Теоретическое введение. Гальванические металлические покрытия нашли широкое применение для защиты металлов от коррозии во многих отраслях промышленности и в настоящее время интерес к

Гальванические металлические покрытия нашли широкое применение для защиты металлов от коррозии во многих отраслях промышленности и в настоящее время интерес к ним все возрастает.

В принципе любое металлическое покрытие, нанесенное в виде слоя на поверхность изделия, уже защищает последнее от воздействия окружающей среды чисто механически как барьер. В этом случае защитные свойства такого покрытия будут, во-первых, определяться его целостностью: отсутствием сквозных пор, трещин и прочих дефектов. Получить такое «идеальное» покрытие в малых толщинах (порядка 2-3 мкм) не удается, поэтому обеспечение целостности достигается утолщением до 50 мкм. Последнее не очень желательно, так как связано с расходом цветных металлов и технологическими трудностями получения (неравномерность по толщине, дендритообразования по краям).

Другим критерием в оценке защитных свойств металлических покрытий является соотношение электродных (коррозионных) потенциалов металлов основы и покрытия (в сквозной поре гальванического покрытия). Если металл основы на дне поры более благороден по отношению к металлу покрытия, то покрытие становится анодом в образовавшемся коррозионном микроэлементе и растворяется преимущественно, защищая основной металл электрохимически. Такое защитное металлическое покрытие классифицируется, как анодное, а все остальные – катодные. По отношению к железу и его сплавам в атмосферных условиях анодными являются только цинковые и отчасти кадмиевые покрытия, а все остальные являются катодными, то есть защищают подложку только механически, при условии отсутствия сквозной пористости.

Характер защиты определяется также средой и условиями эксплуатации. Например, цинковое покрытие перестает защищать железо электрохимически при температуре 70-80 °С, так как его потенциал заметно облагораживается в этих условиях. Оловянное покрытие, являясь типично катодным покрытием при атмосферной коррозии, является анодным в органических (пищевых) средах, но сразу становится катодным при доступе кислорода, то есть, например, при открытии консервной банки. И, наконец, если метал покрытия является эффективным катодом и имеются благоприятные условия для пассивирования основного металла в порах, то вследствие анодной поляризации основного металла катодное несплошное покрытие защищает основной металл не только механически, но и электрохимически.

Электрохимический (гальванический) метод нанесения металлических покрытий состоит в электролизе водных растворов, содержащих соль осаждаемого металла, буфер и ПАВ для улучшения качества покрытая. При этом изделие, на котором происходит разряд и восстановление ионов металла с образованием слоя металлопокрытия, является катодом, а аноды (растворимые) – обычно из металла покрытия. Количественно электролиз подчиняется законам Фарадея, что дает возможность рассчитать толщину получаемого покрытия, выход металла по току (отношения практически выделившегося металла к теоретически возможному по законам Фарадея), время электролиза, необходимое для получения слоя нужной толщины.

Пористость покрытия определяет защитные свойства покрытия. Поры – это чаще всего цилиндрические макро- и микропустоты в покрытии, образующиеся в результате непрокрытия из-за наличия на поверхности металла непроводящих жировых или оксидных пленок, неметаллических частиц, задержки пузырьков газа, то есть в результате недостаточной очистки поверхности и электролита, а также в зависимости от режима при электролизе. С увеличением толщины покрытия пористость уменьшается, так как поры зарастают. Для улучшения защитных характеристик покрытия надо стремиться к уменьшению пористости, так как по сквозным порам коррозионно-активная среда проникает к основному металлу и вызывает его коррозию.