Материал: Защита автомобилей от коррозии

Гальванические покрытия

Гальванические покрытия наносятся на детали для их противокоррозионной защиты и для придания автомобилю требуемого внешнего вида.

В зависимости от назначения гальванические покрытия делятся на защитные, предохраняющие металлические детали от коррозии, и защитно-декоративные, которые наряду с защитными свойствами придают деталям хороший внешний вид.

Примером защитных покрытий, наносимых на стальные детали и не требующих декоративной отделки, являются цинковые и применяемые реже кадмиевые.

Защитно-декоративные покрытия бывают двухслойные (никель-хром) и трехслойные (медь-никель-хром). Они наносятся на изделия, изготовленные из стали, сплавов меди и цинка, а также синтетических материалов. Чаще всего эти покрытия используются для декоративной отделки внутренних деталей автомобиля, которые меньше всего подвержены коррозионному воздействию, деталей внешней отделки кузова (стеклоочистители, дверные ручки, молдинги и т. п.), которые подвержены коррозии в большей степени, а также для частей автомобиля, работающих в исключительно агрессивных коррозионных средах (буфера, колпаки колес, рамки фар и фонарей световой сигнализации).

Характеристика некоторых гальванических покрытий, используемых в автомобилестроении

В зависимости от механизма защиты металла основания гальванические металлопокрытия делятся на анодные и катодные.

Анодные покрытия имеют в определенных коррозионных средах более отрицательный электродный потенциал, чем потенциал защищаемого металла. В случае повреждения покрытия или при наличии в покрытии пор происходит разрушение электролитом не металла основания, а самого покрытия. Анодные покрытия защищают металл одинаково от механических и электрохимических повреждений.

Катодные металлические покрытия обладают в определенных коррозионных средах более положительным электродным потенциалом, чем потенциал металлической основы. Примером катодных покрытий для стальных деталей являются покрытия из никеля и меди. Катодные покрытия надежно защищают металлическую основу от коррозии только в случае, когда оно образуется непроницаемо, т. е. при отсутствии пор, трещин, отколов и отслоений. В случае обнажения металла основания в электролитической среде образуется гальванический элемент в котором металл покрытия является катодом, а металл основания - анодом. В результате электрохимической реакции металлическая основа, находящаяся в контакте с покрытием, растворяется, и изделие, находящееся под покрытием, подвергается разрушению.

Некачественно выполненные катодные покрытия вызывают в открытых местах сильную коррозию. Катодное покрытие защищает металл только механическим действием, являясь изолятором между защищаемой поверхностью и коррозионной средой. Защитное действие катодных покрытий резко снижается при уменьшении толщины слоя и наличии пор.

Защита металлических деталей цинковыми и кадмиевыми покрытиями. Защитные свойства цинковых и кадмиевых слоев, используемых в качестве анодных покрытий, улучшаются при увеличении толщины слоя. Интенсивность разрушения этих покрытий коррозией определяется видом покрытия, шероховатостью поверхности и качеством дополнительной обработки, выполняемой перед нанесением защитного слоя.

На практике широко используются цинковые покрытия, так как процесс их нанесения оправдан технически и экономически. Цинковые покрытия дешевле вследствие относительно низкой стоимости цинка и обладают хорошими антикоррозионными свойствами в большинстве коррозионных сред. Преимущества цинковых покрытий перед кадмиевыми особенно значительны в коррозионной среде, содержащей даже небольшое количество отработавших газов, в состав которых входят окислы серы.

Кадмиевые покрытия используются только тогда, когда имеется опасность непосредственного воздействия на защищаемые поверхности растворов солей и в случае скапливания влаги на этих поверхностях.

Цинковые покрытия наносятся толщиной 5 - 40 мкм, а кадмиевые - 5 - 25 мкм. Однако применение кадмиевых покрытий толщиной более 12 мкм, как правило, экономически невыгодно. К недостаткам кадмиевых покрытий по сравнению с цинковыми следует отнести их высокую стоимость, дефицитность и высокую токсичность кадмия.

Сейчас широко применяется хроматирование (пассивирование) всех оцинкованных и кадмированных деталей. Выполняется этот процесс сравнительно просто (детали погружаются в ванну с раствором на несколько секунд), но позволяет значительно повысить противокоррозионную стойкость этих покрытий и увеличить их прочность. В зависимости от раствора и параметров процесса хроматированные покрытия могут быть как бесцветными, так и цветными - голубыми, светло-желтыми, золотистыми, коричневыми, черными и др. Поэтому этот процесс можно иногда применять для декоративной отделки деталей.

Защитно-декоративные покрытия никель-хром и медь-никель-хром, применяемые для металлических деталей. Принимая во внимание особенности отдельных слоев, входящих в состав многослойного покрытия медь-никель-хром на стали, необходимо знать следующие основы процесса атмосферной коррозии этих покрытий:

• - хром - металл наиболее коррозионностойкий, так как подвергается очень быстрой пассивации;
• - слой никеля не гарантирует сохранения декоративного вида покрытия, так как он реагирует с загрязнениями коррозионной среды, вследствие чего на его поверхности образуются продукты коррозии;
• - слой меди в коррозионном и электрохимическом отношении обладает теми же свойствами, что и никель;
• - сталь (железо) как металл основания наименее устойчива против коррозии по сравнению с металлами указанной системы;

в действительности защитно-декоративное покрытие является обычно последовательной комбинацией слоев меди, никеля и хрома, однако медь не является абсолютно необходимой частью этой системы.

Если поврежденное место поверхности с покрытием медь-никель-хром соприкоснется с электролитом, то создается гальванический элемент, в котором слой хрома становится катодом, а слой никеля, открытый в порах или трещинах, - анодом.

В этом элементе большая катодная поверхность (хрома) и очень маленькая анодная (никеля) создают условия, которые вызывают особенно быструю коррозию никеля. Коррозионное разрушение концентрируется в отдельных рассеянных точках, где происходит дальнейшее проникновение агрессивных компонентов через слой никеля и меди до самой поверхности стального основания, вызывая его коррозию под покрытием.

Большое значение при использовании никелевых и медных слоев имеет их сплошность. Чем более сплошными являются эти слои, тем больше антикоррозионная устойчивость всего покрытия.

Уменьшения пористости покрытия можно добиться:

• - увеличением толщины отдельных слоев, что позволяет закрыть поры, проникающие до металла основания;
• - увеличением общего числа слоев в покрытии;
• - дополнительным механическим полированием промежуточных слоев;
• - выполнением требований технологического процесса.

Грунтовые противокоррозионные покрытия

Грунтовые противокоррозионные покрытия бывают следующих видов:

• - наносимые перед окраской, для получения требуемых защитных свойств и повышения адгезии лакокрасочных покрытий;
• - противокоррозионные покрытия для временной (при хранении) защиты деталей, работающих обычно - в контакте с маслом или смазкой или подвергающихся относительно слабому коррозионному воздействию среды (инструмент, пружины, крепежные изделия и т. п.);
• - антифрикционные покрытия, снижающие коэффициент трения совместно работающих деталей, сокращающие время приработки пар трения, увеличивающие сопротивляемость заеданию и обладающие хорошими защитными свойствами.

Грунтовые фосфатные покрытия. Они обладают хорошими защитными свойствами вследствие низкой пористости слоя. Покрытие защищает металл основания кузова от действия кислорода и водных паров, проникающих через окраску. Ввиду того что эти покрытия наносятся непосредственно на холоднокатаную сталь, важным требованием к ним является их устойчивость к механическим деформациям основания.

Сцепляемость фосфатных покрытий с металлом получается выше при использовании мелких кристаллов фосфата. Таким' образом, грунтовые фосфатные покрытия должны быть как можно менее пористыми при обеспечении мелкокристаллической структуры. Этим требованиям отвечают покрытия, основным компонентом которых являются фосфаты цинка. Фосфатные цинковые покрытия обычно наносятся тонкими слоями, толщиной 1-3 мкм. Реже наносятся покрытия фосфата железа, толщина которых обычно 0,3--0,8 мкм. Применяемый тер ми ч «покрытие из фосфата железа» не является вполне точным, так как покрытие содержит большое количество окислов железа. Покрытия из фосфата цинка и фосфата железа имеют аморфный характер.

Противокоррозионные покрытия. Имеют в своем составе фосфаты 'цинка или марганца. Покрытия обладают относите.-ыо большой удельной массой и высокой гигроскопичное.".те. Поэтому целесообразно получать средне- или крупнокристаллические покрытия плотностью 10--45 г/м2.

Антифрикционные фосфатные покрытия. Эти покрытия наносятся на детали, работающие при трении. Они обладают хорошими защитными свойствами, так как оказывают пассивирующее воздействие на металлическую поверхность. Антифрикционные свойства покрытия определяются равномерностью кристаллической структуры, размерами кристаллов, а также объемом полостей, в которых располагается смазка. Лучшие антифрикционные свойства получаются в покрытиях, которые имеют достаточный объем емкостей для смазки. Однородные кристаллические покрытия получили наибольшее распространен среди них широко применяются покрытия из фосфата марганца Фосфатные антифрикционные покрытия позволяют сократить время приработки трущихся поверхностей детален при трении скольжения. Кроме того, при этом практически исключается возможность заклинивания или заедания деталей.