Успехи гальванотехники.
Обзор мировой специальной литературы
за 2005-2006 годы

8. Различные методы обработки поверхности
8.1 Конверсионные покрытия

Самой актуальной проблемой в области получения конверсионных покрытий является запрет хрома (VI), прежде всего это касается процессов хроматирования цинка и его сплавов. Однако технологии с использованием растворов, из которых получают покрытия, сравнимые с хроматными по защитной способности, являются значительно более дорогостоящими [100, 157, 676]. Проблемными являются резьбовые соединения, поскольку различная твердость и коэффициенты трения бесхромовых покрытий не обеспечивают выполнение требуемых функций, и большинство таких соединений необходимо проверять с помощью специально разработанной компьютерной программы [761]. Ведутся дальнейшие разработки, помимо уже известных, кобальтсодержащих электролитов для получения толстослойных покрытий, а также фосфорсодержащих электролитов для черного хроматирования с дополнительным верхним слоем покрытия (Topcoat) [743]. Плазменные полимерные покрытия на основе кремнийорганических и фосфорсодержащих мономеров образуются на поверхности цинка в виде очень тонкого нанослоя, которым заменяют применявшиеся до сих пор конверсионные покрытия, особенно при последующем лакировании нанопленки [180]. Аналогичным образом для последующей обработки подходит метод SAM (self-assembled monolayer – самоорганизующиеся монослои), а образовавшийся ранее полимерный слой служит для улучшения адгезии [485]. Ведутся поиски способов обработки после горячего цинкования без применения хрома (VI) [197]. Между тем имеется опыт применения на практике очень сложного оборудования для бесхромового пассивирования деталей массового производства [40].

Сообщается о замене фосфатных покрытий, прежде всего функциональных. Так, получение железофосфатных пленок при волочении заменяют методом нанесения полифосфатных покрытий при комнатной температуре [26, 631, 406]. Перед лакированием вместо железофосфатных покрытий применяют нанопленки толщиной от 10 до 30 нм, получаемые при низких температурах напылением, либо окунанием [273, 471, 487, 545]. Авторы [560, 561] исследовали электролит, содержащий фторид и ванадат циркония, использование которых позволяет экономить электроэнергию.

Наблюдения в течение длительного времени показывают, что фосфатные покрытия на основе марганца подходят для таких сильно нагруженных деталей, как соединительные муфты (втулки, раструбы) протяженных трубопроводов (коммуникаций) [27]. Можно продлить срок службы растворов фосфатирования, если образующийся шлам удалять центрифугированием [468]. Следует отметить, что при электролитическом фосфатировании не образуется шлама [101]. Сообщается о промышленном получении железофосфатных покрытий без сточных вод [613]. В работе [728] описаны новые технологии травления и пассивирования нержавеющей стали.

8.2 Эмалирование, горячее цинкование, PVD/CVD-покрытия, диффузионные пленки, металлизация напылением

Благодаря гладкости и твердости эмалированных поверхностей растет интерес к применению их в технике [745], а также в архитектуре [489]. Разработана эмаль с диэлектрическими свойствами, улучшающая полезные свойства кухонной посуды (блюд), в том числе для гриля [633]. В технологии эмалирования появился новый способ расчета цветовых рецептур [28]. Предварительная обработка влияет на качество эмали [102]. В частности, пескоструйная обработка с последующим оксидированием улучшает сцепление эмали с литыми изделиями [158]. Химическая стойкость эмалированных поверхностей, в том числе в щелочной среде, усиливается после обработки в парах хлорида алюминия [488]. На поврежденные эмали наносят нанопленки [309]. В обзоре [244] сопоставляются DIN- и другие нормы для эмалирования.

Горячее цинкование является важнейшим способом защиты от коррозии не только в строительном деле, но и находит применение в автомобилестроении [409]. К отрицательным сторонам этой технологии относятся проблемы энергосбережения или регенерации энергии, которые пытаются решить, например, путем изоляции или применения рубашек на ванны [31, 408]. В работе [744] исследовали влияние состава покрываемого металла на процесс горячего цинкования, в особенности примесей кремния и фосфора в стали.

Что касается PVD/CVD-методов, то плазменные покрытия режущих кромок инструментов, шестерен и др. деталей можно усовершенствовать с учетом требований настоящего времени [49]. Для этого, а также для активирования поверхности пластмасс и дальнейшего применения разработан новый источник плазмы [48, 182]. Авторы [262] занимались изучением потоков энергии в плазменных методах обработки поверхности. Для получения люминофоров применяется порошковое напыление в атмосферной плазме [692]. При взаимодействии хромсодержащих покрытий с газообразным азотом образуются чрезвычайно износостойкие PVD-хром-нитридные покрытия [379]. Для предотвращения окисления титан-алюминиевых покрытий на них наносят толстый слой алюминия после фторирования поверхности [405]. Для инструментов, снимающих стружку, применяют твердосплавные нанопленки (например, AlTiN), получаемые методом плазменного напыления [640]. Особенно устойчивы к коррозии ленты (полосы), оцинкованные либо электролитическим способом, либо горячим цинкованием, и покрытые пленкой диоксида кремния PVD-методом [693]. CrAlNi-покрытия со специальным смазочным маслом улучшают трибологические свойства шестерен [694, 698]. Пленки дисульфида молибдена с повышенным блеском могут быть использованы в космической отрасли [696]. При сравнении стоимости различных методов нанесения покрытий на обода автомобильных фар было обнаружено, что дешевле всего обходится получение металлических покрытий осаждением из паровой фазы с последующей плазменной обработкой для получения защитного слоя [112, 179, 181].

В работе [564] исследовали фазовый состав легированного никелем цинкового покрытия при диффузии корунда. Представлена модель диффузии углерода в процессе газового науглероживания [246]. В [183] моделируются процессы при азотировании стали. В работе [373] исследовали метод термического нанесения поверхностного слоя при помощи лазера, преимуществом этого способа являетcя возможность селективной обработки. Азотированные в газовой фазе твердые хромовые покрытия обладают высокой твердостью и износостойкостью [504]. Авторы [506, 565] изучали процесс закалки (упрочнения) и резки при помощи лазера.

Описан взгляд на применение различных металлических покрытий, получаемых металлизацией напылением, для защиты от коррозии [308], а также на вакуум-плазменное напыление тугоплавких металлов [378].

8.3 Органические покрытия

В различных публикациях по данной теме прослежено влияние типа лака и его состава на стойкость и другие свойства лаковых покрытий, а также на способ их применения [56, 59, 120, 186, 188, 192, 194, 195, 200, 245, 267, 268, 269, 291, 339, 340, 434, 437, 586, 587, 593, 594, 603, 710]. Для обеспечения особенно хорошей стойкости к погодным условиям получен порошок для порошкового покрытия на основе фторполимера [54]. Сравнительные исследования показали, что нанопигменты обеспечивают наилучшую защиту от коррозии [55].

Что касается собственно процесса лакирования, то в этой области большое внимание уделяется проблемам рентабельности в случае крупных деталей [51, 316], при электростатическом лакировании [109, 189, 334, 436]. Обсуждается улучшение экономичности при уменьшении стоимости продукции, достигаемой путем точного дозирования и смешивания [52], а также при общей оптимизации процесса [270, 382, 497] и оптимальном размещении аппликационных устройств [190, 709]. В гальванических цехах заводов практичнее использовать тубы, чем пистолеты-распылители [57]. В [106, 110] предложены меры по упрощению процесса лакирования. Для управления и моделирования технологического процесса предложено специальное отраслевое программное обеспечение [321, 516], причем управление зачастую осуществляется непосредственно роботами [589]. Некоторые публикации посвящены изучению проблем электролитического нанесения покрытий [58, 114, 249, 279, 433, 585]. Обсуждаются качество и его контроль при лакировании [193, 264, 265, 272, 333, 336, 349, 417, 432, 435, 523, 592, 643, 645, 647, 650]. При нанесении покрытий распылением важна правильно организованная фильтрация [46, 271, 329], причем пластмассовые детали лакируют в импульсном режиме (периодическая подача) [184]; обработка крупных деталей имеет свои особенности [129], для защиты от коррозии применяют многослойные напыляемые покрытия [381].

Расход воздуха и скорость потока, наряду с другими параметрами, определяют качество продукции и рентабельность при нанесении покрытий распылением [521, 554, 584]. Особенно экономично получение спеченных покрытий помещением деталей в расплавленный под воздействием тока слой порошка [522]. Разработан новый метод, позволяющий количественно определять важнейшие свойства поверхности перед напылением [590]. Для декоративных поверхностей различного внешнего вида имеются специальные виды порошков [644].

Описаны сложности и новинки при высушивании или обжиге лазером [118], ультрафиолетовыми лучами [185, 187, 430, 512, 703, 704, 706, 707] и облучением в ближней инфракрасной области [330, 335, 499, 759]. Удаление лакового покрытия рентабельно осуществлять с помощью лазера [115], но можно также использовать химические реагенты [116], струйную [331, 468] либо влажную [511, 626] обработку. В работе [649] сравниваются различные методы съема лаковых покрытий, в том числе криоскопические.

Что касается применяемого оборудования, то описаны модульные гибкие установки для малых и средних предприятий, а так же для производства специальной продукции [38, 117, 119, 498], импульсные устройства (Tipps) для недорогого лакирования мелких деталей массового производства [113, 314], для оптимизации установок [41, 197], для требуемой (на заказ) вентиляционной системы [53] и для обслуживания установок. Сообщается об особенностях применения роботов и их возможностях [266, 700, 702, 708]. Кроме того, предложена концепция автоматизации производства [701].