Покрытие металла: виды, техники, материалы

О чем речь? Покрытие металла необходимо для изоляции от агрессивной окружающей среды и придания декоративных качеств. Основная функция обеспечивается сплошным непроницаемым слоем, равномерно распределенным по поверхности.

Какие могут быть? Важные характеристики – высокая износо- и жаростойкость, твердость, хорошая адгезия. Покрытия могут быть металлическими и неметаллическими. Для их создания используют различные составы и прибегают к разным способам.

Металлические покрытия металла

Металлические покрытия наносят не только на изделия из металла, но и на стеклянные, керамические, пластиковые и другие поверхности, что позволяет обеспечивать электрическую проводимость, надежную защиту от окисления, изнашивания, механических повреждений, а также придавать им эстетичный внешний вид. Чаще всего для этих целей применяют цинк, олово, свинец, никель, хром, золото или серебро.

Существует множество видов металлических покрытий металла, но все они могут быть анодными или катодными. В первом случае защитный слой является электроотрицательным относительно основного материала, а во втором – наоборот.

Специфика анодных покрытий металла заключается в том, что с их помощью обеспечивается электрохимическая защита. Подобный защитный слой вступает в реакцию с окружающей средой, медленно разрушаясь, но предохраняя от окисления основной материал изделия. Один из самых популярных видов такой обработки поверхности – цинкование, которое формирует относительно прочную самовосстанавливающуюся пленку.

Отличие катодных покрытий состоит в том, что они обладают положительным электрическим зарядом по отношению к основному материалу и создают только механическую защиту. Этой особенностью обусловлено их более редкое применение. При любом, даже незначительном внешнем повреждении металл, из которого выполнена деталь, становится незащищенным и быстро разрушается при контакте с влагой и кислородом из окружающего воздуха. Яркий пример – оловянный или медный слой на изделиях из железа.

Существуют различные способы нанесения защитных покрытий на металл.

Гальванизирование

Нанесение покрытий на металл гальваническим методом основан на принципах электрохимии. Такой защитный слой препятствует коррозии и окислению, повышает прочность и износостойкость, а также придает поверхности изделий эстетичный внешний вид.

Гальваническое покрытие металла широко применяется в различных областях промышленности (в самолето- и машиностроении, радиотехнике, электронике, строительстве). Защитные слои, наносимые гальваническим методом, препятствуют контакту основного материала изделий с повреждающими факторами окружающей среды. Возможность варьировать цвет покрытий металла позволяет широко применять их в качестве декоративных.

Благодаря гальванизированию можно улучшить характеристики поверхности металлического изделия, сделать ее более прочной, устойчивой к изнашиванию, создать электроизоляцию.

Чаще всего с помощью гальванизирования на металл наносят медное, хромовое, цинковое, железное, никелевое, латунное, родиевое, золотое и серебряное защитно-декоративные покрытия.

Газотермическое напыление

При использовании этого метода для формирования защитной пленки частицы расплавленного металла переносятся на поверхность изделия с помощью потока газа или плазмы. Отличительные черты таких покрытий – устойчивость к воздействию высокой температуры, износостойкость, отличные антикоррозионные, антифрикционные и противозадирные характеристики, электроизоляционная или электропроводная способность.

Материал для напыления используется в форме проволоки, шнуров, металлических порошков. Также применяют керамику и металлокерамику.

Погружение в расплавленный металл

Подлежащие обработке металлические детали погружаются в емкость с расплавом олова, цинка, алюминия, свинца и т. д. Для предварительной обработки поверхности используется смесь, в состав которой входят хлорид аммония (от 52 до 56 %), глицерин (от 5 до 6 %) и хлорид металла (основного в данном изделии). Такая подготовка предотвращает окисление расплавленного материала, а также удаляет оксидную и солевую пленку.

Эта технология не очень экономична – обработка заготовок сопровождается большим расходом наносимого металла. Кроме того, при использовании данного метода невозможно добиться равномерной толщины покрытия или сформировать его в узких зазорах и отверстиях, к примеру, на резьбе.

Термодиффузионное нанесение покрытий

Подобная технология применяется для нанесения цинковых защитных слоев, которые создают надежную электрохимическую защиту на поверхности изделий из железосодержащих сплавов. Такой пленке присущи высокая адгезия, коррозионная стойкость, устойчивость к механическим повреждениям.

Плакирование

Этот термомеханический способ нанесения металлической пленки основан на пластичной деформации и сильном сжатии. Данная технология применяется для создания защитных, контактных или декоративных покрытий на поверхности стальных, алюминиевых, медных заготовок и изделий из их сплавов.

Для нанесения защитного слоя методом плакирования применяются горячая прокатка, прессование, экструзия, штамповка или сваривание взрывом.

Неметаллические покрытия металла

Неметаллические защитные покрытия применяются для изоляции металлических изделий от воздействия внешней среды (в первую очередь, влаги) и придания им эстетичного внешнего вида.

Существуют два типа неметаллических покрытий металла – органические или неорганические, которые выполняют барьерные функции, препятствуя контакту основного материала с агрессивным воздействием внешних факторов (коррозия, механические повреждения и т. п.).

Неметаллические защитные покрытия металла формируются из полимерных или оксидных пленок, эмалей, лаков, красок, пластиков или резины.

Полимерные покрытия

Этот крайне популярный сегодня вид защитного слоя успешно конкурирует с оцинковкой и окраской специальными эмалями. Его наносят на поверхность в виде специального порошка или жидкого состава с помощью распылителя. Затем изделия проходят термическую обработку в специальных камерах. Пленка, полученная после спекания полимера, исключительно прочная, долговечная, обладает высокими электроизоляционными характеристиками, устойчива к воздействию высокой температуры и изнашиванию.

Составы и порошки для напыления изготавливаются из полиэстера, пластизоля, полиуретана, поливинилдефторида (PVDF) и других полимерных материалов. Самые современные и высокотехнологичные антифрикционные покрытия изготавливаются именно из полимеров.

Эмали

Эмалирование позволяет формировать на поверхности металла тонкую антикоррозионную пленку. На изделия наносится стекловидный порошок, смешанный с водой, который затем проходит высокотемпературную обработку.

Обжиг выполняют в специальных печах. Для локальной термообработки поверхности может использоваться газовая горелка. Температура обработки колеблется от +700 °C до +900 °C и зависит от вида и цвета покрытия. Полученная стекловидная эмаль довольно хрупкая, ее легко повредить, а значит, следует избегать грубых механических воздействий.

Оксидирование

В ходе окислительно-восстановительной реакции, во время которой основной металл изделий вступает с кислородом, раствором электролита или специальными кислотно-щелочными составами, он покрывается тонкой оксидной пленкой. Такая обработка делает поверхность более твердой, защищает от коррозии, повышает устойчивость к изнашиванию и механическим повреждениям.

Различают анодное, химическое, термическое, плазменное, лазерное оксидирование.

Окрашивание

Покрытие металла краской – метод защиты поверхностей, наиболее распространенный в силу своей доступности. Недостаток подобной обработки заключается в низкой термо- и износостойкости получаемого защитного слоя.

Однако окрашивание выигрывает за счет низкой стоимости и простоты. Нанесение краски не требует высокой квалификации и особых навыков – необходимо правильно подготовить металл и соблюдать рекомендованную технологию покраски.

Резиновые защитные покрытия

Процесс нанесения каучуковых, пластиковых или эбонитовых защитных покрытий на металлические изделия, называемый гуммированием, широко применяется при изготовлении секций трубопроводных магистралей, химической аппаратуры, резервуаров, в которых хранятся и транспортируются агрессивные вещества.

Применяемая при гуммировании резина может иметь разную консистенцию, для регулировки которой в состав добавляют серу – в мягкой ее содержится от 2 до 4 %, а в твердой – от 30 до 50 %.

Покрытие, полученное с помощью гуммирования, обладает хорошо выраженными диэлектрическими свойствами, устойчиво к действию кислот и щелочей (за исключением сильных окислителей). Главный недостаток – постепенное старение защитного слоя.

Смазки и пасты

Длительное хранение и транспортировка изделий из металла требуют защиты их поверхности от воздействия внешних повреждающих факторов – влаги, атмосферного кислорода, грязи и т. п. Для консервации металлических заготовок пользуются различными смазками и пастами, которые наносятся с помощью кисти или распылителя.

Основой для изготовления консервационных составов служат минеральные масла (вазелиновое, машинное) и воскообразные вещества (воск, парафин, мыло). Широкое применение получила смазка, в состав которой входит парафин (5 %) и петролатум (95 %). Последний представляет собой смесь, включающую парафины, масла и минеральные воски – церезины.

Такие защитные составы имеют серьезный недостаток – они легко стираются с металла. По этой причины их часто заменяют антифрикционными твердосмазочными покрытиями.

Виды покрытия металла

Нанесение защитных и защитно-декоративных покрытий увеличивает срок службы металлоизделий и придает им эстетичный вид. Рассмотрим наиболее популярные из них:

Цинковое покрытие

Цинковое покрытие металла – самый широко распространенный метод защиты – недорогой, технологичный и позволяющий существенно увеличивать срок эксплуатации изделий.

Защита, которую получает оцинкованный металл, основана на электрохимическом принципе. Контактируя с влагой и атмосферным кислородом, цинковый слой активно окисляется, формируя прочную оксидную пленку, которая препятствует коррозии основного материала изделий. Недостаток такого покрытия заключается в том, что его действие продолжается, только пока не окислится весь цинк, нанесенный на поверхность стали.

Фосфатные покрытия

Фосфатированием называют химическую обработку металлических изделий растворами фосфорнокислых солей щелочных металлов или аммония. Защитный слой толщиной от 2 до 5 микрон придает поверхности шероховатость. Его формируют труднорастворимые соли (фосфаты железа). Цвет фосфатной пленки – темно-серый или черный.

Такие покрытия устойчивы к воздействию технических жидкостей (керосина, смазочных масел и т. п.), атмосферного кислорода, а также к нагреванию до + 5 000 °C и охлаждению до -750 °C, но не выдерживают контакта с кислотами и щелочами. Данную технологию часто применяют для грунтования заготовок перед покраской.

Оксидные покрытия

Оксидирование – специальный метод обработки поверхности изделий, позволяющий сформировать тонкую и прочную оксидную пленку, которая состоит из оксидов основного металла. На стальных сплавах и чугуне в ходе такой реакции образуется темное покрытие, толщина которого составляет несколько микрон. Это – оксид железа Fe₃O₄.

Латунные покрытия

Для нанесения декоративных слоев на сантехнические изделия часто пользуются латунированием. Латунь, основой которой служит медь с добавлением цинка, – золотистого цвета. Для электролитического осаждения применяют сплав, содержащий от 60 до 70 % меди и от 30 до 40 % цинка.

ЛКП

Нанесение на металл порошкового покрытия позволяет создать надежную защиту от коррозии, придать изделию эстетичный внешний вид и существенно увеличить срок службы. Порошково-полимерные составы не «заливают» сложные шлицы на крепежных изделиях (внутренние шестигранники, Torx и т. п.), а также отличаются высокой адгезией к основному материалу.

Нитрид-титанирование (TiN)

Покрытия из нитрида титана чаще всего используются при изготовлении режущих инструментов и бит. Прочная и надежная защитная пленка увеличивает рабочий ресурс таких изделий.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.