Вопрос.
В отрицательной рецензии на книгу Гамбурга Ю.Д. «Гальванические покрытия. Справочник по применению», опубликованной в журнале «Гальванотехника и обработка поверхности» № 3 2006 г. автор, в частности, критикуется за то, что не объясняет, как загружать детали в ванну под током. Расскажите, как это можно сделать на практике.
Ответ.
Загрузка деталей «под током» в ванны гальванопокрытия
В гальванотехнике при нанесении покрытий в некоторых случаях необходимо загружать детали в ванну покрытия под катодным потенциалом («под током»). В этом случае ток подводится к подвеске с деталями с помощью гибкого провода на тот период времени, когда детали начали погружаться в рабочий раствор, но штанга с подвеской ещё не коснулась опоры катодной шины, подключенной к выпрямителю. Такая необходимость возникает, в частности, при нанесении покрытий на металлическую основу, склонную к пассивации, например, при покрытии металлов группы железа. (Явление пассивации металлов подробно освещено в различной научно-технической литературе и в монографиях, посвященных изучению поверхностных процессов коррозии металлов.)
Обычно покрываемые детали непосредственно перед нанесением покрытия подвергаются операции «активация поверхности». Активация обеспечивает прочность сцепления наносимого металла с металлом основы.
Для активации достаточно кратковременное погружение деталей в слабые растворы соляной или серной кислоты.
Однако, в многопозиционных ваннах может наступить пассивация покрываемого металла непосредственно в ванне покрытия при кратковременном нахождении деталей без тока во время погружения и извлечения из ванны подвесок с деталями, или при случайном прерывании тока в процессе осаждения покрытия. В позициях «загрузка-выгрузка» детали попадают в зону действия электрических полей от уже загруженных подвесок и находящихся под напряжением и током от основного выпрямителя. Это приводит к возникновению биполярного эффекта, при котором на участках деталей, обращенных к аноду, возникает катодный потенциал. Соответственно участки деталей, обращенные к катоду (к ранее загруженным деталям), поляризуются анодно. Анодная поляризация может привести к локальной пассивации покрываемой поверхности и, как следствие, к последующему шелушению, непрокрытию или даже к отслоению нанесенного покрытия.
Рис. Схема многопозиционной ванны покрытия.
Для компенсации биполярного эффекта подвески с деталями в позициях «загрузка-выгрузка» необходимо поляризовать катодно от вспомогательного выпрямителя, например, с помощью гибкого токопровода (см. рис.). Гибкий провод подсоединяется к участку катодной шины, перемещаемой «вверх-вниз» в позициях «загрузка-выгрузка». Анодный провод от вспомогательного выпрямителя подключают к общей анодной шине ванны. В процессе погружения подвесок в электролит детали находятся под небольшим катодным током от вспомогательного выпрямителя.
После полного опускания подвесок с деталями в электролит, подвижный участок катодной шины замыкается на стационарный участок шины, запитанной от основного выпрямителя. В последующий момент все рычаги сдвигаются на один шаг, освобождая место для загрузки следующих подвесок. В конце ванны, соответственно, подвески синхронно извлекаются из ванны и перемещаются в позицию ванны промывки.
Величина поляризующего тока подбирается экспериментально в зависимости от вида покрытия и составляет обычно 10-50% от рабочего тока на подвеску.
Приведём пример использования техники «загрузки под током», характерной для нанесения многослойного декоративного никель-хромового покрытия в одной установке:
- После нанесения блестящего никелевого покрытия во избежание пассивирования, подвеска с деталями должна извлекаться из ванны под катодным током. В противном случае при последующем хромировании может иметь место локальное «непрокрытие» и шелушение хромового покрытия;
- Также поступают, когда никель наносят последовательно в два или три слоя из ванн различного состава. Перегрузка деталей из ванны в ванну должна производиться аналогичным способом;
- Погружение никелированных деталей в ванну хромирования также должно производиться под поляризующим током. При этом, если поляризующий ток недостаточен для компенсации биполярного эффекта, возможно «непрокрытие» деталей. С другой стороны, избыточный ток может привести к «подгару» хрома на нижней кромке деталей, которая первой касается электролита и слоя защитной пены, применяемой обычно для уменьшения вредных выделений в атмосферу при хромировании. Оптимальная величина поляризации (тока) подбирается опытным путем.
В других случаях, например, при хромировании медных или латунных деталей при опускании их в электролит хромирования возникает опасность подтравливания, растворения меди и попадания в хромовый электролит вредных ионов меди. Для предотвращения возможности подтравливания и появления в электролите ионов меди необходимо создать такие условия, при которых покрываемые медные изделия уже при первоначальном контакте с электролитом находились под током.
Примером может служить хромирование цилиндрических валов с медным покрытием, применяемых в глубокой печати. Процесс осуществляется следующим образом. Валы монтируются в ванне, не заполненной электролитом. Затем включается программа, по которой электролит в течение 1,5 мин. заполняет ванну. При этом на ванну подается минимальное напряжение (<5В) для предотвращения травления хромовым электролитом тщательно отполированных медных валов. После заполнения ванны электролитом напряжение повышается до необходимого значения. Как правило, процесс хромирования валов для глубокой печати ведется в стандартном электролите при 50 -
В качестве другого примера, показывающего пути предотвращения подтравливания, можно привести особенности технологии хромирования, применяемой в полиграфии, где хромовые покрытия наносят на медь для придания покрываемым изделиям большей твердости. В офсетной печати на стальные пластины, покрытые слоем меди, обычно наносят хромовое покрытие толщиной 1 мкм. Медненые пластины погружают в электролит хромирования под минимальным напряжением, которое после полного погружения пластин повышается до необходимого значения. Хромирование ведут в электролите стандартного состава при температуре 38 -
