Металлизация: способы и сферы применения

Что это такое? Металлизация – покрытие деталей тонким слоем металла. Применяется не только для металлических заготовок, но и для тех, что выполнены из пластика, дерева, стекла. Благодаря такой обработке повышается прочность, скрываются небольшие дефекты, изделия приобретают эстетический вид.

Как осуществляется? Существуют различные способы металлизации: от знакомого всем цинкования до более сложных методов – газового, диффузионного, плазменного. Некоторые варианты можно повторить в домашних условиях. Главное – соблюдать технику безопасности.

• Суть металлизации
• Сферы применения изделий после металлизации
• Виды металлизации
• Химическая металлизация в домашних условиях
• Техника безопасности во время металлизации

Суть металлизации

Металлизация – термин, который объединяет целый ряд способов, позволяющих модифицировать поверхность изделий нанесением слоя защитного покрытия из металла. Такие технологии применяются для обработки не только металлических заготовок, но и деталей, выполненных из других материалов (стекла, пластмассы, дерева). Цель нанесения металлической пленки – изменить характеристики обрабатываемых деталей.

Металлизация поверхностей позволяет:

1. создать антикоррозийное покрытие;
2. устранить мелкие дефекты;
3. восстановить первоначальные размеры;
4. изменить физико-химические характеристики материала и улучшить эксплуатационные характеристики готовых изделий;
5. создать декоративное покрытие.

Сферы применений изделий после металлизации

При помощи металлизации можно улучшать характеристики поверхностных слоев заготовок и деталей. Металлизированная поверхность изделия приобретает повышенную коррозионную стойкость, лучше переносит температурные колебания, ударные нагрузки, сокращает период изнашивания. Металлизацию часто используют, чтобы восстановить поврежденные стенки изделия и придать поверхности эстетическую привлекательность.

Варианты этой технологии широко применяются в различных областях промышленности, таких как:

Электромашиностроение

Различные технологии металлизации применяются в производстве электротехники, без которой сложно представить себе любое современное промышленное производство. Нанесение металлического покрытия повышает устойчивость поверхности деталей к механическим повреждениям и обеспечивает требуемую электрическую проводимость.

С применением данной технологии изготавливают:

• микросхемы;
• электроды конденсаторов;
• микроволновые отражатели;
• индукционные катушки;
• керамические резисторы;
• валы электрических двигателей.

Автомобилестроение

Детали и узлы автомобилей в ходе эксплуатации подвергаются воздействию ударных нагрузок, трения и высокой температуры. С применением технологий металлизации изготавливают:

• поршни;
• компрессионные кольца;
• распредвалы;
• стопорные кольца;
• полуоси;
• тормозные диски;
• вытяжные вентиляторы;
• гидроцилиндры;
• теплоотводы;
• шасси;
• глушители;
• детали двигателей внутреннего сгорания;
• детали коробок переключения передач.

Самолето- и ракетостроение

Детали самолетов и ракет в ходе эксплуатации испытывают на себе действие экстремальных нагрузок и температур. Термическое напыление защитного металлического покрытия применяется при изготовлении:

• деталей двигателя;
• роторов;
• турбинных и компрессорных лопаток;
• сопел;
• рулевых механизмов и систем управления крыльями;
• стоек шасси;
• деталей топливной системы.

Текстильная промышленность

Высокие скорости вращения, трение, абразивное изнашивание и перепады температуры, сопровождающие эксплуатацию ткацкого оборудования, делают необходимым нанесение защитных металлических покрытий на детали станков.

Бумажная промышленность и полиграфия

Нанесение покрытия из твердых металлов позволяет защитить детали от абразивного повреждения волокнами целлюлозы и воздействия агрессивных химических веществ, содержащихся в типографских чернилах и красителях.

Технология металлизации применяется при изготовлении:

• валов печатных станков;
• анилоксовых валов;
• цилиндров бумагоделательных машин;
• подшипников скольжения.

Энергетика

Металлизация позволяет создать дополнительную защиту от высокой температуры поверхности деталей:

• газового оборудования (турбин и компрессоров);
• парового оборудования;
• гидравлического оборудования;
• запорной арматуры (вентилей, заглушек и т. п.).

Металлизацию широко применяют для защиты поверхностей

С применением технологии изготавливают:

• стальные несущие конструкции, работающие в пресной и морской воде;
• морской транспорт;
• металлоконструкции, подвергающиеся воздействию высокой температуры;
• элементы дымовых труб;
• вытяжки для газотурбинных агрегатов;
• выпускные коллекторы автомобилей;
• сопла ракетных двигателей;
• конструктивные элементы железнодорожных мостов;
• грузовые контейнеры;
• резервуары для хранения нефтепродуктов;
• детали химического оборудования;
• емкости для танкеров;
• детали водоочистных сооружений.

Химическая, нефтехимическая промышленность

Металлизация применяется при изготовлении:

• запорной арматуры;
• уплотнителей;
• посадочных мест для механизмов и агрегатов;
• трубчатых змеевиков;
• резервуаров.

Металлургическая промышленность

Металлизация применяется при изготовлении деталей:

• прокатных станов;
• кристаллизаторов;
• оборудования для прокатки проволоки.

Инструментальное производство

Поверхность различных инструментов в ходе изготовления защищают от воздействия механических нагрузок, нанося тонкий металлический защитный слой. Металлизация применяется для защиты от износа и коррозии режущих кромок:

• ножей;
• сверл;
• фрез и фрезерных головок.

Тяжелое машиностроение

Технологии металлизации широко применяются при изготовлении:

• платформ;
• буров;
• кранов;
• экскаваторов.

Виды металлизации

В современной промышленности применяются различные технологии металлизации материалов. Нанесение защитных покрытий осуществляется с помощью:

1. термической обработки, когда для нанесения металлического покрытия заготовки погружаются в емкость с расплавом при условии, что температура плавления наносимого металла ниже температуры плавления основного материала;
2. гальванической обработки, которая подразумевает нанесение металлической пленки при воздействии электрическим током на погруженную в электролит деталь; данный метод не требует нагревания, а значит, применим для металлизации, в частности, хромирования заготовок из любых материалов;
3. газоплазменной обработки, которая позволяет использовать для нанесения металлического покрытия тепло, выделяющееся при сгорании горючей газовой смеси;
4. плазменной металлизации – металлический слой формируется на поверхности детали струей плазмы (с одновременной подачей наносимого металла);
5. диффузионной металлизации различных видов, которая применяется для нанесения покрытия из цветного металла (брома, цинка, алюминия) с целью восстановления изношенной поверхности деталей и повышения ее прочности;
6. химической металлизации, которая осуществляется с использованием жидких или порошкообразных химических реагентов (детали помещаются на заданное время в раствор);
7. плакирования, при котором металл наносится на обрабатываемую поверхность и закрепляется горячей прокаткой.

Ниже мы более подробно разберем основные методы металлизации:

Вакуумная металлизация

В основе этого способа лежит испарение частичек металла и их выпадение на поверхность обрабатываемых заготовок. Из-за трудоемкости и дороговизны технологии вакуумная металлизация применяется исключительно на крупных производствах. Метод позволяет наносить металлизированное покрытие на пластик, дерево, керамику, стекло и другие материалы.

Чаще всего технология используется в автомобилестроении и дает возможность не только повышать прочность поверхности деталей, но и придавать им привлекательный внешний вид.

Газовая металлизация

Металлизация осуществляется путем напыления разогретого струей горящего газа металла на поверхность обрабатываемых заготовок. Высокая температура обеспечивает равномерность покрытия, толщина которого определяется количеством присадочной проволоки. После нанесения покрытия деталь шлифуется.

С помощью данного метода, в частности, восстанавливают валы тракторной техники. Используемые газовые смеси идентичны тем, что применяются для сварки. В качестве горелки применяется специальный пистолет – металлизатор.

Цинкование

Данная технология широко применяется для нанесения защитного покрытия на листовой прокат или детали сложной конфигурации из черного металла. Существуют различные методы цинкования: горячий, холодный, гальванический, диффузионный.

Плазменная металлизация

Это дорогостоящий и сложный способ. Для плазменной металлизации требуется специальное оборудование. В ходе обработки вырабатывается ионизированный газ, с помощью которого металл в виде порошка, проволоки и прутков разогревается и напыляется на поверхность детали.

Металлизация сквозных отверстий

Металлизация сквозных отверстий печатных плат необходима для обеспечения надежности их работы. Для создания покрытия применяется медь. Данный метод, представляющий собой электрохимическую обработку, достаточно прост в применении и доступен.

Обработка осуществляется в два этапа:

• активация меди, при которой в качестве катализатора используется палладий, входящий в состав специальных смесей;
• восстановление меди из раствора на поверхности печатной платы.

Химическая металлизация в домашних условиях

Метод металлизации поверхностей открывает большие возможности для творчества и реализации смелых дизайнерских решений. Доступность реагентов позволяет использовать химическую металлизацию в условиях домашней мастерской.

Обработка изделий включает несколько этапов:

1. Подготовка поверхности – очистка, шлифовка и обезжиривание.
2. Промывка, в ходе которой с поверхности удаляются остатки абразива, загрязнений и обезжиривателя.
3. Защита частей изделия, которые не подлежат металлизации.
4. Фиксация изделия зажимами, которые используются для его погружения в раствор.
5. Подготовка емкости нужного размера и заполнение ее раствором.
6. Металлизация, в ходе которой погруженные в раствор изделия выдерживаются на протяжении заданного времени.
7. Сушка изделий и полировка обработанной поверхности.

При металлизации в условиях домашней мастерской не всегда удается сразу добиться желаемого результата. Могут понадобиться повторная металлизация и дополнительная обработка покрытия.

Техника безопасности во время металлизации

Все описанные технологии потенциально опасны для здоровья, так как подразумевают использование:

• высокой температуры;
• электрического тока высокого напряжения;
• открытого пламени (при газовой и плазменной металлизации);
• токсичных химических соединений.

При применении технологии в условиях производства, помимо соблюдения общих правил безопасности, необходимо ознакомиться с инструкцией к конкретному оборудованию, которая может содержать дополнительные требования. При обработке изделий в домашних условиях следует пользоваться средствами индивидуальной защиты (очками, перчатками, респираторами) и избегать ударов током.

Выбор метода металлизации зависит от материала деталей, их геометрии, целей металлизации и условий эксплуатации.