Успехи гальванотехники.
Обзор мировой специальной литературы
за 2004-2005 годы

7. Обработка поверхности алюминия и магния.

Снизить использование Cr(VI) при обработке поверхности алюминия можно с помощью уплотнения в горячей воде, травления с применением редокс-реакции Fe(II)/Fe(III), анодирования в растворе хромовой кислоты с образованием дуплекс-слоя и коррозионной защиты с помощью цинкпигментированных лаков [27]. При предобработке перед лакированием рекомендовано использовать фосформолибденовую кислоту, обработка в которой повышает стойкость к подпленочной коррозии [186, 590, 746].

В [400] проведено сравнение предобработок поверхности Al перед анодированием в кислых и щелочных средах. При травлении Al и Zn в смеси H₂SO₄ и HF концентрация HF не должна быть больше 1000 мг/л. Тогда ускоренные коррозионные испытания лакированных деталей не дают отрицательных результатов [472]. В ваннах анодирования быстрый отвод тепла достигается с помощью барботажа пузырьками воздуха [591]. Методы анализа поверхности анодированного алюминия изложены в [592], коммерческие способы обработки поверхности Al и Mg в [626], а механизм травления исследован в [747].

Для декоративной обработки в [108, 109] применяли двухступечатое анодирование, согласно которому после расширения пор в них осаждаются различные металлы, окрашивающие анодированный слой в разные цвета. Коэффициент отражения света (до 98%) в LCD- и LED-дисплеях достигается за счет дополнительной обработки анодированного слоя методом PVD [185]. Расширение пор в анодированном слое при двух ступенчатом анодировании с последующим окрашиванием необходимо для того, чтобы поры по всей высоте могли заполняться окрашивающим металлом [534]. Исследование более 10 типов окраски анодированного слоя с применением азосоединений показало, что во всех случаях уплотнение в растворах ацетата никеля приводит к улучшению свойств анодного слоя [535].

Для функционального применения интересными являются покрытия, полученные анодно-искровым методом [346, 471], свойства которых зависят от легирующих компонентов основного материала [536]. Высокая твердость при твердом анодировании достигается с помощью органических добавок [747]. Низкая коррозионная стойкость анодированных изделий автомобилей в щелочных растворах (например, в моющих растворах) зачастую связана с включением в слой сульфатов: в [470] рекомендовано длительное выщелачивание в воде. Нанесение покрытий с помощью лазерного наплавления в ремонтных щелях осуществлялось в [681],

О дальнейших проектах в области обработки поверхности Al сообщалось на 40-летнем юбилее Боннского Исследовательского Института (ныне фирма «Hydro-Aluminium Deutschland GmbH») [345] и в обзоре [627].

Магний можно пассивировать с помощью слоя из гидроксида селена, который образуется при обработке магния в растворах перекиси водорода с помощью редокс-реакции Ce(II)/Ce(IV) [187]. Методы анодирования Al только условно пригодны для анодирования магния. В [624] развивается метод толстослойного оксидирования под лак.

8. Различные методы обработки поверхности.
8.1. Конверсионные слои.

При пассивировании гальванически осажденных Zn-покрытий большой интерес проявляется к работам, направленным на замену процесса хроматирования на основе запрещенного Cr(VI). В настоящее время лучшей заменой является желтое толстослойное пассивирование в растворах на основе Cr(III), которое обеспечивает желаемую коррозионную стойкость при разрешенной минимальной концентрации Cr(VI) в слое, однако, с большшими технологическими издержками [18, 625]. Поэтому идет поиск других возможностей замены [715]. Уже практически испытан вариант пассивирования с включением в пленку наночастиц SiO₂ [529], а также другие варианты, именующиеся как микрослойные системы (Mikroschicht-systeme) [464]. Для контроля процесса хроматирования в [398] предложено вместо долговременных испытаний в солевом тумане использовать метод, основанный на измерении шумов тока.

При пассивировании алюминия в растворах на основе Cr(III) получаются тонкие слои, свойства которых можно контролировать с помощью импедансной спектроскопии [839]. Методы обработки алюминия в растворах, не содержащих хрома, описаны в [98]. «Белую жесть» с тонким Sn-покрытием можно электролитически пассивировать в растворах солей на основе Cr(III) [271]. Механизм защитного действия хроматных слоев, полученных при обработке в растворах на основе Cr(VI), выяснен в [141].

Главной проблемой при фосфатировании является обработка в одном растворе изделий, в которых присутствуют одновременно сталь, Al и Zn, особенно, это относится к изделиям в области автомобилестроения. С помощью турбулентного потока можно на Al получать компактный фосфатный слой, обогащенный Al, если использовать в растворе добавку фторидов в форме криолита, являющейся комплексообразователем для Al [195, 270].

Требования к фосфатированию перед лакированием изложены в [150], а улучшение коррозионного поведения фосфатных слоев, полученных при фосфатировании в щелочных растворах, отмечено в [337]. Растворители для удаления фосфатных слоев описаны в [338]. При фосфатировании изделий с большой поверхностью используется струйный метод или фосфатирование в парообразном состоянии [399]. При фосфатировании электропроводящих соединений из Cu, Ni и легированных сталей возникают макроэлемленты, ускоряющие образование фосфатного слоя [463]. Коррозионные исследования в щелочных растворах, имитирующие условия нахождения стальной проволоки в бетоне, показали, что кристаллические слои устойчивее аморфных [586]. Результаты сравнительных исследований коррозионного поведения различных фосфатных слоев приведены в [741].

Применение и технология щелочного воронения описаны в [269], а способ окрашивания титана в черный цвет в [740].

8.2. Струйное напыление металлов, горячее цинкование, плазменная обработка, диффузионные покрытия, PVD/CVD, эмалирование.

При струйном напылении металлов при низких температурах твердые частицы металла сначала ускоряются в потоке газа, а затем тормозятся у поверхности матрицы, образуя покрытие [20, 413, 742]. Такой процесс нанесения покрытий за счет высокой кинетической энергии осаждаемых частиц называется и кинетической металлизацией [24]. Преимущество этого метода состоит в том, что «выпущенные из пращи» частицы не окисляются.

В [22] изучено влияние условий осаждения на свойства фазы Fe-Al-Zn, возникающей при горячем цинковании. В [21] описан способ цинкования труб длиной до 7 м, а экономящая рабочее пространство установка разработана в [25, 532]. Сцепление со стальной лентой улучшается, если уменьшить окисление легирующих составляющих с помощью специальной термообработки [340]. Слой Mg, напыленный на Zn_покрытие, заменяет хроматную пленку, полученную при хроматировании в растворах на основе Cr(VI) [352]. Возможности снижения образования шлаков на поверхности изучены в [341], влияние структуры субстрата на свойства Zn-покрытий в [343, 344], а условия оптимизации, собственно, процесса осаждения в [350].

Новая добавка для улучшения сцепления Zn-покрытий с основой при механическом методе нанесения разработана в [23]. И хотя этот метод цинкования дороже обычных методов, часто незаменим при цинковании деталей из высокопрочных материалов [190, 686]. Диффузионные покрытия, полученные с помощью нитрирования и борирования, значительно улучшают поверхностные свойства Ti [34].

Обработку чувствительных изделий из пластмасс в [36] рекомендовано проводить в холодной плазме, а в [121] с помощью плазмы получали стеклоподобные полимерные покрытия. Стойкие к царапанию покрытия, полученные методом плазменной CVD, могут заменить стойкие к царапанию лаковые покрытия на полимерных деталях в автомобилях [207, 414, 482, 542] и функциональные покрытия на инструментах из быстрорежущей стали [208, 760].

Эмалевая поверхность становится химически устойчивее, если эмалевое покрытие нанесено золь-гель-способом с включением в него частиц оксидов Ti или Si [101, 191] и становится стеклообразным при модифицировании с удалением из покрытия щелочей [107]. Нанокристаллические эмалевые покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью [351]. Эти покрытия могут быть использованы для разработки новых методов трехразмерной печати [273, 531] и декорирования [342]. Технологию нанесения можно улучшить с помощью новых методов исследований и расчетов [106, 533, 623, 744]. Различные возможности механизации при струйном нанесении покрытий могут быть осуществлены с помощоью роботов [750]. Эмалированная арматура из литья соответствует необходимым требованиям [99].

PVD-покрытия (вакуумное напыление), обзор о которых сделан в [120], могут быть более износо- и температуростойкие, если они состоят из наноразмерных частиц карбидов металлов [205, 412]. Сантехническая арматура получается более износостойкой и декоративной, если PVD-покрытие наносить на промежуточный подслой из гальванически осажденной системы покрытий «блестящий Ni/Cr» [206]. Другие различные области применения PVD-покрытий освещены в [596, 757, 759, 763], а методы осаждения в [758, 762].