способ создания защитного декоративного покрытия

Формула изобретения

Способ создания защитного декоративного покрытия, включающий последовательное нанесение на поверхность изделия гальваническим методом внутреннего слоя и внешнего хромового слоя, отличающийся тем, что внутренний слой наносят в виде цинкового покрытия толщиной 1-5 мкм, а внешний хромовый слой толщиной 0,1-1 мкм, при этом нанесение обоих слоев осуществляют в электролитах с блескообразующими добавками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в любых отраслях промышленности для нанесения коррозионно-стойких, износостойких покрытий, имеющих декоративный внешний вид.

Из предшествующего уровня техники известен способ создания антикоррозийного покрытия (патент РФ N 2145647, кл. C 25 D 5/18, 1998).

Данный способ включает помещение в электролитический раствор с ионами Zn или Сr электродов, один из которых является покрываемым изделием, и пропускание через электролит однополярных положительных импульсов тока. В результате этого на изделии образуется однослойное цинковое или хромовое покрытие.

Недостатком этого способа является то, что однослойное цинковое покрытие легко может быть подвергнуто механическим повреждениям (Zn - мягкий металл, его твердость по шкале МООСа составляет 2,5 ед.), что приводит к быстрой потере декоративного вида покрытия. Потеря декоративности происходит и при контактах этого покрытия с агрессивной средой (водяными брызгами, потными руками, мыльной пеной).

Однослойное хромовое покрытие является трещиноватым, поэтому самостоятельно оно не может надежно защитить поверхность от коррозии, что является его существенным недостатком.

Известен способ получения двухслойного защитного покрытия, в котором на поверхность изделия гальваническим методом сначала наносят никелевое покрытие толщиной 5-7 мкм, затем медное, толщиной 20-25 мкм, а затем проводят термообработку в три этапа (патент РФ № 2066715, кл. С 25 D 5/50, 1994).

Недостатком этого способа является большой расход дорогостоящего, стратегически важного материала никеля, поскольку для того, чтобы данное покрытие было беспористым, оно должно быть достаточно толстым.

Термообработка требует дополнительных энергоресурсов и времени.

Себестоимость такого покрытия велика, поэтому оно не может быть широко использовано.

Наиболее близким к предлагаемому является способ создания защитного декоративного покрытия, включающий последовательное нанесение на поверхность изделия внутреннего слоя и внешнего хромового слоя (патент РФ № 2080423, кл. С 25 D 5/14, 1995).

Данное покрытие не обеспечивает ни надежную электрохимическую защиту от коррозии, т.к. подслой (молочный хром) является матовым, ни декоративный вид.

Создание такого покрытия - продолжительный процесс, поскольку выход у хромовой ванны по току составляет 8-16%. Так, например, для получения покрытия толщиной в 1 мкм, при плотности тока 10 А/дм², требуется 9-17 мин. Для создания такого же цинкового покрытия требуется 0,3 мин, т.к. выход по току в цинковой ванне 100%.

Кроме того, как правило, хромовое покрытие неравномерное по толщине. На выступающих частях его толщина в 8-10 раз больше средней. Для создания равномерного хромового покрытия требуются специальные сложные приспособления, хром очень дорогостоящий материал.

В соответствии с вышеизложенным поставлены задачи, направленные одновременно на:

- создание износостойкого покрытия, обеспечивающего надежную электрохимическую защиту стальных изделий от коррозии за счет использования цинка (Zn является анодным покрытием по отношению к стали) от механических повреждений за счет использования хрома (твердость хрома по шкале МООСа составляет 9 ед.);

- обеспечение защитно-декоративных свойств, сохраняемых при длительной эксплуатации изделий, приготовленных как из стали, так и из цветных металлов (меди и ее сплавов);

- снижение расхода материалов за счет уменьшения толщины покрытия;

- снижение энергозатрат, энергоресурсов и себестоимости изделия.

Эта задача решена тем, что в способе создания защитного декоративного покрытия, включающем последовательное нанесение на поверхность изделия гальваническим методом внутреннего слоя и внешнего хромового слоя, внутренний слой наносят в виде цинкового покрытия толщиной 1-5 мкм, а внешний хромовый слой толщиной 0,1-1 мкм, при этом нанесение обоих слоев осуществляют в электролитах с блескообразующими добавками.

Введение в цинковый электролит блескообразующих добавок обеспечивает покрытию дополнительную плотность, что повышает его коррозионную стойкость. Кроме того, введение в подложку (цинковый слой) блескообразователей исключает операцию полировки слоя перед нанесением второго хромового слоя, что сокращает трудозатраты при создании покрытия.

Введение блескообразователей в хромовый электролит позволяет расширить параметры режимов осаждения блестящих осадков.

Способ осуществляют следующим образом.

Покрываемое изделие предварительно очищают от жировых и окисных загрязнений. Составы очищающих растворов зависят от состояния обрабатываемой поверхности и материала, из которого изготовлено данное изделие. Затем изделие тщательно промывают проточной водой и помещают в ванну с электролитом, в состав которого входят, например, г/л:

Окись цинка 10

Натрий едкий 150

Блесткообразователь 2-5

Нанесение цинкового покрытия осуществляют при температуре 15-55°С, плотности тока 0,5-15 A/дм². Осаждение цинка можно производить с реверсированием тока, импульсными токами или в стационарном режиме. Толщина осажденного цинкового покрытия составляет 1-5 мкм. Затем промывают изделие от электролита и проводят хромирование. При этом состав электролита может быть, например, такой, г/л:

Хромовый ангидрит 80-400

Серная кислота 0.8-4

Блескообразующие добавки 2-20

Область получения блестящих осадков с удовлетворительной рассеивающей способностью для хромового покрытия ограничено как по концентрации компонентов, так и по режиму процесса.

Блескообразующие добавки позволяют расширить параметры процесса. Хромирование проводят при следующем режиме: температуре электролита 20-60°С, плотности тока 7-50 А/дм², скорости осаждения 0,2-0,7 мкм/мин. Хромовый слой наносят толщиной 0,1-1 мкм. Далее изделие промывают проточной водой и высушивают.

Использование данного способа позволит создать покрытие, обеспечивающее надежную электрохимическую защиту изделий от коррозии, от механических повреждений; обеспечить покрытию необходимые декоративные свойства, сохраняемые при длительной эксплуатации, снизить расход материала и себестоимость изделия.