Фазлутдинов К.К.

04.11.2016 (обновленно 04.11.2016)

2382 просмотров

Оценка коррозионной стойкости блестящего и матового медного покрытия на стали

Зачастую при проектировании деталей из черной стали конструкторской документацией закладывается нанесение на них медного покрытия. Это может требоваться для искро-взрывозащиты инструмента (меднение гаечных ключей, отверток, плоскогубцев, молотков и кувалд, лопат, гвоздодеров и т.д.), для исключения контакта стали с медными токоведущими проводниками, для декоративного эффекта (меднение с патинированием, состариванием) и т.д. При этом следует помнить, что медное покрытие на стали не несет антикоррозионной функции, а наоборот, сильно ускоряет коррозию стали в порах и поврежденных участках. Несмотря на это, часты случаи, когда дополнительно защитить медное покрытие и всю омедненую деталь в целом нельзя. В этом случае единственный способ - получить беспористое покрытие - осадить медь максимально допустимой толщины (не менее 15 мкм) с введением специальных органических добавок. 

Достоинствами меднения с добавками является:

1. Зеркальный блеск омедненой поверхности
2. Низкая пористость блестящего медного покрытия по сравнению с матовым медным покрытием без добавок при аналогичной толщине
3. Большая твердость блестящего медного покрытия
4. Большая равномерность распределения толщины медного покрытия по профилю омедняемой детали 

Недостатки блестящего меднения с добавками:

1. Высокая хрупкость блестящего медного покрытия
2. Низкая пластичность блестящего медного покрытия
3. Большие внутренние напряжения блестящего медного покрытия и резкое возрастание риска отслоения и образования "пузырей".

Выбор типа покрытия зависит от многих факторов. Фактор коррозионной стойкости рассмотрен в данной статье.

Было исследовано два состава электролита меднения: 

1) Электролит меднения без добавок состава:

СuSO₄  5 Н₂О - 160 г/л

H₂SO₄ - 100 г/л 

2) Электролит меднения с добавками состава:

СuSO₄  5 Н₂О - 160 г/л

H₂SO₄ - 100 г/л

органические добавки - по техпроцессам. 

Коррозионные испытания проводились на двух пластинках из стали 3 с нанесенными слоями блестящей и матовой меди по 15 мкм каждая без дополнительной пассивации. Для качественного сцепления меди со сталью был использован подслой никеля 2 мкм.

Омедненые пластинки испытывались по ГОСТ 9.308 метод С в 3% растворе хлорида натрия на протяжении 7 дней.

Коррозионную стойкость на омедненых пластинках определяли приложив трафарет и подсчитав число квадратов с ржавчиной и без, где nC — число квадратов с ржавчиной, NC - общее число квадратов на поверхности образца. 

Для каждого состава посчитали степень поражения и определили показатель коррозии в баллах. 

Для стальной пластинки с матовым медным покрытием результаты коррозионной стойкости следующие:

nC = 40 квадратов, NC = 180 квадратов подставляем в формулу:

Xc=nc/Nc*100= 40/180*100=22.22 %, показатель коррозии 2 балла. Пониженно стойкое покрытие; глубинный показатель коррозии 0,1‒0,5 мм/годпоказатель коррозии 2 балла. Пониженно стойкое покрытие; глубинный показатель коррозии 0,1‒0,5 мм/год 

Для стальной пластинки с блестящим медным покрытием результаты коррозионной стойкости следующие:

nC = 3 квадратов, NC = 180 квадратов подставляем в формулу (3.1)

Xc=nc/Nc*100= 3/180*100=1,66 %, показатель коррозии 6 балловпоказатель коррозии 6 баллов. Весьма стойкое покрытие, глубинный показатель коррозии 0,001‒0,005 мм/год 

По результатам испытаний блестящее медное покрытие на стали значительно превзошло по коррозионной стойкости матовое медное покрытие на аналогичном стальном образце. Для дополнительного повышения коррозионной стойкости можно применить пассивацию меди или пропитку в полимерных составах, однако любые дополнительные способы обработки медного покрытия ухудшат его электропроводность.