации о составах и методах мы возвращаемся к решению данных задач.

     При разработке новых составов приходится учитывать множество факторов, основные из которых:

• совместимость химических веществ в растворе (отсутствие химических реакций между ними);

• гидролиз веществ под действием растворителя;

• устойчивость комплексов в электролите со временем;

• соблюдение технологии производства для получения необходимых комплексов;

• сохранение электрохимических характеристик в заданном диапазоне.

    Технологические растворы для технологии локального нанесения гальванических покрытий существенно отличаются от электролитов для традиционной гальваники. Основные различия в применении высоких концентраций основных солей металлов и специальных буферных добавок для сохранения основных электрохимических характеристик в необходимом диапазоне. Благодаря этому появляется возможность  применения высокой плотности тока (в 4-50 раз превышающую аналогичную для ванновой гальваники) и соответственно растут скорости осаждения.

     Электролиты для разных этапов технологии подвергаются дополнительным, в соответствии их назначениям, проверкам. Для «Ni-bonding»-это проверка на отсутствие подгорания и прокрытие углов оклеек малой площади, для «Cu-alkaline»-это отсутствие контактного выпадения меди из раствора на свежеосаждённый никель, для «Cu-acid»-это сохранение качества получаемого покрытия до полной выработки раствора, для «Ni-alkaline»-это получение качественных осадков большой толщины. В соответствии с полученными данными проводятся корректировки растворов по наименованию и количеству комплексообразователей и основных солей.

      Разработка электролитов для технологии локального нанесения гальванических покрытий (локальной гальваники)-  сложная техническая и творческая задача, с которой сотрудники нашей компании с успехом справляются.

 

    Восстановление антикоррозионных свойств покрытий, нанесённых при помощи технологии локального нанесения гальванических покрытий, является сопутствующей задачей при проведении ремонтных работ.

    Существует три вида защитных покрытий:

• покрытия, обеспечивающие электрохимическую защиту металла изделия, за счёт более низкого электрохимического потенциала слоя (цинк, кадмий, цинк-никель, цинк-железо и др.);

• покрытия, обеспечивающие защиту металла за счёт отсутствия сквозных пор (это характерно для основного состава технологии локального нанесения гальванических покрытий);

• покрытия, обеспечивающие защиту металла изделия за счёт гальванического формирования слоёв с различными электрохимическими потенциалами для локализации коррозионных процессов на поверхности финишного покрытия (биникель, триникель, силникель).

      Так как по технологии локального нанесения локальных покрытий, в первую очередь, идёт восстановление геометрических и износостойких характеристик, то антикоррозионная защита осуществляется за счёт отсутствия сквозных пор. Промежуточный подслой никеля, толщиной 2,5 мкм, имеет много пор за счёт процесса подготовки поверхности и выделения на катоде, в процессе электролиза, большого количества водорода, ввиду специфики процесса. Эти поры перекрываются последующим слоем меди из щелочного электролита. Толщина слоя меди, при этом процессе – 10 мкм, этого достаточно при грамотной подготовке поверхности детали к проведению ремонта. Для ванновой гальваники достаточной толщиной покрытия из щелочного электролита, для перекрытия пор, является – 5 мкм.

    Из существующих электролитов "Цинк-высокоскоростной-Тс"  и "Цинк-железо-Тс" можно нанести антикоррозионные покрытия на детали из чугуна и нелегированных сталей. Покрытия из этих электролитов обеспечивают антикоррозионную  электрохимическую защиту покрываемого изделия. Процесс подготовки изделия должен включать в себя:

• операцию обезжиривания;

• операцию травления поверхностного слоя (для растворения толстой оксидной плёнки);

• операцию очистки от продуктов травления (на чугуне выделяется большое количество графита);

• операцию декапирования поверхности (это необходимая операция для обеспечения качественной электрохимической антикоррозийной защиты, потому что некоторые электролиты цинкования имеют удовлетворительную адгезию к тонким оксидным плёнкам, образующимся после операции очистки от продуктов травления).

     Количество железа или никеля в электролитах цинкования,  для обеспечения антикоррозионной защиты, не должно превышать 10% от количества цинка в растворе. Это обусловлено увеличением электрохимического потенциала покрытия за счёт этих добавок. Железо и никель добавляются для увеличения механической прочности получаемого покрытия. Цинковые покрытия хорошо устойчивы только при обычных атмосферных условиях – в кислой или щелочной среде они интенсивно растворяются.

     Нанесение многослойных антикоррозионных покрытий (биникель, триникель), по технологии локального нанесения гальванических покрытий, возможно одноразово из-за смешения слоев на краях соседних оклеек и соответственно очерёдности формирования слоёв никеля из различных электролитов. В ванновой гальванике для формирования различных слоёв используются различные добавки в стандартный электролит,  для локального применения существует технологический раствор,  из которого выпадают осадки с необходимыми примесями серы.

      Наиболее перспективным, для применения по технологии, является силникель: первоначальное покрытие композиционным слоем с матрицей в виде никеля  и финишное – тонкий слой хрома. Благодаря включениям мелкодисперсных частиц на поверхности финишного хромового покрытия образуется пористая структура, на которой локализуются коррозионные процессы.

     Как уже указывалось, антикоррозионная защита является сопутствующей задачей для локальной гальваники, но она требует грамотного применения  различных электролитов для получения необходимых антикоррозионных свойств покрытий

       В нашей компании прорабатывался вариант применения микродуговой сварки для ремонта стальных поверхностей. Для этого был произведён подбор необходимого оборудования, но серьёзным препятствием для применения по ремонту цилиндров печатных машин и валов каландров стал тот факт, что подавляющее большинство ремонтируемых цилиндров печатных машин сделаны из чугунов различных марок. Сварка чугуна представляет из себя процесс с применением прогрева детали для формирования необходимой структуры и уменьшения напряжений, возникающих в зоне термического влияния из-за неравномерного нагрева детали в месте сварки. Без температурного прогрева и отпуска чугунной детали возможно возникновение трещин в зоне термического влияния сварного шва даже без приложения внешней нагрузки. Неравномерный прогрев печатных, офсетных и формных цилиндров автоматически приводит к температурным деформациям, а для некоторых покрытий с низкой адгезией, типа газодинамического напыления, к отслоению. По нашему мнению, применение микродуговой сварки возможно для проведения предварительного ремонта поверхностей  штоков гидроцилиндров, а на финишном этапе, для выравнивания и придания износостойких свойств покрытия – технологии локального нанесения гальванических покрытий.

    Специалисты из ДИМЕТа показали, что с применением технологии газодинамического напыления возможен локальный  ремонт поверхностей цилиндров печатных машин и валов каландров с ограничениями, но долговечность такого ремонта незначительна по двум причинам:

• низкой адгезии, получаемого покрытия, по сравнению с гальваническим нанесением;

• невысокой износостойкости получаемого покрытия.

Данная технология подходит для удовлетворительного ремонта некоторых дефектов валов печатных машин и каландров с применением дополнительных технических приёмов.

      Существенным преимуществом технологии локального нанесения гальванических покрытий являются :

• отсутствие необходимости прогрева детали – процесс ведётся при комнатной температуре;

• высокой адгезии получаемого покрытия;

• отсутствие неблагоприятных факторов, таких как: необходимость защиты печатной машины от песка, абразивных материалов и побочных продуктов сварки.

       Существует ещё один метод ремонта валов печатных машин и поверхностей без нагрева - это восстановление нанесением композиционного материала. Данный метод актуален для ремонта валов с керамическим покрытием и может применяться с ограничениями.

 

      Заказчик сам выбирает какими методами производить восстановление цилиндров печатных машин и валов каландров. На страницах нашего сайта указаны технологические ограничения проведения ремонтно-восстановительных работ по технологии локальной гальваники и заказчик обязательно уведомляется об этом.