

Гальванические покрытия в автомобилестроении
Содержание:
2. Цинкование и оксидирование деталей машин
1. Введение.
Гальванические и химические покрытия применяются в самых разных узлах современных автомобилей. Основным их назначением является:
- Защита от коррозии;
- Улучшение внешнего вида;
- Придание поверхности антифрикционных свойств;
- Повышение износостойкости;
- Обеспечение постоянной электропроводности.
Любые автомобили подвержены коррозии. Типичные ее очаги расположены на кузове под лакокрасочным покрытием или в местах его сколов. Особенно активно могут корродировать колесные арки и элементы подвески, испытывающие постоянное абразивное воздействие песка, гравия, льда, солей, глины и пр. Коррозии легко подвергаются необработанные части днища, стальная защита картера двигателя, крепежные элементы и метизы, металлические вкладыши подшипников. Ярким примером коррозии металла в автомобиле может быть также разрушение выпускного тракта двигателя под воздействием горячих отработавших газов. Если в топливной жидкости присутствуют примеси меркаптанов, сероводорода или элементарной серы, то в топливной системе может наблюдаться газовая химическая коррозия.
Коррозия во много раз усиливается во влажной среде. Исследования показали, что в атмосферных условиях на поверхности любого металла всегда присутствует пленка влаги. Температура, влажность воздуха и другие показатели влияют на ее толщину. Во влажной среде появляются условия для возникновения электрохимической коррозии, а попадание на металл химических реагентов, например, хлорида калия, входящего в состав антигололедной посыпки, резко ускоряет ее.
2. Цинкование и оксидирование деталей машин.
Среди гальванических покрытий для защиты от коррозии стальных частей машин чаще всего применяется цинкование.
Цинковое покрытие предотвращает коррозию по двум причинам:
- Барьерное действие цинка, отделяющего сталь от коррозионно-активной среды (механическая защита);
- Электрохимическая защита, при которой железо и цинк являются гальванической парой в которой последний выступает анодом. При нарушении целостности оцинковки красная коррозия стали не будет наступать до тех пор, пока весь цинк в радиусе протекторного действия химически не разрушится.
Сам по себе цинк является активным металлом, поэтому для повышения его устойчивости применяется пассивация, например, с применением шестивалентного хрома (хроматирование) или трехвалентного (хромитирование). Несмотря на то, что после хроматирования стойкость изделий значительно выше, но с точки зрения экоориентированного подхода автопроизводителей, желательно применение хромитирования, т.к. трехвалентный хром значительно менее токсичен и не канцерогенен.
Чаще всего цинкуется кузов, крепежные элементы и метизы.
Следует заметить, что чистое цинковое покрытие не лучшим образом подходит для работы при температуре 100° С, наблюдаемой в подкапотном пространстве. Для этих целей в европейских автомобилях (заводы Audi, BMW, Renault) широко применяется покрытие сплавом цинк-никель и цинк-олово.
Кроме этого, для защиты стали может применяться химическое оксидрование, но оно значительно уступает цинку по защитной способности. Химическое оксидирование можно встретить на болтах, гайках и саморезах (особенно в видимых частях черной обшивки салона). Вместо химоксидного покрытия может применяться более стойкое покрытие черным цинком. Оба они должны промасливаться.
3. Анодирование алюминия.
В автомобилях премиум класса некоторые кузовные части могут изготавливаться из алюминия. Алюминий значительно легче стали и лучше противостоит атмосферной коррозии, однако он слабо стоек к действию хлоридов и щелочей. Также он плохо окрашивается без специальной подготовки. Все эти проблемы решаются применением анодно-оксидного покрытия, которое одновременно значительно повышает коррозионную стойкость алюминия и придает поверхности исключительно высокую адгезию к лакокрасочному покрытию. Анодированию часто подвергают литые и кованые колесные диски (как самостоятельное покрытие, так и под окраску). В более дешевом варианте может применяться грунтовочное химическое оксидно-фосфатное покрытие.
Анодированные блестящие алюминиевые детали в интерьере автомобиля применяются уже около 20 лет. Из них обычно изготавливаются различного рода рамки, декоративные накладки, рычаги стояночного тормоза, накладки на пороги и пр.
4. Хромирование.
Хромовое покрытие в автомобилях находит применение в качестве:
• антикоррозионного;
• защитно-декоративного;
• износостойкого для трущихся деталей;
• высокоотражательного и одновременно термостойкого.
Хром, будучи крайне склонным к пассивации на воздухе и в агрессивной среде, моментально пассивируется и, до тех пор пока пассивная пленка оксидов хрома не разрушится, само покрытие и покрытая деталь будет надежно защищены от коррозии. Однако хром является катодом к стали и при повреждении будет ускорять коррозию в месте дефекта (в отличие от цинка с его анодной защитой).
Раньше хромом покрывали большое количество внешних деталей автомобилей: бампера, ободы фар, рамки зеркал, стекол и госномеров, молдинги, эмблемы, решетки радиаторов, колпаки и колесные диски. Сегодня его можно встретить в экстерьере серийных автомобилей в основном на решетках радиаторов и дисках. Оно одновременно создает великолепный яркий серебристый цвет с голубоватым оттенком и не царапается от случайно бьющих по нему камешков и других абразивов, которые могут встретиться на пути автомобиля. Хромирование активно используют реставраторы и коллекционеры антикварных авто.
В интерьере блестящие хромовые покрытия традиционно применяются на дверных ручках, элементах передней панели, ободах и ручках дефлекторов вентиляционной системы, стойках подголовников на креслах, в отделке накладки под рычагом переключения передач.
Отдельно могут применяться черные хромовые покрытия в аналогичных случаях.
Хромирование применяется внутри двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В ДВС имеется постоянно работающая трущаяся пара - поршневые кольца/циллиндр, требующая повышенной износостойкости, причем традиционные гладкие твердые хромовые покрытия для этих целей не могут быть использованы. В тяжелых условиях, при повышенном давлении, температуре и дефиците смазки такое покрытие будет жить не более 3-5 часов, после чего разрушится. Разрушение случится от того, что при недостатке смазки в трущейся паре резко поднимется температура и произойдет выкрашивание частичек хрома. В результате на покрытии цилиндра появятся глубокие борозды. Поэтому вместо зеркального твердого хрома в ДВС должен применяться специальный пористый хром. Сетка пор наносится с помощью специальной обработки после хромирования (например, анодной или химической). Пористый хром обладает значительно большей маслоемкостью, чем гладкий.
Применение пористого хрома в рассматриваемой трущейся паре возможно в двух вариантах:
- хромированный цилиндр - чугунные поршневые кольца;
- нехромированный цилиндр - хромированные поршневые кольца.
В целом, износостойкость деталей, покрытых хромом возрастает в 3-5 раз, а срок службы ответных непокрытых деталей - до 2 раз.
После получения пористого хрома приработка абразивными порошками не допускается ввиду деформации пористой части покрытия и забивания ее частичками абразива. Поэтому при необходимости абразивной обработки покрытие следует шлифовать до нанесения сетки пор.
Толщина хрома при хромировании поршневых колец составляет 100-300 мкм.
С целью повышения износостойкости хром может также применяться на коленвалах и штоках гидроцилиндров в амортизаторах.
Высокая отражательная способность и термостойкость хрома позволяет использовать его в отражателях фар, в которых зачастую достигаются весьма высокие значения температуры. В более дешевом исполнении отражатель покрывается вместо качественного гальванического хрома имитацией под него - мета-хромом, который по сути является высокоотражающей краской на основе тончайшего серебра (не более 0.001 мм) и лака. Данное покрытие, в отличие от металлического настоящего хрома, плохо переносит знакопеременные температурные воздействия, особенно агрессивные в зимний период. Расширяясь при нагреве, сжимаясь при охлаждении и не обладая столь высокой как у гальванического хрома адгезией к отражателю фары, мета-хром быстро отслаивается. Да и само название мета-хром - подделка, т.к. на самом деле впервые оно стало использоваться для перспективного электролита черного гальванического хромирования, разработанного в СССР.
5. Легкоплавкие покрытия.
В автомобиле широко применяются легкоплавкие покрытия - свинец и олово-висмут.
Свинцовое покрытие используется в частях аккумуляторов и деталях, подверженных трению и действию кислот (вкладыши, внутренняя поверхность бензобака поршневые цилиндры и т.д)
Олово-висмутовое покрытие сохраняет стабильное переходное сопротивления в медных электроконтактах (клеммах, наконечниках, коммутаторах и пр.)
6. Фосфатирование стали.
Фосфатирование используется при серийном выпуске автомашин, в особенности легковых, для получения антикоррозионного слоя на поверхности кузова перед окраской. В зависимости от необходимых параметров в автомобилестроении используются три вида фосфатных покрытий:
- грунтовочные, наносимые перед окраской для получения необходимых защитных параметров и увеличения адгезии лакокрасочных покрытий;
- антикоррозионные для временной (при хранении) защиты деталей, работающих обычно либо в контакте со смазкой, либо подвергающихся относительно слабому коррозионному воздействию среды (пружины, крепежные изделия и т. п.);
- антифрикционные на трущихся парных деталях, уменьшающие время приработки пар трения, повышающие сопротивляемость заеданию и обладающие хорошими защитными свойствами.
7. Другие покрытия.
Значительно реже в декоративной отделке автомобилей встречаются никель, медь, серебро и золото. Эти покрытия используются как правило для элитных авто.
Читайте также статьи
Техпроцесс гальванического цинкования
Что такое цинк, какие у него свойства? Техпроцесс и электролиты для цинкования.
Техпроцесс анодирования
Что такое анодирование. Состав и структура оксида. Теория образования пленки.
Заказать гальваническое хромирование (Х.тв)
Сделать заказ хромирования с сертификатом качества на заводе
Хотите стать нашим клиентом?
Просто оставьте Вашу заявку, заполнив форму справа и мы свяжемся с Вами в ближайшее время. Спасибо!
Отправляя заявку, Вы даете согласие на обработку Ваших персональных данных. Ваши данные под защитой.