Механизм процесса электрокристаллизации
Гальванические покрытия, осаждаемые в процессе электролиза, имеют четко выраженный кристаллический характер. Условия электролиза, определяющие характер кристаллизации, оказывают влияние на свойства покрытий: их компактность, защитные свойства, прочность сцепления с основным металлом, твердость, величину внутренних напряжений, блеск и т. д.
Последней стадией катодной реакции при электроосаждении любого металла является адсорбция его атомов на поверхности катода с последующим внедрением их в кристаллическую решетку гальваноосадков. Эту стадию принято называть электрокристаллизацией. ЭЛЕКТРОКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ, образование и рост кристаллов в объеме р-ра (расплава) или на пов-сти электрода в результате протекания электрохим. р-ции. Является фазовым переходом I рода.
Ее следует расчленять на два этапа:
1) образование на определенных местах катодной поверхности кристаллических зародышей или центров кристаллизации;
2) их рост до кристаллитов, размеры которых в гальвано-осадках в основном определяются условиями катодной реакции.
Допустим, что вследствие флюктуации адсорбированных атомов осаждаемого металла на грани ABCD (рис. 7 см. ниже) любого кристалла на катоде кратковременно образовались два кристаллических зародыша: маленький К1 и значительно больше К2. Для сохранения этих зародышей и их дальнейшего спонтанного роста необходима определенная энергия, которая может быть выражена потенциалом поляризации катода или перенапряжением.
При свободной электрокристаллизации новые адсорбирующиеся атомы а электроосаждаемого металла могут с одинаковой степенью вероятности диффундировать в двухмерном пространстве как к зародышу К1, так и к зародышу К2, вступая в кристаллические решетки. Однако кристаллические зародыши легче всего образуются на углах и ребрах растущих кристаллов, так как на этих местах отмечается наибольшее сгущение линий электрического поля. Поэтому степень заполнения разных граней кристаллов атомами или ионами металла неодинакова, и энергия образования кристаллических зародышей, или перенапряжение электрокристаллизации является функцией индексов граней.
2. Термические способы подготовки поверхности
Чтобы получить долговечную и качественную покраску, необходимо уделять большое внимание подготовке окрашиваемой поверхности.
Термическая обработка применяется для удаления окалины, ржавчины и старой краски.
При термическом способе очистки металла от ржавчины, окалины, старых слоев краски поверхность обрабатывают пламенем кислородно-ацетиленовой горелки при избытке кислорода до 30%. В результате под воздействием разницы коэффициентов термического расширения металла и окалины последняя легко отслаивается. Газопламенная обработка вызывает также деградацию ржавчины. Ржавчина при этой обработке разрыхляется. Термический способ очистки экономичен и отличается большой производительностью. Однако этот метод применим для изделий толщиной не менее 6 мм.
Контроль толщины покрытий
Во многих случаях основным параметром качества покрытия, которое должно соответствовать определенным техническим и экономическим требованиям, является его толщина. В связи с этим определение толщины покрытия — основа оценки его качества.
Толщина покрытия является одним из важнейших его параметров как при лабораторных исследованиях, так и в промышленности. При этом существенна не только средняя толщина, но и ее локальные величины. Если в какой-то точке поверхности покрытие оказывается, скажем, вдвое тоньше средней величины, то именно здесь может начаться коррозионный процесс.
Иногда необходимо выбирать для измерения наиболее подходящие методику и приборы. Выбор зависит от многих факторов: формы и металла покрытия, основного металла, необходимой точности и длительности измерения. Решающим может быть допустимость или недопустимость разрушения покрытия или всей детали.
Самым распространенным методом локального определения толщины является метод, основанный на растворении покрытий падающей на него струей (или каплями) раствора. Иногда вместо непрерывной струи на поверхность периодически наносят каплю стравливающего раствора. Точность этого метода составляет около 20% и сильно зависит от многих факторов, в том числе и от опытности оператора.
Измерение толщины покрытия осуществляется следующими методами: магнитными (метод магнитного потока, пондеромоторный метод, индукционный метод), вихретоковым, термоэлектрическим и ионизирующего излучения.
Магнитные методы, основанные на регистрации магнитного сопротивления или силы отрыва от поверхности изделия в зависимости от толщины покрытия.
Метод вихревых токов основан на регистрации изменения взаимодействия собственного магнитного поля катушки с электромагнитным полем, наводимым этой катушкой в изделии с покрытием.
Метод ионизирующего излучения основан на измерении интенсивности обратного рассеяния бета-излучения в зависимости от толщины покрытия или регистрации и анализа возбужденного при помощи радиоизотопного источника спектра рентгеновского излучения материала покрытия и основы.
Термоэлектрический метод основан на регистрации разности напряжений, возникающих под действием тепла между основным металлом и металлическим покрытием, вызванной различием их масс и теплопроводностей и зависящей от толщины покрытия.
Метод неразрушающего контроля, допустимые значения толщины покрытия, объемы и места контроля устанавливают в конструкторской и технологической документации.