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

5. Химическая металлизация (химическое осаждение металлов)

В области бестоковой металлизации основной интерес представляют химические никелевые покрытия, особенно функциональные композиционные покрытия. Сравнительные исследования показывают, что такие покрытия с металлическими и керамическими частицами различной величины можно получать не только химическим, но и электрохимическим способом [404].

Разработан электролит для получения гладких и обладающих хорошей износостойкостью и коррозионной стойкостью, а также заданной твердостью [24] композиционных покрытий Ni-P с частицами TiO₂. Наночастицы Al₂O₃ с размерами от 50 до 300 нм увеличивают твердость покрытий Ni-P, в особенности после термообработки, которая приводит к улучшению распределения частиц в покрытии [99]. Включение частиц Mo₂S делают поверхность покрытий Ni-P более гладкой и снижают их твердость в той степени, которая определяется составом электролита и параметрами осаждения [154]. PTFE-(тефлоновые) частицы в покрытии Ni-P улучшают коэффициент трения при одновременном уменьшении твердости, причем добавление фторсодержащего смачивающего агента к электролиту обеспечивает равномерное распределение частиц в течение долгого времени [238].

Согласно директивам RoHS (ограничение использования опасных веществ) и ELV (End of life vehicle) разработаны электролиты для нанесения химических покрытий Ni-P без использования свинца в качестве стабилизатора и кадмия в качестве блескообразующей добавки. Такие процессы позволяют получать покрытия с теми же свойствами, что и в случае применения этих добавок, но требуют больших затрат [241, 347]. Из растворов, содержащих ацетат никеля, гидразин и сахарин, можно осаждать чистый никель, обладающий хорошей проводимостью и улучшенной паяемостыо [25]. Среди сплавов никеля представляют интерес немагнитные пленки Ni-W-B. При содержании вольфрама от 1,8 до 2,3 масс.% они аморфны; последующая термообработка делает их кристаллическими вследствие образования борида никеля [22]. Благодаря хорошей термо- а также износостойкости представляют интерес покрытия Ni-Mo-B, получаемые из пирофосфатного электролита с ди-метиламинобораном в качестве восстановителя, причем содержание молибдена в этих покрытиях составляет от 11 до 22 масс.% [240]. Кроме того, исследован состав продуктов окисления таких покрытий [630]. Условия осаждения и влияние параметров процесса на осаждение покрытий Ni-Sn-P являлись темой работы [156].

Порядок действий при оптимизации составов электролитов и условий осаждения на полиамид с учетом его особенностей представлен в работе [674], в [155] описана технология химического никелирования технических деталей. Для того, чтобы достичь поставленных задач с помощью функциональных химических никелевых покрытий, нужно исходить из примеров использования их в самолетостроении [239] и учитывать факторы, влияющие на их дальнейшее развитие [484]. В работе [23], посвященной механическим свойствам химически осажденных никелевых покрытий, описан новый метод определения модуля упругости и имеется оценка этой характеристики химических покрытий в сравнении с величиной для электролитических осадков.

Так называемое «динамическое химическое осаждение» состоит в том, что растворы, содержащие соли металлов и восстановитель, наносятся на поверхность из специальных распылительных устройств. Как показано в примере, при попеременном нанесении меди и никеля получают особенно коррозионностойкие многослойные покрытия [237]. Получены не отражающие свет черные пленки Ni-P, применяемые для изготовления космических аппаратов, дополнительно их подвергают травлению в смеси кислот [477]. Копии металлических поверхностей могут быть получены как электролитическим способом, так и химическим осаждением металлов, в этом случае первый слой повторяет форму поверхности [472]. Чтобы получать на твердых пластинах гладкие плотные, компактные осадки, перед никелированием напыляют хром и никель толщиной до 300 атомных размеров [407].

6. Установки и оборудование

Упоминаемые в этой рубрике публикации касаются лишь оборудования. Что же касается установок, то описана лишь гальваническая линия, включающая стадию обработки при помощи либо больших алмазных, либо CSB шлифовальных кругов, с автоматическим контролем всех важных для качества продукции параметров [254]. В [572] описываются преимущества возвратно-поступательных автоматов для цинкования проволоки в сравнении с горизонтальными.

В целях энергосбережения можно использовать тепло сточных вод (теплообменом) [74]. Сравниваются возможности подъемных механизмов, осевых систем и роботов для движения по сложной траектории, например, для порошкового напыления [108]. С помощью предварительного сканирования формы деталей можно программировать желаемые движения роботов, которые в настоящее время в основном настраивают непосредственно на месте, как в случае химического структурирования (съема металла) [258]. Для транспортировки жидкостей из запасных резервуаров напрямую в рабочие предложен ряд насосов объемного действия различных типов [256]. Определенные преимущества дает применение эдуктора для перемешивания жидкостей в ваннах, поскольку это позволяет получить поток, направленный на нужную часть поверхности [680]. Очень сложные процессы промывки, например, в случае очистки топливных насосов, можно осуществлять при помощи специальных насадок (распылителей), обеспечивающих вращение или качание (веерное движение) потока [111, 275]. Для очень точного дозирования чернил, например, при производстве печатных плат, можно применять принцип дозирования подачи раствора [638]. Описан порядок действий при поиске дефектов выпрямителей и рекомендован способ их применения [752].

7. Обработка поверхности алюминия и магния

В работе [33], посвященной 150-летию применения алюминия, его называют металлом современности и это не может не сказываться на отрасли обработки поверхности. Обладающий хорошими антикоррозионными свойствами и декоративными качествами, алюминий является не только «инструментом архитектора» [104]. Благодаря малому весу и различным функциональным свойствам, приобретенным в результате обработки, прежде всего, анодирования, алюминий играет важную роль в автомобильной промышленности, строительстве и самолетостроении [173].

В результате двойного анодирования алюминия с растворением первого слоя получаются покрытия с правильной гексагональной ячеистой структурой. После растворения алюминиевого субстрата их можно использовать в качестве наноразмерных носителей катализаторов [248].

Применяется способ так называемого «черного анодирования» алюминия, который позволяет получать материалы с определенными оптическими свойствами (эмиссии, отражения, поглощения) для самолетостроения и космоса [172]. Обработка осуществляется в два этапа путем анодного оксидирования алюминия в серной кислоте и последующей обработкой на переменном токе в электролите, содержащем сульфат никеля, ацетат кобальта и борную кислоту. Для улучшения коррозионной стойкости анодированного алюминия используют золь-гель-метод, при этом золь представляет собой жидкий коллоидный раствор органического соединения, содержащий оксид алюминия [307, 567]. Остается спорным вопрос о том, перспективно ли применять после описанной процедуры дальнейшую обработку пропиткой или набивкой (уплотнением) тефлоном (PTFE) для получения либо непригорающих покрытий сковородок, либо износостойких деталей [493, 568].

Дефекты анодно оксидированных и окрашенных покрытий можно устранить протравливанием (после которого анодирование проводят заново), либо селективной обработкой посредством тампонного анодирования [171].

Установки анодирования оснащены современным оборудованием для обеспечения наилучшего качества продукции, которое требуется, например, в случае устройств, используемых в самолетах (аэробусах) [311]. Для небольших предприятий предложен прибор, позволяющий получать оптимальную толщину покрытия [636]. Твердое и декоративное анодирование можно проводить в одной установке, если предотвратить снижение активности серной кислоты путем охлаждения, а также с помощью таких мер, как проток, снижение концентрации серной кислоты либо изменение времени экспозиции [635].

Механизм оксидирования алюминия в электрической микродуге исследовали авторы [566, 746]. Описаны закономерности плазменного оксидирования алюминия [679] и магния [675].

В результате исследования химического оксидирования алюминия в смеси хромовой и фосфорной кислот показано, что образование оксидной пленки протекает так же, как и при анодировании [34]. Описан новый способ бесхроматной пассивации [547, 747], либо с небольшим содержанием в электролите хрома (III) [374, 494], а также так называемое «пассивирование с травлением» [103].