Алюминирование
Нанесение на поверхность металлических изделий покрытий из металлического алюминия или алюминия сплавов. К А. прибегают, чтобы защитить поверхность изделий от коррозии металлов, при необходимости — с декоративной целью. Покрытия создают одно- и многослойные (один из слоев — из металлического алюминия), к-рые могут быть анодированы (см. Аиодирование) или окрашены. Широко применяется диффузионное насыщение поверхности металлических изделий алюминием (см. Алитирование). Алюминирование осуществляют газопламенным и плазменным распылением металла (см. Газопламенные покрытия, Плазменные покрытия), плакированием, испарением металла в вакууме (см. Вакуумные покрытия). Различают также алюминирование горячее, электролитическое и А. нанесением алюминиевого порошка.
Горячее алюминирование, проводимое в ваннах с расплавленным металлом (так же, как и горячее цинкование), применяют в основном для нанесения покрытий на полосы и листы. По одному из методов горячего А. стальную полосу вначале нагревают в печи с окислительной средой до т-ры 450° С, с тем чтобы сжечь остатки смазочных масел и создать на поверхности изделия тонкую пленку окислов железа. Затем полоса поступает в печь с восстановительной средой, где при т-ре 730—800° С эти окислы восстанавливаются. После охлаждения в спец. зоне печи полосу пропускают через ванну с алюминиевым расплавом, охлаждают на воздухе и сматывают в рулон.
Для нагрева ванн используют силитовые стержни, через к-рые пропускают электрический ток. Есть также ванны с индукционными (посредством токов низкой частоты) и магнито-стрикционными нагревателями. Скорость движения полосы до 1 м/сек. Толщина покрытия (0,02—0,07 мм) определяется его назначением и регулируется скоростью движения полосы и т-рой расплава. Рулоны окончательно обрабатывают обычно в правильных машинах, иногда — в клетях для холодной прокатки (дрессировки). Для того, чтобы на поверхности изделий и расплавленного металла не образовывались окисные пленки, снижающие адгезию алюминия и основы, в металл вводят флюсы, процесс ведут в защитной среде или на поверхность изделия предварительно наносят промежуточные покрытия. При люминирование стальных изделий флюсами служат бура, хлористый аммоний, борная к-та, борнокислая соль, криолит с добавками хлористого алюминия, хлориды бария; материалами промежуточных покрытии — чаще всего кадмий, олово, цинк, никель.
Электролитическое алюминирование проводят её солевых расплавов, преимущественно при осаждении алюминия из электролита AlCl3 — NaCl — КСl в инертной среде или из электролита 2AlCI3 — NaCI с добавлением сотых долей моля свинца в защитной среде азота. Оптимальные т-ры электролитов составляют 130—160° С, катодная плотность тока для этих электролитов соответстве нно 0,1— 0,3 и 3—5 а/дм², выход металла по току — 90—100%. Покрытия получаются гладкие и плотные, однако скорость их нанесения относительно невелика — не более 20 мкм/час. Большей производительностью, чем электролитическое А., характеризуется алюминирование нанесением на поверхность изделий алюминиевого порошка из жидкой фазы, электростатическим и электрофоретическим способами.
Нанесение порошка из жидкой фазы осуществляют, напр., напылением раствора диэтилгидрида алюминия на изделие, нагретое до т-ры не менее 260° С.
Под воздействием тепла диэтилгидрид алюминия разлагается и продукт разложения — алюминий оседает на покрываемую поверхность. Толщину покрытия (0,5 мкм — 1 мм) регулируют т-рой нагрева. Скорость нанесения покрытия — 100 — 600 мкм/мин. Покрытие отличается высокой чистотой, значительной плотностью, хорошим сцеплением с поверхностью. Процесс проводят в инертной среде (из-за опасности воспламенения диэтилгидрида алюминия). Электростатический способ алюминирования основан на переносе отрицательно заряженных частиц алюминиевого порошка в электростатическом поле.
По этому способу на очищенную и увлажненную поверхность изделия (стальной полосы) наносят с помощью спец. устройства сухой порошок алюминия. Составные части этого устройства — вибропитатель, комплект вибросит и источник электростатического поля (между изделием и прилегающим к нему ситом) напряженностью до 20 кв. Частицы алюминия, приобретая отрицательный заряд при прохождении через отрицательно заряженное сито, взаимно отталкиваются и равномерно осаждаются на алюминируемой поверхности. Потеряв заряд при контакте с изделием, порошок удерживается на его поверхности водяной пленкой. После нанесения покрытия изделие сушат в электрической радиационной печи при т-ре 350° С в течение минуты, затем покрытие уплотняют прокаткой и очищают.
На заключительной стадии изделие подвергают термической обработке: быстрому (порядка 15 сек) нагреву на воздухе до т-ры 500—600° С с последующим самопроизвольным охлаждением или медленному (в течение 15 ч) нагреву в печи до т-ры 450° С с последующим охлаждением на воздухе. Толщину покрытия (0,05 — 1 мм) регулируют скоростью подачи порошка вибропитателем.
Покрытия, полученные электростатическим способом, имеют удовлетворительные св-ва, однако процесс их нанесения громоздок. По технологическим возможностям, производительности, универсальности и экономической эффективности наибольшие преимущества имеет алюминирование испарением металла в вакууме . Структура и св-ва алюминиевых покрытий в значительной степени определяются способом их нанесения.
Так, структура вакуумных покрытий и покрытий, полученных горячим способом, подобна структуре отожженного алюминия. Структура покрытий, образуемых нанесением алюминиевого порошка, газопламенным и плазменным распылением, во многом обусловливается наличием окислов алюминия. У таких покрытий выше твердость, ниже электропроводность по сравнению с чистым алюминием. На эксплуатационные св-ва алюминиевых покрытий, в частности на прочность сцепления и деформцруемость, влияет толщина переходного слоя (диффузионного слоя между поверхностью и покрытием), зависящая от т-р ы времени а. и термообработки, хим. состава изделия, а при горячем а и от состава расплава. Хорошими эксплуатационными св-вами отли чаются алюминированные изделия с толщиной переходного слоя не более 5—7 мкм. При вакуумном а толщина переходного слоя, как правило , не превышает долей микрометра. При горячем а. толщину этого слоя можно уменьшить, вводя в ванну различные добавки (напр, 2—12% Si).
Добавки по-разному влияют на внешний вид алюминиевых покрытий: добавки висмута кальция, кремния и меди снижают отражательную способность покрытия, добавка никеля делает покрытие шероховатым без существенного уменьшения блеска, добавки бериллия, кальция, хрома, меди и марганца придают покрытию оттенок седины.
Покрытия из чистого алюминия достаточно стоики в воде и на воздухе, что обусловлено образованием на поверхности окисной пленки, защищающей металл от дальнейшего окисления. Алюминиевые покрытия устойчивее цинковых — примерно в шесть раз при одинаковой их массе и в 2,5 раза при одинаковой толщине. В атмосфере пром. предприятий стойкость горячеалюминиро-ванных изделий в 10 раз выше стойкости горячеоцинкованных, в горячей воде — в 15 раз. Алюминированные изделия сохраняют блеск до т-ры 470° С, отражая 85% тепла и света. Вакуумное алюминиевое покрытие в 15—20 раз повышает стойкость стали к газовой коррозии при т-ре 700—800° С.
Алюминирование дает возможность защищать от коррозии детали самолетов, ракет и автомобилей, сварные трубы, стенные и кровельные панели, обогревательные приборы, сельскохозяйственный инвентарь и инструменты, изделия бытового назначения. Алюминированную жесть используют взамен луженой в консервной промышленности. Экономическая эффективность А. основывается на его низкой себестоимости, на существенном повышении срока службы алюминированных изделий, прежде всего изделий из сталей и алюминиевых сплавов.
Лит.; Виткин А. И., Тейндл И, И. Металлические покрытия листовой и полосовой стали. М., 1971 Ройх И. Лм Колтунова Л. Н. Защитные вакуумные покрытия на стали. М., 1971.
Вы читаете, статья на тему алюминирование
Добавить комментарий
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.