кадмиевое покрытие для чего

Суть и назначение процесса кадмирования металла

Кадмирование металла — гальванический процесс создания защитных и декоративных пленок золотистого цвета. Применение кадмия для защиты от коррозии и особенности технологии кадмирования и хроматирования. Коротко о составе ванны.

Для защиты поверхностей изделий из стали от атмосферной и водной коррозии их поверхность покрывают тонкой защитной пленкой из металлов, пассивных к углероду и устойчивых к окислению. Самые распространенные среди них — это цинк и кадмий. Цинкование и кадмирование металла обычно осуществляется гальваническим способом, с использованием различных солей этих химических элементов. Кадмий устойчивее цинка и лучше защищает стальные детали от коррозии в морской воде. Но он дороже цинка в десятки раз и очень токсичен в производстве, поэтому кадмиевые покрытия используют только там, где им нет альтернативы. Такой областью применения является защита от коррозии металлических деталей судовых приборов и аппаратуры портового оборудования.

Металл после кадмирования легко паяется, а само покрытие пластично и не разрушается при гибке, вальцовке и штамповке. Хроматированный кадмий имеет красивый золотистый цвет, поэтому кадмирование также используют при декоративной отделке металлических поверхностей. К недостаткам такого покрытия можно отнести нестойкость кадмия по отношению к маслам и нефтепродуктам, в состав которых входят сернистые соединения.

Определение и назначение кадмирования

Толщина гальванического слоя при кадмировании деталей из различных металлов и их сплавов регламентируется ГОСТ 9.303-84. В зависимости от условий эксплуатации для углеродистых сталей она составляет от 12 до 40 мкм. Первое значение этого диапазона используется для изделий, находящихся под периодическим воздействием влаги и морских туманов, а последнее — при эксплуатации в условиях испарений и брызг морской воды. Обозначение типа кадмиевого покрытия включает в себя буквы, обозначающие сам металл, а также вид дополнительной обработки и его толщину в микронах. К примеру, КДхр-12 — это защитно-декоративное хроматированное покрытие толщиной 12 микрон.

Основное назначение кадмирования — коррозионная защита изделий, работающих во влажных и насыщенных солями средах. Наибольшее распространение такая гальваническая обработка деталей получила в оборонной промышленности, аэрокосмической отрасли и судостроении. Из-за пластичности и способности к сохранению свойств при повышенных температурах кадмирование является основным видом коррозионной защиты пружин и других деталей, работающих на изгиб и сжатие при циклических нагрузках. Еще одно массовое направление в гальванике — это кадмирование крепежа. Здесь кадмий не только является защитным материалом, но и обеспечивает герметичность резьбового соединения за счет своей пластической деформации.

Основным недостатком кадмирования, препятствующим его широкому применению, является высокая токсичность кадмия, которая особенно опасна тем, что он не выводится из организма и накапливается в нем до критической концентрации. Другой сдерживающий фактор — это дороговизна кадмирования (по сравнению с покрытием цинком и оловом).

По своим физико-химическим свойствам к кадмию ближе всего золото, которое к тому же безопасно для здоровья. Но это еще более дорогой металл.

Технология процесса

Перед погружением в гальваническую ванну детали помещаются на специальную оснастку: крюки, рамки, корзины. Хотя при кадмировании скорость осаждения во многом зависит от типа используемого электролита, все же главным образом она определяется плотностью тока. После гальванической обработки деталь осветляют в растворе хромового ангидрида, а затем, если это предусмотрено техническими условиями, пассивируют (хроматируют), погружая на некоторое время в раствор солей хрома. Хроматирование усиливает защитные свойства поверхностного слоя, т. к. в хромовокислых растворах происходит частичное замещение кадмия более твердым хромом. При этом поверхность детали приобретает красивый цвет: от радужного до различных оттенков золотистого и коричневого. Оттенок и насыщенность цвета зависят от состава применяемого раствора и времени обработки.

Кадмирование деталей может использоваться в сочетании с другими видами гальванических покрытий для усиления их защитных возможностей или придания особых механических свойств. Кадмий применяют в качестве подслоя при гальваническом цинковании для повышения коррозионной стойкости поверхности деталей. С этой же целью кадмирование может выполняться поверх медных и никелевых гальванических покрытий.

Нанесение на кадмиевое покрытие олова улучшает его качества при пайке, а также повышает пластичность в резьбовых соединениях.

Состав ванны

Некоторые народные умельцы осуществляют кадмирование деталей в своих домашних мастерских. Это действительно опасное занятие или же оно не несет угроз здоровью при соблюдении предписанных мер предосторожности? А что вы думаете по этому поводу? Поделитесь, пожалуйста, своим мнением в комментариях к этой статье.

Источник

Кадмирование металла: особенности технологии, цель и результат обработки

Для защиты поверхностей изделий из стали от атмосферной и водной коррозии их поверхность покрывают тонкой защитной пленкой из металлов, пассивных к углероду и устойчивых к окислению. Самые распространенные среди них — это цинк и кадмий. Цинкование и кадмирование металла обычно осуществляется гальваническим способом, с использованием различных солей этих химических элементов. Кадмий устойчивее цинка и лучше защищает стальные детали от коррозии в морской воде. Но он дороже цинка в десятки раз и очень токсичен в производстве, поэтому кадмиевые покрытия используют только там, где им нет альтернативы. Такой областью применения является защита от коррозии металлических деталей судовых приборов и аппаратуры портового оборудования.

Металл после кадмирования легко паяется, а само покрытие пластично и не разрушается при гибке, вальцовке и штамповке. Хроматированный кадмий имеет красивый золотистый цвет, поэтому кадмирование также используют при декоративной отделке металлических поверхностей. К недостаткам такого покрытия можно отнести нестойкость кадмия по отношению к маслам и нефтепродуктам, в состав которых входят сернистые соединения.

Определение и назначение кадмирования

Толщина гальванического слоя при кадмировании деталей из различных металлов и их сплавов регламентируется ГОСТ 9.303-84. В зависимости от условий эксплуатации для углеродистых сталей она составляет от 12 до 40 мкм. Первое значение этого диапазона используется для изделий, находящихся под периодическим воздействием влаги и морских туманов, а последнее — при эксплуатации в условиях испарений и брызг морской воды. Обозначение типа кадмиевого покрытия включает в себя буквы, обозначающие сам металл, а также вид дополнительной обработки и его толщину в микронах. К примеру, КДхр-12 — это защитно-декоративное хроматированное покрытие толщиной 12 микрон.

Основное назначение кадмирования — коррозионная защита изделий, работающих во влажных и насыщенных солями средах. Наибольшее распространение такая гальваническая обработка деталей получила в оборонной промышленности, аэрокосмической отрасли и судостроении. Из-за пластичности и способности к сохранению свойств при повышенных температурах кадмирование является основным видом коррозионной защиты пружин и других деталей, работающих на изгиб и сжатие при циклических нагрузках. Еще одно массовое направление в гальванике — это кадмирование крепежа. Здесь кадмий не только является защитным материалом, но и обеспечивает герметичность резьбового соединения за счет своей пластической деформации.

Кроме защитных свойств, кадмирование обладает рядом других качеств. Кадмием покрывают железные контакты и подобные им детали, т. к. он легко поддается пайке. В отличие от меди у него хорошая гальваническая совместимость с алюминием и магнием, поэтому при сопряжении в изделиях меди и сплавов этих металлов на медные детали наносят слой кадмия. Еще одно направление кадмирования — отделка различных декоративных деталей, в том числе мебельной фурнитуры. В этом случае гальваническая поверхность подвергается последующему хроматированию для придания ей золотистого оттенка.

Основным недостатком кадмирования, препятствующим его широкому применению, является высокая токсичность кадмия, которая особенно опасна тем, что он не выводится из организма и накапливается в нем до критической концентрации. Другой сдерживающий фактор — это дороговизна кадмирования (по сравнению с покрытием цинком и оловом).

По своим физико-химическим свойствам к кадмию ближе всего золото, которое к тому же безопасно для здоровья. Но это еще более дорогой металл.

Область применения

Основное назначение кадмирования — коррозионная защита изделий

, работающих во влажных и насыщенных солями средах. Наибольшее распространение такая гальваническая обработка деталей получила в оборонной промышленности, аэрокосмической отрасли и судостроении. Из-за пластичности и способности к сохранению свойств при повышенных температурах кадмирование является основным видом коррозионной защиты пружин и других деталей, работающих на изгиб и сжатие при циклических нагрузках. Благодаря тому, что кадмиевое покрытие очень пластичное, его можно использовать для крепежа деталей, имеющих резьбовое соединение, обеспечивая при этом необходимую герметичность во время затяжки.

Технология процесса

Процесс кадмирования помимо самой гальваники включает в себя несколько подготовительных технологических операций. Еще до попадания в гальванический цех детали очищают на абразивоструйных установках или в барабанных и вибрационных аппаратах. Следующим этапом очистки является химическое или электрохимическое травление в щелочном электролите, с помощью которого с поверхности удаляются ржавчина и другие окислы, а также производится обезжиривание. Далее при необходимости производится снятие окалины, для чего деталь сначала обрабатывается раствором соляной кислоты, а затем для удаления травильного шлама — раствором из смеси едкого натра, кальцинированной соды и ортофосфата натрия. Затем, после активирования в растворе соляной кислоты в течение нескольких минут, деталь промывается водой, сушится и отправляется на участок кадмирования.
Перед погружением в гальваническую ванну детали помещаются на специальную оснастку: крюки, рамки, корзины. Хотя при кадмировании скорость осаждения во многом зависит от типа используемого электролита, все же главным образом она определяется плотностью тока. После гальванической обработки деталь осветляют в растворе хромового ангидрида, а затем, если это предусмотрено техническими условиями, пассивируют (хроматируют), погружая на некоторое время в раствор солей хрома. Хроматирование усиливает защитные свойства поверхностного слоя, т. к. в хромовокислых растворах происходит частичное замещение кадмия более твердым хромом. При этом поверхность детали приобретает красивый цвет: от радужного до различных оттенков золотистого и коричневого. Оттенок и насыщенность цвета зависят от состава применяемого раствора и времени обработки.

Кадмирование деталей может использоваться в сочетании с другими видами гальванических покрытий для усиления их защитных возможностей или придания особых механических свойств. Кадмий применяют в качестве подслоя при гальваническом цинковании для повышения коррозионной стойкости поверхности деталей. С этой же целью кадмирование может выполняться поверх медных и никелевых гальванических покрытий.

Нанесение на кадмиевое покрытие олова улучшает его качества при пайке, а также повышает пластичность в резьбовых соединениях.

Кадмирование

Кадмирование

Химические свойства кадмия аналогичны свойствам цинка, однако он более устойчив в кислых, нейтральных и щелочных растворах. В паре с железом кадмий также является анодом, и поэтому кадмий относится к категории защитных покрытий, особенно в условиях воздействия хлоридов и сульфатов (морская атмосфера). На поверхности кадмия в атмосферных условиях образуются продукты его коррозии в виде пленки толщиной 5-10 мкм, которая, как и в случае цинкового покрытия, несколько тормозит коррозионный процесс. Защитные свойства кадмиевого покрытия значительно повышаются дополнительной обработкой в хроматных растворах (пассивированием) или фосфатированием. Кадмирование осуществляют в кислых, цианистых и аммиакатных электролитах.

Кислые электролиты обладают низкой рассеивающей способностью, и их применение обычно ограничивается деталями несложной формы. В таблице ниже представлены наиболее распространенные кислые электролиты кадмирования.

Электролит № 1 применяется главным образом для покрытия мелких деталей. Электролит № 2 характеризуется высокой рассеивающей способностью. Применяется для блестящих покрытий сложно-профилированных деталей. Электролит № 3, содержащий блескообразующую добавку ДЦУ, применяется для получения блестящих покрытий на деталях простой формы. Электролит № 4 позволяет интенсифицировать процесс кадмирования и получать более равномерные покрытия вследствие хорошей рассеивающей способности.

Таблица. Составы кислых электролитов и режимы кадмирования:

Фторборатные ванны отличаются большим катодным выходом по току, из-за чего их применяют для кадмирования стальных упругих деталей, склонных к водородной хрупкости. Особого внимания заслуживает фторборатная ванна, содержащая, г/л: фторборат кадмия Сс1(ВР4)2 — 250, фторборат аммония МН4(ВР4) — 90, борную кислоту — 30 и столярный клей —1-2. Эксплуатация фтороборатной ванны основана на наблюдениях за видом кадмиевых покрытий. Ухудшение гладкости и потемнение покрытия свидетельству¬ют о необходимости добавки столярного клея — 1 г/л, а также поддержания рН = 2,5-3,0. Для регулировки применяют борфтористоводородную кислоту и аммиак.

Приготовление сульфатных и борфтористоводородных электролитов производится по методикам, аналогичным методикам приготовления кислых электролитов цинкования. Встречающиеся неполадки при эксплуатации кислых электролитов кадмирования связаны обычно с уменьшением или увеличением кислотности. Так, при снижении кислотности (увеличение рН) покрытие в углублениях темнеет, при понижении рН осадки кадмия становятся крупнозернистыми. Примеси электроположительных металлов (медь, олово, никель, сурьма и др.) вызывают образование губчатых темных покрытий; для устранения этого дефекта необходимо электролит проработать током при плотности тока (0,3-0,5) А/дм2.

Для замены токсичных цианистых электролитов получили распространение аммиакатные электролиты, составы и режимы которых приведены в таблице. Для улучшения коррозионной устойчивости кад¬миевого покрытия и улучшения его декоративных качеств применяют хроматирование — обработку кадмия в хроматных растворах, в результате которой на металле образуются пассивные пленки, аналогичные пассивным пленкам, получаемым на цинковых покрытиях. Операции хроматирования предшествует операция осветления, которая производится погружением кадмированных деталей на 2-5 с в 1-3 %-ный раствор азотной кислоты или 2 %-ный раствор перекиси водорода в 0,5 %-ном растворе серной кислоты. Хроматирование — простой процесс. Непосредственно после кадмирования (или осветления) изделия промывают в проточной воде и переносят в хроматную ванну, работающую преимущественно при комнатной температуре, где и выдерживают от нескольких до десятков секунд. После хроматирования изделия промывают в холодной и теплой воде и сушат сжатым воздухом.

Таблица. Составы аммиакатных электролитов кадмирования и режимы электролиза:

Кадмиевые покрытия, полученные в ванне без блескообразующих добавок, перед хроматированием осветляют несколько минут в 1 %-ной азотной кислоте при комнатной температуре.

Составы и режимы растворов, применяемые для пассивирования кадмия, представлены в таблице ниже.

Таблица. Составы растворов и режимы пассивирования кадмиевого покрытия:

В растворах № 1 и № 4 образуются толстые хроматные слои интенсивного желто-золотистого (раствор 1) или золотисто-красного (раствор 4) цвета. Недостаток этих ванн — большая концентрация солей хрома, затрудняющих нейтрализацию сточных вод. Очень концентрированные растворы для хроматирования приводят к снятию 2-3 мкм слоя цинкового или кадмиевого покрытия. Это может привести к полному удалению покрытия в углубленных местах, например, в отверстиях, где толщина цинка или кадмия очень мала.

Раствор № 2 применяется для деталей, подвергаемых обезводороживанию при температуре 180-200 °С в течение 2 ч (цвет пассивной пленки при этом изменяется до темно-коричневого, защитные свойства пленки несколько ухудшаются).

Раствор № 5 является примером раствора со значительно меньшим содержанием соли хрома. Можно применить также раствор состава, г/л: хромовый ангидрид — 150-160, серная кислота — 8-10. Температура раствора комнатная. Детали с кадмиевым покрытием погружаются в раствор лишь на очень короткое время (2-6 с).

Радужный оттенок, вызванный хроматированием, можно удалить в осветляющей ванне, содержащей едкий натр (

20 г/л) за 5-10 с при комнатной температуре. После осветления необходима очень тщательная промывка. Осветление снижает в определенной степени защитные свойства хроматных покрытий и применяется в том случае, когда радужный цвет не приемлем. Толстые хроматные покрытия после осветления можно окрашивать в водных растворах некоторых органических красителей.

Ванны для хроматирования — из винипласта. Нагрев не нужен, если температура в помещении превышает 18 «С. Для удаления кадмиевых покрытий со стали и медных сплавов применяют раствор, содержащий азотнокислый аммоний с концентрацией 100-400 г/л. Изделия выдерживают в этом растворе при комнатной температуре до полного растворения кадмия. Если покрытие добавочно было хроматировано, то удаление кадмия протекает значительно труднее. Сначала необходимо устранить слой хромата в горячем растворе едкого натра. Кадмий можно удалить также в концентрированной соляной кислоте, но при этом существует определенный риск повреждения поверхности подложки.

Состав ванны

Гальваническое оборудование, используемое при кадмировании, не имеет каких-либо особенностей и ничем не отличается от установок для других видов гальваники. Как правило, это прямоугольные пропиленовые сосуды, размеры которых зависят от габаритов деталей и производительности процесса. В состав активной ванны, кроме самой емкости, обычно входят:

Основные группы электролитов для кадмирования — это цианистые, пирофосфатные, аммиакатные и кислые (сульфатные и фторборатные). Первые более стабильны и в общих случаях обеспечивают лучшее качество покрытия, поэтому более распространены. В состав электролита помимо вещества, содержащего кадмий, входит до десятка разных компонентов. По этой причине внутри основных групп существует множество разновидностей, каждая из которых имеет собственную технологическую направленность и особенные характеристики.

Некоторые народные умельцы осуществляют кадмирование деталей в своих домашних мастерских. Это действительно опасное занятие или же оно не несет угроз здоровью при соблюдении предписанных мер предосторожности? А что вы думаете по этому поводу? Поделитесь, пожалуйста, своим мнением в комментариях к этой статье.

Фосфатирование крепежа

Фосфатное покрытие используется для уменьшения трения, износа и повышения коррозионной стойкости металлических крепежных деталей, а также часто применяется в качестве добавки после нанесения покрытия. Наиболее распространенными типами фосфатных покрытий являются смеси на основе цинка, марганца или железа, которые наносятся на поверхность крепежа путем распыления или погружения в ванну.

Метод погружной ванны подразумевает, что крепежную деталь окунают в раствор фосфата, вызывая химическую реакцию, которая создает кристаллизованный поверхностный слой на подложке. Он помогает защитить основной материал от агрессивных элементов, но из-за пористости покрытия могут потребоваться дополнительные герметики для обеспечения эффективного сопротивления.

Преимущества фосфатного покрытия включают в себя снижение риска разложения водорода и способность покрытия служить основой для отделочных работ, таких как покраска. В зависимости от типа фосфата максимальная функциональная температура может варьироваться от приблизительно 107 градусов по Цельсию для покрытий на основе цинка до почти 205 градусов для различных покрытий на основе железа.

Источник

Кадмирование

Для защиты поверхностей изделий из стали от атмосферной и водной коррозии их поверхность покрывают тонкой защитной пленкой из металлов, пассивных к углероду и устойчивых к окислению. Самые распространенные среди них — это цинк и кадмий. Цинкование и кадмирование металла обычно осуществляется гальваническим способом, с использованием различных солей этих химических элементов. Кадмий устойчивее цинка и лучше защищает стальные детали от коррозии в морской воде. Но он дороже цинка в десятки раз и очень токсичен в производстве, поэтому кадмиевые покрытия используют только там, где им нет альтернативы. Такой областью применения является защита от коррозии металлических деталей судовых приборов и аппаратуры портового оборудования.

Металл после кадмирования легко паяется, а само покрытие пластично и не разрушается при гибке, вальцовке и штамповке. Хроматированный кадмий имеет красивый золотистый цвет, поэтому кадмирование также используют при декоративной отделке металлических поверхностей. К недостаткам такого покрытия можно отнести нестойкость кадмия по отношению к маслам и нефтепродуктам, в состав которых входят сернистые соединения.

Определение и назначение кадмирования

Толщина гальванического слоя при кадмировании деталей из различных металлов и их сплавов регламентируется ГОСТ 9.303-84. В зависимости от условий эксплуатации для углеродистых сталей она составляет от 12 до 40 мкм. Первое значение этого диапазона используется для изделий, находящихся под периодическим воздействием влаги и морских туманов, а последнее — при эксплуатации в условиях испарений и брызг морской воды. Обозначение типа кадмиевого покрытия включает в себя буквы, обозначающие сам металл, а также вид дополнительной обработки и его толщину в микронах. К примеру, КДхр-12 — это защитно-декоративное хроматированное покрытие толщиной 12 микрон.

Основное назначение кадмирования — коррозионная защита изделий, работающих во влажных и насыщенных солями средах. Наибольшее распространение такая гальваническая обработка деталей получила в оборонной промышленности, аэрокосмической отрасли и судостроении. Из-за пластичности и способности к сохранению свойств при повышенных температурах кадмирование является основным видом коррозионной защиты пружин и других деталей, работающих на изгиб и сжатие при циклических нагрузках. Еще одно массовое направление в гальванике — это кадмирование крепежа. Здесь кадмий не только является защитным материалом, но и обеспечивает герметичность резьбового соединения за счет своей пластической деформации.

Кроме защитных свойств, кадмирование обладает рядом других качеств. Кадмием покрывают железные контакты и подобные им детали, т. к. он легко поддается пайке. В отличие от меди у него хорошая гальваническая совместимость с алюминием и магнием, поэтому при сопряжении в изделиях меди и сплавов этих металлов на медные детали наносят слой кадмия. Еще одно направление кадмирования — отделка различных декоративных деталей, в том числе мебельной фурнитуры. В этом случае гальваническая поверхность подвергается последующему хроматированию для придания ей золотистого оттенка.

Основным недостатком кадмирования, препятствующим его широкому применению, является высокая токсичность кадмия, которая особенно опасна тем, что он не выводится из организма и накапливается в нем до критической концентрации. Другой сдерживающий фактор — это дороговизна кадмирования (по сравнению с покрытием цинком и оловом).

По своим физико-химическим свойствам к кадмию ближе всего золото, которое к тому же безопасно для здоровья. Но это еще более дорогой металл.

Что такое кадмий?

Кадмирование — процесс нанесения тонкого слоя металлического кадмия на изделие для придания ему необходимых свойств. Основное назначение покрытия — защита стали от коррозии в солевой среде (морской воде и тропиках).

Кадмий — серебристо-белый металл, по своим свойствам близок к цинку, но в десятки раз дороже его. Он легко куется, вальцуется в листы, полируется. Плотность металлургического кадмия — 8,6 г/см3, температура плавления составляет 321о С, удельное электрическое сопротивление кадмия составляет 0,076*10-6 Ом*м.

Заметная пассивация кадмия наступает во влажной среде, а при 200о С пассивная пленка утолщается, приобретая соломенно-желтый цвет. Пассивная пленка на кадмии, по сравнению с цинком, более плотная. Кадмий легко диффундирует в основной металл и на границе «металл-покрытие» образуется сплав.

Кадмий растворим в минеральных кислотах, особенно в азотной. При этом реакционная способность кадмия ухудшается с ростом его чистоты. В отличие от цинка кадмий не растворим в щелочах и не проявляет амфотерных свойств. Гидроксид кадмия растворяется в аммиаке. С цианидами кадмий образует плохо растворимый цианид кадмия. Однако, в избытке цианистого калия этот осадок растворяется с образованием комплексной соли.

Пары и соединения кадмия крайне ядовиты. Первыми признаками отравления являются тошнота и головная боль. Кадмий ни в коем случае не должен соприкасаться с пищевыми продуктами.

Кадмиевые покрытия известны достаточно давно. Их изучением занимались Мюллер, Бархманн, Верник, Изгарышев Н.А., Орлова С.И., Кудрявцев Н.Т., Осипова Е.В., Планер и ряд других ученых. Основное применение таких покрытий — защита стали от коррозии. В этом вопросе не все так однозначно, как с цинком. Длительное время шли споры о том — положительнее кадмий железа или отрицательнее, т.к. потенциалы этих металлов оказались близки. Ответ на этот вопрос кроется в том, что потенциалы металлов в растворах зависят от целого ряда факторов:

• состав среды; • состав покрытия и основы; • пористость покрытия;

• предшествующая обработка основы и пр.

Оказалось, что кадмий может быть как анодом, так и катодом по отношению к стали.

Анодный характер защиты кадмия проявляется в хлорид-содержащих средах (в частности — в морской воде). При несплошности солевой среды (туман, брызги) анодный характер защиты сохраняется.

В условиях сухого атмосферного воздуха кадмий по отношению к стали — катод. В атмосфере промышленных серосодержащих газов кадмий разрушается в 1,5-2 раза быстрее цинка, т.к. образующийся на поверхности покрытия слой сульфида кадмия легко смывается дождями. Также кадмиевые покрытия не устойчивы в среде продуктов, выделяющихся при старении олифы, масляных лаков.

Как и цинк кадмий подвергается хроматированию для улучшения его защитных свойств. В зависимости от условий эксплуатации стальных изделий толщина кадмиевых покрытий устанавливается в следующих размерах:

Твердость покрытий кадмием варьируется от 600 до 1500 МПа. Таким образом, кадмий мягче цинка и несколько тверже олова.

Кадмиевые покрытия отличаются высокими антифрикционными свойствами, но низкой износостойкостью.

Технология процесса

Процесс кадмирования помимо самой гальваники включает в себя несколько подготовительных технологических операций. Еще до попадания в гальванический цех детали очищают на абразивоструйных установках или в барабанных и вибрационных аппаратах. Следующим этапом очистки является химическое или электрохимическое травление в щелочном электролите, с помощью которого с поверхности удаляются ржавчина и другие окислы, а также производится обезжиривание. Далее при необходимости производится снятие окалины, для чего деталь сначала обрабатывается раствором соляной кислоты, а затем для удаления травильного шлама — раствором из смеси едкого натра, кальцинированной соды и ортофосфата натрия. Затем, после активирования в растворе соляной кислоты в течение нескольких минут, деталь промывается водой, сушится и отправляется на участок кадмирования.
Перед погружением в гальваническую ванну детали помещаются на специальную оснастку: крюки, рамки, корзины. Хотя при кадмировании скорость осаждения во многом зависит от типа используемого электролита, все же главным образом она определяется плотностью тока. После гальванической обработки деталь осветляют в растворе хромового ангидрида, а затем, если это предусмотрено техническими условиями, пассивируют (хроматируют), погружая на некоторое время в раствор солей хрома. Хроматирование усиливает защитные свойства поверхностного слоя, т. к. в хромовокислых растворах происходит частичное замещение кадмия более твердым хромом. При этом поверхность детали приобретает красивый цвет: от радужного до различных оттенков золотистого и коричневого. Оттенок и насыщенность цвета зависят от состава применяемого раствора и времени обработки.

Кадмирование деталей может использоваться в сочетании с другими видами гальванических покрытий для усиления их защитных возможностей или придания особых механических свойств. Кадмий применяют в качестве подслоя при гальваническом цинковании для повышения коррозионной стойкости поверхности деталей. С этой же целью кадмирование может выполняться поверх медных и никелевых гальванических покрытий.

Нанесение на кадмиевое покрытие олова улучшает его качества при пайке, а также повышает пластичность в резьбовых соединениях.

Процесс кадмирования

Нанесение кадмированного покрытия на поверхность деталей из стали осуществляется в специальной емкости, которую называют электролитической ванной.

Температура во время процесса должна быть 27 градусов, а плотность тока – 1.6 А/дм.кв.

Минус здесь в том, что такой способ нельзя использовать, если осуществляется локальное осаждение кадмия, т.к. могут возникнуть пригары, если плотность тока будет слишком высокой – все это повлияет на качество конечного слоя покрытия.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Показатели температуры плавления латуни

В домашних условиях проще осуществить другой подобный способ обработки кадмированием деталей из стали, когда электролит включает кадмий, концентрация которого 140-160 г/л, а также борфтористоводородную кислоту, с максимальной концентрацией 35-40 г/л.

Во время нанесения покрытия плотность тогда должна быть 3-8 А/дм.кв.

Недостаток данного способа в том, что интервала, проходящего между концентрацией главных компонентов и плотностью рабочего тока, недостаточно, чтобы наносить покрытие должного качества – из-за этого поверхность может иметь светлые оттенки или полирующиеся осадки.

Наиболее качественным вариантом нанесения покрытия из кадмия заключается в следующем: нужно отмерить в нужных частях борную кислоту, желатин, плюс окись кадмия.

Желатин готовится за день до того, как будет сделан электролит кадмирования.

Для создания нужно смеси нужно засыпать сухой желатин в литр дистиллированной воды, размешать смесь эбонитовым стержнем, оставить смесь на сутки, чтобы она разбухла.

Через сутки из бутылки нужно слить оставшуюся воду и влить литр горячей воды, ее температура должна быть около 70 градусов. Затем смесь нужно снова перемешать, чтобы вода стала прозрачной, и порошок полностью растворился.

В емкость, в которой готовится электролит, нужно влить фтористоводородную кислоту в нужном количестве, а следом за ней – борную кислоту, ее нужно добавлять маленькими порциями и сразу же перемешивать, чтобы не возникало никаких реакций.

Получившийся раствор нужно оставить на 1.5 часа, чтобы дать ему настояться, а также, чтобы химическая реакция полностью завершилась.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Дробеструйная обработка металла

После того как жидкость отстоялась, в нее нужно засыпать нужное количество кадмиевой окиси (ее количество нужно просчитать заранее).

После этого раствор снова нужно оставить на некоторое время (будет достаточно получаса).

После того как время отстаивания закончилось, в емкость нужно влить желатиновый раствор и добавить дистиллированной воды, чтобы электролит кадмирования получил необходимый для работы объем жидкости, и тщательно перемешать получившуюся смесь с использованием сжатого воздуха.

Перемешивать нужно от 20 до 40 минут.

После этого нужно очистить электролит путем электрохимической очистки, чтобы удалить образовавшиеся в процессе реакции примеси: олово, медь, сурьма, никель и т.д.

Очистить кадмирование электролита можно с помощью тока до 25 А. Очистка проводится продолжительностью не менее трех часов.

Когда все процессы закончены, электролит нужно профильтровать, используя специальную фильтровальную установку.

Кадмирование электролита пкдз достаточно сложный и опасный процесс: пкдз нельзя проводить в закрытом помещении, т.к. соединения кадмия очень токсичны.

Кроме того, защитные качества покрытия деталей из стали после кадмирования пкдз будут значительно хуже, чем, например, после оцинковки. Чаще всего пкдз используют на производстве, где есть соответствующе защитные инструменты.

Для обработки металла в домашних условиях своими руками лучше выбрать другой способ, например, оцинковку.

Состав ванны

Гальваническое оборудование, используемое при кадмировании, не имеет каких-либо особенностей и ничем не отличается от установок для других видов гальваники. Как правило, это прямоугольные пропиленовые сосуды, размеры которых зависят от габаритов деталей и производительности процесса. В состав активной ванны, кроме самой емкости, обычно входят:

Основные группы электролитов для кадмирования — это цианистые, пирофосфатные, аммиакатные и кислые (сульфатные и фторборатные). Первые более стабильны и в общих случаях обеспечивают лучшее качество покрытия, поэтому более распространены. В состав электролита помимо вещества, содержащего кадмий, входит до десятка разных компонентов. По этой причине внутри основных групп существует множество разновидностей, каждая из которых имеет собственную технологическую направленность и особенные характеристики.
Некоторые народные умельцы осуществляют кадмирование деталей в своих домашних мастерских. Это действительно опасное занятие или же оно не несет угроз здоровью при соблюдении предписанных мер предосторожности? А что вы думаете по этому поводу? Поделитесь, пожалуйста, своим мнением в комментариях к этой статье.

Источник