Процесс металлизации поверхностей – это метод нанесения на наружную поверхность детали металлического слоя, который придает обработанной поверхности иные физические, химические, механические свойства. Они могут значительно отличаться от свойств основного материала. Нанесенное покрытие используется для повышения коррозионной, эрозионной, механической стойкости, декоративной отделки и прочего.
Металлизация
Нанесение металлического слоя на металлизируемую поверхность различается методом сцепления и делится на две группы (классификация металлизации):
- механическое сцепление (за счет адгезии);
- связи между металлами:
- диффузия на границе двух поверхностей;
- диффузия всего покрывающего слоя.
Содержание
- Технологические особенности металлизации
- Применение
- Виды металлизации
- Вакуумная металлизация
- Газовая металлизация
- Цинкование
- Вам также могут быть интересны статьи:
Технологические особенности металлизации
Технология металлизации производится в следующих состояниях:
- в холодном состоянии;
- в нагретом состоянии;
- диффузией.
Такому способу обработки как металлизация могут подвергаться изделия, изготовленные из металла, любого вида пластика, древесины, стекла, гипса, бетона и прочих материалов. Самый распространенный способ нанесения покрытия в домашних условиях — это напыление. Материалы, предназначенные для проведения процесса, можно найти в магазинах. Обычно они продаются в баллонах под давлением с распылителем.
Диффузионный способ покрытия – это процесс, во время которого происходит насыщение поверхности детали легирующими элементами. В качестве легирующих элементов широко используются хром (Cr), алюминий (Al), цинк (Zn), кремний (Si), медь (Cu) и множество других.
Защитный слой на металлизированных деталях можно получить:
- в жидкой среде;
- в газовой среде;
- с использованием твердых компонентов.
Нанесение покрытия металлизацией в холодном состоянии или в нагретом до незначительной температуры, характерно для первой группы и подгруппы 2а. Во время протекания цикла происходит изменение размеров детали на толщину нанесенного слоя металлов или их сплавов.
Для подгруппы 2б характерно насыщение поверхностного слоя методом диффузии при высоких температурах. Во время обработки происходит образование сплава, а размеры практически не отличаются от заданных.
Применение
Металлизация используется для изменения характеристик обрабатываемого изделия. После того, как нанесли слой металла или сплава, деталь получает дополнительную стойкость к высоким температурам, коррозии, износу, эрозии. Кроме этого нанесенный слой может служить для защиты и декоративного оформления готового изделия. С помощью металлизации производится восстановление изношенных деталей.
Поверхность детали после металлизации
Области применения:
- Электромашиностроение. Электротехнические компоненты необходимы в любой из отраслей промышленности. Их необходимо защитить от изнашивания, обеспечить точный уровень электрической проводимости. Покрытие металлизация используется при изготовлении:
- микроволновых схем;
- электродов конденсаторов;
- микроволновых отражателей;
- катушек индукции;
- керамических резисторов;
- валов двигателей.
- Транспортная промышленность. Нанесенный слой обеспечивает эксплуатирующимся деталям защиту от коррозии, механического воздействия, повышенной температуры. Методом покрытия пользуются при изготовлении:
- поршней
- компрессионных колец;
- распредвалов;
- стопорных колец;
- полуосей;
- тормозных дисков;
- вытяжных вентиляторов;
- гидроцилиндров;
- теплоотводов;
- шасси;
- глушителей;
- деталей двигателей;
- деталей коробок скоростей.
- Авиационная и космическая промышленность. Термическое напыление обеспечивает термостойкость, коррозионостойкость, сопротивляемость трению. Напыляют на:
- детали двигателя:
- роторы;
- лопатки турбин;
- лопатки компрессоров;
- камеры сгорания;
- сопла;
- детали механизмов руля и управления крыльями;
- стойки шасси;
- топливные оправки.
- Текстильная промышленность. Элементы ткацких станков подвержены абразивному изнашиванию из-за высоких скоростей и трения. Обрабатываются:
- ролики;
- оси.
- Бумажная промышленность и полиграфия. Твердые металлы обеспечивают защиту от волокон целлюлозы и химических чернил. Обработке подлежат:
- цилиндры на печатных машинах;
- анилоксовые валы;
- цилиндры бумагоделательных машин;
- подшипники скольжения.
- Энергетика. Газовые турбины работают при высоких температурах, поэтому их детали подлежат обработке металлизацией.
- Детали газовых агрегатов: турбин и компрессоров
- детали паровых агрегатов;
- детали гидравлических агрегатов;
- запорная арматура.
- Защита поверхностей:
- стальных несущих конструкций, работающих в водной (пресной) среде;
- стальных несущих конструкций, работающих с морской водой;
- морского транспорта;
- металлических конструкций от воздействия высоких температур:
- дымоходы;
- вытяжки на газовых турбинах;
- выпускные коллекторы автомобилей;
- сопла ракет;
- металлоконструкций от коррозии на промышленных площадках:
- железнодорожные мосты;
- конструкции бассейнов;
- контейнеры;
- резервуары, хранящие нефтепродукты;
- металлоконструкций от химических реакций:
- трюмы танкеров;
- установки очистки сточных вод.
- Химическая, нефтеперерабатывающая промышленность, например:
- запорная арматура;
- уплотнители;
- посадочные места машин и агрегатов;
- теплообменники;
- резервуары.
- Металлургическая промышленность:
- прокатные станы;
- кристаллизаторы;
- оборудование для прокатки проволоки, в том числе из цветных сплавов.
- Инструменты:
- прессовые штампы;
- несущие поверхности;
- вторичный двигатель.
- Тяжелое машиностроение:
- платформы;
- буры;
- краны;
- экскаваторы.
- Пищевая промышленность.
- Декоративные изделия:
- посуда;
- бумага;
- ткань.
Виды металлизации
Металлизация поверхностей производится различными методами. Выбор метода зависит от технологии нанесения и используемого при этом оборудования.
В таблице приводятся способы нанесения металлического слоя и наносимые металлы, и их сплавы.
| МЕТАЛЛИЗАЦИЯ | ||
| Группа 1 | Группа 2 | |
| Подгруппа 2а | Подгруппа 2б | |
| Электротехнические покрытия Хром, цинк. Медь сплавы никель-кобальт хром-никель бронза и прочие |
Плакирование, в том числе нанесение покрытия взрывом Медь, алюминий, серебро, вольфрам, латунь, бронза, нержавеющая сталь |
Диффузионное нанесение элементов Алюминий, цинк, молибден и прочие |
| Плазменное напыление Вольфрам, никель, хром, Al2O3, ZrO2, MoSi2, WC, NbC, ZrB2 |
||
| Распыление (пульверизация) электродуговым, газопламенным методом Алюминий, серебро, медь, золото, бронза, латунь, сталь |
Окунание в расплавленный металл Цинк, свинец и прочие |
|
| Электрофлрез Вольфрам, молибден, кобальт и прочие |
Диффузионное нанесение сплавов Хром-алюминий Алюминий-хром-кремний Тантал-алюминий и прочие |
|
| Вакуумное нанесение на нагретую поверхность Хром, титан, оксиды алюминия, циркония и прочие |
||
| Химическое нанесение Медь, ртуть, платина и прочие |
Электротехнические покрытия с отжигом Хром, никель, кадмий |
|
| Вакуумное нанесение на холодную поверхность Zn, Cd, Al, Ti, Cr, Au, Ag, Pt, Cu, Sn, W, Mo, Ta Zn-Al, Pb-Zn Pb-Cd и прочие |
Осаждение чистых металлов из соединений карбонатов в газовой среде Cr, Co, W, Ni, Mo, Ta и прочие |
|
| Катодное распыление Золото, серебро, платина, тантал |
Осаждение карбидов, нитридов, силицидов, боридов из газообразного состояния TiC, NbC, W2C, HfC, ZrN, TaN, MoSi2, CrSi2, TaB2, NiB2 и прочие |
|
Из широкого спектра методов следует рассмотреть несколько, которые часто используются на производствах.
Вакуумная металлизация
Формирование наносимого слоя металла в вакууме отличается эффективностью и универсальностью. С его помощью металл можно наносить на любой материал. Во время вакуумной металлизации с металлом, предназначенным для нанесения, происходит ряд превращений, связанных с переходом из одной фазы в другую. Так можно выделить:
- испарение;
- конденсирование;
- адсорбция;
- кристаллизирование.
Во время процедуры протекает множество физических и химических процессов. Производительность вакуумного метода зависит от типа поверхности, наносимого материала, потока распыленных атомом и прочих.
Вакуумная металлизация
Оборудование, применяемое при вакуумной технологии, делится на три типа:
- непрерывного действия;
- полу непрерывного действия;
- периодического действия.
Различные типы оборудования позволяют его применять как при массовом производстве, так и при единичном изготовлении деталей.
Газовая металлизация
В основе метода газовой металлизации лежит распыление расплавленного металла. С помощью кислородно-ацетиленового пламени начинает плавиться проволока, подаваемая в зону нагрева. Расплав сжатым воздухом удаляется из зоны нагрева и переносится на поверхность. Мелкие капли расплава, соударяясь с поверхностью, становятся плоскими, что обеспечивает лучшую сцепляемость.
Газовая металлизация — схема
На рисунке показана схема головки распылителя. Где по каналу 1 подается кислородно-ацетиленовая смесь, через сопло 2 выходит расплавленный металл, а через камеру 3 выталкивается наружу расплав.
Цинкование
Цинкованием обеспечивается надежная защита от коррозии. Наносимый на поверхность слой содержит не менее 95% цинка. Цинкование проводится несколькими методами, среди которых можно выделить следующие:
- горячее;
- холодное;
- гальваническое;
- газотермическое;
- термодиффузионное.
Какой метод использовать для нанесения цинка во многом зависит от того где и при кахих характеристиках будет эксплуатироваться деталь. Цинковое покрытие мягкое, поэтому во время эксплуатации на него не должны оказываться значительные механические нагрузки.
Источник: