Inżynierai powierzchni

POWIERZCHNIA CIAŁA STAŁEGO np. narzędzi, maszyny, elementu konstrukcyjnego jest obiektem oddziaływania (świadomego) w celu nadania odpowiednich własności fiz. i chem./
Obrazem rzeczywistej budowy ciała stałego jest zbiór nieciągłości w skali makro lub mikro, składający się ze szczelin, porowatości, nieregularnej struktury, obecności ciał stałych.
Powierzchnia ciała stałego odznacza się zazwyczaj odmienną strukturą i wł. od rdzenia materiału. Różnice te spowodowane są przede wszystkim: -odrębnym stanem energet, wskutek czego następuje stan podwyższonej energii powierzch,a przez to zdolność do adsorobcji-nakładaniu się wpływów mechanicznych,cieplnych,elektrycznych-fiz i chemicz. -cyklicznymi: mechanicznymi , cieplnymi, fiz,chem, oddziaływaniami ośrodka otaczającego przedmiot w czasie jego eksploatacji-powierzchnia wpływa w sposób zasadniczy na wł. użytkowe przedmiotu,na powierzchni odbywa się szereg zjawisk fizycznych oraz chemicznych(kataliza chemiczna,korozja,zużycie ścierne,adhezyjne,erozyjne,kawitacyjne, zmęczeniowe,przez utlenianie,adsorpcja,inne)/POJECIE GEOMETRYCZNE POWIERZCHNI- w sensie matematycznym,a ściśle geometrycznym,powierzchni jest dwuwymiarową figurą geometryczną i stanowi jedno z podstawowych pojęć geometrii.Z def.tej wynika ze matemat. pojęcie powierz.jest pojeciem teoretycznym niematerialnym./POJECIE MECHANICZNE POWIERZCHMI:-bliższe rzeczywistości jest pojęcie powierzchni używane w mechanice i naukach technicznych.Powierz.definiuje się jako brzeg ciał materialnych i jest to pojęcie bardzo ogólne a powierz.materialną definiuje się jako układ materialny,ciągły w postaci pow. utworzonej z punktów materialnych./POWIERZCHNIA ZAADSORBOWANA:-jest to obraz pow.rzeczywistej przedmiotu uzyskany w wyniku obserwacji/POWIERZCHNIA OBRABIANA :-jest to pow.ograniczająca przedmiot obrabiany w miejscu podlegającym obróbce/POWIERZ. OBROBIONA:-to pow.ograniczająca przedmiot obrobiony w miejscu przeprowadz.obróbki/
POJĘCIA FIZYKO CHEMICZNE POWIERZCHNI:-Faza-jednolita część ukł. o jednakowych w całej masie właściwościach fiz i jednakowym w składzie chemicznym ograniczone pow rozdziału(granica faz),od innej części układu.-Składnik układu- substancje,z których zbudowany jest układ.Składnikiem niezależnym jest ten, którego znajomość jest konieczna do określenia składu każdej z faz układu. Fazę lub układ złożone z jednego tylko składnika nazywamy homogenicznymi a z wielu składników heterogenicznymi. Mogą więc istniec:-jednofazowy,jednoskładnikowy(czysta woda)-1fazowy, wieloskładnikowy-roztwór cukru w wodzie-wielofazowy, wieloskładnikowy- roztwór alkoholu w wodzie i ich para.Przejście w rozpatrywanym układzie jednej postaci krystalograficznej w innae, lub powstanie nowego połączenia chemicznego np. żelazo alfa w gamma-nazywane jest przemianą fazowa./ POW. MIĘDZYFAZOWE-powierzchnia rozdziału faz stanowi./W układzie wyróżniamy 3 obszary:1-rodny obszar fazy A(np.metal),jednorodny obszar fazy B (gaz), niejednorodny obszar C. Obszar C nie stanowi 3 fazy w sensie reguły faz i można go traktować jako samodzielną część układu.Powierzchnia pomiedzy 2 fazami nazywa się pow.miedzyfazową./ ENERGIA POWIERZCHNIOWA:-z termodynamicznego opisu powierzchni Gibbsa wynikają 2 bardzo istotne stwierdzenia,słuszne dla układu w stanie równowagi termodynamicznej:1.oddziaływ. powierzchni międzyfazowej na otaczające ją fazy-między powierzchnią międzyfazowa a sąsiadującymi ją fazami może następować wymiana masy i entropii.2. wyrównywanie przez powierzchnię międzyfazową róznic pomiędzy otaczającymi je fazami-występuje niejednorodn pow.międzyfazowej wyraża się występowaniem wew.sił elektrycz.i mechanic.powodujących kompensowanie gradientu potencjału chemicznego zmierzającego do zachowania stałej wartości potencjału elektrochemicznego w rozpatrywanym układzie co stanowi warunek równowagi termodynamicznej. Wyjaśnienie tych stwierdzeń ułatwia atomowy opis układu.
POWIERZCHNIA FIZYCZNA rozpatrywana jest jako niehomogeniczna strefa pomiędzy przyległymi fazami. Atomy i cząsteczki są zupełnie inaczej rozmieszczone niż wewnątrz ciała stałego. Znajduje się więc w innym stanie energetycznym niż atomy w podłożu. Stąd też atomy na powierzchni mają większa energie potencjalną. Każde zetknięcie powierzchni ciała stałego z ciałem materialnym np. gazem, cieczą, wyzwala procesy prowadzące do zmniejszenia tej energii. Szybkość procesów adsorpcji przez ciała stałe jest dużo większa dla powierzchni czystej niż powierzchni zaadsorbowanej atomami. Procesy przyłączania atomow mogą zachodzić: -samoistnie- wtedy gdy np. cząstki pary wodnej, tlenu z powietrza, cząstki obcego metalu, tworzą powierzchnię naturalną, -sztucznie- gdy, w wyniku celowej ingerencji w trakcie realizacji technologii uszlachetniania właściwości przedmiotu, prowadzą do zmiany mikrostruktury, składu chemicznego, naprężeń własnych. Powstaje wówczas tzw powierzchnia technologiczna. Może również powstać powierzchnia eksploatacyjna gdy uszlachetniana jest w toku eksploatacji. W obydwu przypadkach powstaje powierzchnia o nowych właściwościach niż wyjściowe. Nowa powierzchnia technologiczna lub eksploatacyjna może być nową fazą, kilkoma fazami, może zawierać inne składniki niż materiał podłoża, jednak zawsze stanowi obszar różny od powierzchni wyjściowej, pod względem stanu energetycznego. Cechą charakterystyczną powierzchni fizycznej oprócz bariery energetycznej jest jej niehomogeniczna budowa i wynikająca stąd anizotropia właściwości w kierunku prostopadłym i równoległym.
WARSTWA PODPOWIERZCHNIOWA: warstwa zdeformowanego podczas wytwarzania przedmiotu, metalu lub stopu, leżąca poniżej powierzchni fizycznie czystej. W stosunku do rdzenia przedmiotu warstwa ta leży od strony powierzchni nazywamy ją warstwą wierzchnią.
W przypadku procesów technologicznych bardzo rzadko w trakcie eksploatacji wyrobów warstwy stanowią źródło tworzenia się nowych zarodków, stanowiących zaczątek powstawania nowej fazy tworzącej następnie warstwy. Warstwy takie nazywane były powłokami. Pojęcia związane z warstwą wierzchnią. należy rozumieć zbiór pkt-ów materialnych zawartych między jego powierzchnią a powierzchnią umowną będącą granicą zmian wartości cech strefy podpowierzchniowej powstałych w wyniku wymuszeń zewnętrznych: nacisku, temperatury, czynników chem., elektrycznych, bombardowania cząstkami, pozostała część mat to rdzeń. WARSTWA WIERZCHNIA – to warstwa materiału ograniczona rzeczywistą powierzchnią przedmiotu, obejmująca tę powierzchnię oraz część mat wgłąb pow. rzeczywistej. Warstwa wierzchnia wykazuje odmienne cechy fizyczne i chemiczne niż materiał podstawowy. Podana definicja obejmuje w zsadzie techniczną warstwę wierchnią, można również wprowadzić pojęcie fizycznej warstwy wierzchniej o grubości liczonej w [Ǻ], w której zachodzi zmiana cech fiz. i chem. Budowa warst. wierzchniej nazywana strukturą warstwy wierzchniej stanowi układ elementów powierzchni rzeczywistej i budowy wewnetrznej jego jego warstwy wierzchniej. STREFA WARSTWY WIERZCHNIEJ – jest to część warstwy wierzchniej, której objętość jest wyznaczona istnieniem określonej cechy. Poszczególne strefy mogą się wzajemnie przenikać. GRANICA WEWNĘTRZNA WARSTWY WIERZCHNIEJ – to teoretyczna powierzchnia wyznaczona przez punkty w których występują wartości graniczne tej spośród cech warstwy wierzchniej, dla której grubość warstwy wierzchniej określona w ten sposób jest największa. Wyznaczenie granicy warst. wierzchniej jest bardzo trudne. WARTOŚĆ GRANICZNA DANEJ CECHY – to wartość różniąca się od wartości tej cechy w rdzeniu o umowną wartość ‘d’. Ta umowna wartość ‘d’ jest różna dla różnych cech a niejednokrotnie dla tej samej cechy różnie określanej np. umowna grubość warstwy zahartowanej, dyfuzyjnej. POWŁOKI OCHRONNE: Przygotowanie powierzchni: Zanieczyszczenia mechaniczne: usuwa się łatwo gdyż nie mają one przyczepności do podłoża, są zwilżone do powierzchni metalu i dlatego podczas procesu usuwania smaru (oleju) są również usuwane. Stosuje się następujące metody usuwania zanieczyszczeń: fizyczne (rozpuszczanie, emulgowanie) - chemiczne (zmydlanie tłuszczów) rozpuszczanie produktów korozji w kąpielach kwaśnych - elektrochemiczne (działanie chemiczne wspomagane jest wydzielaniem na przedmiotach pęcherzyków gazu) - fizykochemiczne wykorzystujące ultradźwiękowe działanie kawitacyjne
Oczyszczanie emulsyjne – stosuje się wtedy gdy musimy stosować niskie temperatury. W tym przypadku ciecz myjąca jest emulsją wodną rozpuszczalników organicznych, gdzie jednocześnie następuje usuwanie zanieczyszczeń takich jak oleje i tłuszcze oraz w wodzie (sole mineralne) Odtłuszczanie chemiczne - stosuje się najczęściej w liniach technologicznych nakładania powłok. Stanowi ono zwykle przedostatni zabieg odtłuszczania, a polega a przetrzymywaniu w gorących roztworach alkolitów z różnymi dodatkami. Stosuje się temperaturę: 45 – 96 C, w zależności od odtłuszczonego metalu i stopnia zanieczyszczenia. W wyniku tego odtłuszczenia następuje zmydlanie tłuszczów oraz ich emulgowanie. Odtłuszczanie elektrolityczne stanowi zintensyfikowaną wersję odtłuszczania chemicznego, podczas którego zachodzi ostateczne zmydlanie tłuszczów, wspomagane przez intensywne mieszanie przy samej powierzchni za pomocą wydzielającego się wodoru (odtł. Katodowe) lub tlenu (odtł.anodowe) Aktywacja – dotrawianie - nazywamy ostateczne usunięcie warstewek tlenkowych jakie mogły się utworzyć w czasie obróbki przygotowawczej. Jest to ostatnia operacja poprzedzająca nakładania właściwej powłoki. W większości przypadków aktywacja polega na krótkotrwałym zanurzaniu przedmiotu do 10-15% kwasu siarkowego. POWŁOKI GALWANICZNE – Metale osadzane elektrolitycznie mają strukturę krystaliczną a postać zewnętrzna otrzymanych powłok zależy głównie od szybkości wzrostu kryształów i tworzenia nowch zarodków. Głównymi czynnikami wpływającymi na wygląd powłoki są: 1). gęstość prądu katodowego (Mała gęstość prądu powoduje wyładowanie jonów, szybkość powstawania zarodków jest mniejsza niż szybkość wzrostu powłoki. W tych warunkach otrzymuje się powłoki grubokrystaliczne. W miarę wzrostu gęstości prądu zwiększa się szybkość powstawania zarodków i powłoka staje się drobnoziarnista. Przy zwiększaniu gęstości prądu może dojść do wydzielania wodoru, co prowadzi do powstawania powłok gąbczastych i porowatych. Gdy wodór bierze udział to następuje zwiększenie jego stężenia przy katodzie z podwyższeniem gęstości prądu i może występować wzrost wydajności osadzonego metalu.) 2). skład kąpieli (stężenie elektrolitu)- Zwiększenie stężenia lub mieszanie elektrolitu pozwala na zwiększenie prądu bez obawy tworzenia struktury grubokrystalicznej lub wydzielania wodoru. Wzrost stężenia wpływ korzystnie na wgłębność kąpieli. Temperatura: Wzrost temperatury ma dwojaki wpływ. Z jednej strony sprzyja on dyfuzji co zapobiega powstawaniu struktury gruboziarnistej lub powłok gąbczastych przy dużych gęstościach prądu, z drugiej zaś strony powiększa szybkość wzrostu wzrostu kryształów co sprzyja powstaniu struktury gruboziarnistej. Ze względu na to, że wzrost temp powoduje spadek polaryzacji co pogarsza wgłębność a jednocześnie a jednocześnie powoduje wzrost przewodnictwa, które poprawia wgłebność. Wzrost temperatury wpływa korzystnie na wydajność prądową procesu anodowego. 3).obecność substancji powierzchniowo czynnych. W wielu przypadkach metale wydzielają się w postaci dużych krystalitów. Aby zapobiec temu stosuje się niewielkie ilości związków powierzchniowo czynnych powodujących uzyskanie Powłok o dobrych własnościach. Jednak nie należy przesadzać z ilością tych substancji gdyż mogą one powodować otrzymanie powłok grubych. 4). własności metalu na których osadza się powłoka ELEKTROLIT –rodzaj elektrolitu wywiera istotny wpływ na charakter powłoki. W praktyce stosuje się kąpiele zawierające metal osadzany w postaci kompleksowego cyjanku. Powłoki otrzymywane z takich roztworów są zwykle gładkie. W przypadku osadzenia Ag stężenie wolnych jonów Ag+ jest b. Małe i wspólnie z nim osadzają się pewne ilości nierozpuszczonej soli ,która działa jak substancja dodatkowa utrudniając wzrost kryształu. METAL ELEKTRODY – w wielu przypadkach stwierdzono, że orientacja kryształu na początku osadzania powłoki stanowi przedłużenie struktury podłoża. WGŁĘBNOŚĆ KĄPIELI jest to tendencja do osadzania jednakowej grubości powłoki na całej pow.
POWŁOKI GALWANICZNE - CYNKOWANIE- ze względu na położenie cynku w szeregu galwanicznym, powłoki osadzane elektrolitycznie na stali mają charakter anodowy czyli taki ze korozji ulega powłoka a nie mat. Podłoża. Warstwy cynkowe chronią podłożę na skutek ich anodowego rozpuszczania w ogniwie korozyjnym. Ponad to warstwy te wytwarzają produkty korozji szczelnie przylegające do podłożą. Wartość ochrony antykorozyjnej jest proporcjonalna do jej grubości. Galwaniczne powłoki cynkowe do ochrony żeliwa i stali przed korozją, szczególnie duże ilości cynku zużywa się w przemyśle do pokrywania blach, taśm i drutów stalowych. Galwanicznie można cynkować wyroby sprężynowe, ponieważ nie występuje kruchość wodorowa. KĄPIELE KWAŚNE – najszersze zastosowanie w procesach galwanicznego cynkowania taśm i drutów. Powłoka ma grubość od 3-12 µm, a zasadniczą zaletą tych powłok jest to, że powłoka nie ulega zniszczeniu, nawet podczas głębokiego tłoczenia.Powłoki cynkowane bardzo często zabezpiecza się przez chromianowanie lub fosforowanie. W ostatnich latach cynkowanie blach i taśm znalazło ogromne zastosowanie. Kąpiel do cynkowania składa się z :ZnSO4(600mg/dm3) i Al2(SO¬4)3 x 18H2O(30mg/dm3). Kąpiele chlorkowe są silnie agresywne i są trudniejsze w eksploatacji niż siarczanowe. Koszt nałożenia powłoki cynkowej jest najniższy. Kąpiele galwaniczno –cyjankowe jest najbardziej uniwersalną, której ze względu na własności nie udało się zastąpić innymi kąpielami o nie toksycznych własnościach. Kąpiel ta sporządzana jest z: -tlenku lub cyjanku cynkowego -cyjanku sodowego ( NaCN), wodorotlenku sodowego (NaOH) Obecność cyjanku sodowego w kąpieli jest istotnym czynnikiem powodującym osadzanie drobnokrystalicznych powłok cynkowych. Wodorotlenek sodu powoduje dobre przewodnictwo elektryczne. Najistotniejszą cecha tych kąpieli jest duża wgłębność wynikająca z: dużej polaryzacji katodowej, ostrego spadku wydajności katodowej przy wzroście gęstości prądu , dobrego przewodnictwa kąpieli.Umożliwia to osadzanie powłok na elementach o skomplikowanych kształtach.
KĄPIELE AMINOWE – Służą do otrzymywania powłok cynkowych z połyskiem
CYNOWANIE – zastosowanie w procesie spożywczym, w postaci białej blachy na puszki konserwowe i jako pokrycia naczyń kuchennych. Jest bardzo szeroko stosowane w przemyśle elektrotechnicznym do powlekania przewodów miedzianych. Podobnie jako zastosowanie ochronne przed azotowaniem. Zastosowanie znalazły 2 rodzaje kąpieli: 1). alkaliczne dla których podstawową solą jest cynian potasowy lub sodowy2). kąpiele kwaśne, solą jest siarczan cynawy. Wybór kąpieli zależy od rodzaju przedmiotu który pokrywamy.Dla elementow prostych bez specjalnych wymagań stosuje się kwaśne. Dla skomplikowanych alkaliczne.Zawierają jedynie 2 składniki cynian oraz wodorotlenek sodowy.Techniczne zastosowanie znalazła kąpiel składająca się z siarczanu cynawego ,kwasu siarkowego & różnych dodatk.
KADMOWANIE – stosowane w niektórych gałęziach przemysłu elektronika, elektrotechnika, stosowanie powłok kadmowych wynika ze specyficznych własności. Dzięki dużej wgłebności kąpieli można pokrywać elementy o skomplikowanych kształtach . Mogą one zastępować drogie srebrzenie. Wada – rakotwórcze.
MIEDZIOWANIE - powłoki te znalazły praktyczne zastosowanie już w 1838 . Przeszkody w stosowaniu miedzi do bezpośredniego nakładnia było to że miedz w roztworach kwaśnych redukowała się na powierzchni stali bez udziłu prądu, a warstwy stosowane elektrolitycznie były źle przyczepne i porowate. Z chwila opracowania powłok miedzianych z roztworów alkalicznych stan tez uległ zmianie – miedź nie wydziela się bez działania prądu. Stosowanie jej jako podwarstwe przy niklowaniu stali oraz jako ochrona stali przed nawęglaniem. Elektrolitycznie osadzana miedz ma duże zastosowanie w galwanoplastyce. NIKLOWANIE – elektrolityczne nakładanie powłoki niklowe służa przede wszystkim jako dekoracyjne i dekoracyjno-ochronne. Ponadto nkilowanie stosuje się w galwano plastyce. KAPIELE DO NIKLOWANIA: TYPU WATTSA: Najczęsciej stosuje się kąpiele siarczanowe do niklowania oparte na 3 podst. Składnikach: -siarczanie niklawym, -chlorku niklawym, -kwasie borowym Stosuje się bardzo szeroki zakres składu kąpieli w zależności od temperatury, pH i żądanej wydajności. Zasada w tych kąpielach jest to, że wraz ze wzrostem zaw. Metalu wzrasta możliwość zwiększeniea gęstości prądu. Kąpiele chlorkoew zamiast siarczanu niklawego zawierają chlorek niklawy a do zmiany pH zamiast kwasu siarkowego stosuje się kwas solny. Otrzymywane warstwy są twarde i drobnokrystaliczne ale mało plastyczne. Kąpiele typu Wattsa zawierające jedynie siarczan niklawy, chlorek niklawy lub chlorki metali alkalicznych i kwas borowy są rzadko stosowane jako dekoracyjne. Z kąpieli tych nakłada się powłoki o specjalnym przeznaczeniu, między innymi jako podwarstwy pod powłoki miedziane. W zależności od składu kąpieli stężenie można otrzymywać powłoki: miekkie , twarde, plastyczne. KĄPIEL DO NIKLOWANIA Z POŁYSKIEM Kapiele z połyskiem stosowane są do nakładania błyszczących powłok dekoracyjnych pod powłoką chromową, która umożliwia utrzymanie przez długi czas niezmiennego wyglądu wyrobu. Z technologicznego i ekonomicznego pkt. Widzenia atrakcyjność niklowania z połyskiem polega na tym , że powłoki nie wymagają polerowania i że można je chromować bez dodatkowych koswztów związanych z suszeniem, polerowaniem i elektrochemicznym przygotowaniem powierzchni. Kąpiele do niklowania z połyskiem różnią się tym od innych kąpieli do niklowania że stosowane są różne dodatkim, które powodują wybłyszczanie nakładanych warstw połączone z wygładzaniem . Kąpiele do niklowania z połyskiem oraz kąpiele chlorkowe lub siarczanowo-chlorkowe są najczęsciej stosowane w przemyśle.
PRZYKŁADOWY SKŁAD CHEM KĄPIELI: -siarczan niklawy NiSO4x7H2O -chlorek niklawy NiCl2x7H2O -siarczan sodowy Na2SO4 -kwas borowy H3BO4 -dodatki blaskotwórcze. Parametry: -temp. 45-50ºC -pH: 3,5-4,2 -gęstość prądu 3-10 A/dm3
KĄPIELE AMIDOSÓLFONIANOWE -znane są od 1938 , znalazły zastosowanie w m.in. przy niklowaniu obwodów drukowanych matryc. Podstawowym składnikiem kąpieli jest amidosólfonian niklawy Ni(H2NSO3)2. Powłoki otrzymywane z tej kąpieli odznaczają się:
-dobrą przewodnością elektr. -drobnym ziarnem -dużą plastycznością, -dużą twardością
CHROMOWANIE -szerokie zastosowanie ma chromowanie techniczne. Polega ono na nakładaniu warstwy chromu, przeciętnie o grubości 0.005-0,2mm, a w niektórych przypadkach nawet do 1mm. Chromowanie pozwala na uzyskanie powłok o b. wysokiej twardości przez co istnieje możliwość zwiększenia trwałości matryc, tłoczników, narzędzi. Dużą zaletą jest wysoka gładkość powierzchni i odporność na ścieranie. Chromowaniu poddaje się: - cylindry silników spalinowych, -pierścienie tłokowe, -tłoczyska podnośników hydr. -Powszechne zastosowanie znalazło chromowanie w produkcji sprawdzianów. Kąpiele siarczanowe: najlepszym elektrolitem jest bezwodnik kwasu chromowego z dodatkiem niewielkich ilości anionów SO -24 oraz trójwartościowego chromu CrO3. Ostateczny skład stos. Kąpieli siarczanowych charakteryzuje się stosunkiem CrO3 do H2SO4 jak 100:1. Chromowanie może być dekoracyjne i wtedy nakłada się warstwę chromu o gr. 1,5µm, zazwyczaj na podstawe Cu, Ni. Warstwa ta oddziaływuje często jako antykorozyjna . Chromowanie porowate zwiększa odporność na zużycie przedmiotów podlegających ścieraniu , szczególnie tam gdzie elementy pracują w warunkach niedostatecznego smarowania np. cylindry silników spalinowych, pierścienie tłokowe, sworznie zaworów. Odporność na ścieranie żeliwa pokrytego porowatym chromem jest 30-150 x wyższa . Przy chromowaniu porowatym na dobrze wypolerowanej powierzchni tworzy się siatka dzieki czemu osiaga się dobrą zwilżalność metalu poddanego smarowaniu.METODY OTRZYMYWANIA POWŁOK CHROMOWYCH POROWATYCH:
a) mechaniczna- nacieranie powierzchni za pomocą piaskowania lub śrutowania
b) chemiczna- polega na wytrawianiu kwasem solnym pow. chromowej
c) elektrochemiczna- najszersze zastosowanie. Polega na dod. Obr anodowej w tym samym elektrolicie w którym prowadzi się chromowanie. Chrom rozpuszcza się przede wszystkim w szczelinach i porach.
Ze względu na duże natężenie prądu należy zwrócić uwagę na kształt anod oraz powinny one być wykonane z ołowiu. Ponadto podczas chromowania istnieje niebezpieczeństwo nawodorowania podłoża. Dlatego też po procesie chromowania przedmioty poddaje się odwodorowaniu w temp. 180-200ºC w suszarkach z ciągłą cyrkulacją powietrza. SREBRZENIE: Powłoki srebrzone mają szerokie zastosowanie głowie jako pow. Dekoracyjne ze względu na ich estetyczny wygląd –wyroby jubilerskie i nakrycia stołowe. Są stos. Jako powłoki przewodzące. W celu uzyskania dobrej przyczepności powłoki stosuje się obr. wstępną np. jednorazowe albo dwukrotne srebrzenie wstępne. W celu uzyskania powłok na stali o znaczej grubości i dużej przyczepności stosuje się wstępne niklowanie i 2x srebrzenie wstępne. Składniki kąpieli: -chlorek srebra AgCl -cyjanek potasowy KCl -węglan potasowy K2CO3 Gęstość prądu : 0,1-0,4 A/dm3. Składniki kąpieli do srebrzenia z połyskiem: -cyjanek srebra -cyjanek potasowy -węglan potasowy - dodatki
POWŁOKI OSADZANE BEZPRĄDOWO: pokrywanie met reakcji chem. wymiany,
Polega na wypieraniu z roztworu jonów metali bardziej szlachetnych przez metale mniej szlachetne. Przykład: miedziowanie blachy stalowej ocynkowanej. Proces ten zachodzi po zanurzeniu do roztworu siarczanu miedziowego wg reakcji. Zn0 + Cu2+ → Zn2+ + Cu0 W wyniku której blacha pokrywa się powłoką miedzianą. Powłoki otrzymane w ten sposób są bardzo cieńkie. pokrywanie na drodze redukcji chem. W metodzie tej stos. Się reduktory chemiczne najczęściej organiczne jak np. inwertowany cukier Schemat procesu: Ag+ + reduktor → Ag0 + reduktor utleniony Powierzchnia pokrywana nie jest perforowana w tym przypadku srebro wytrąca się w wannie i opada na jej dno.
Powłoka otrzymana tą metodą jest cienka i nieodporna na ścieranie. pokrywanie autokatalityczne - Jest to odmiana metody pokrywania przez redukcje chemiczne. Różnica polega na tym, że redukowany metal osadza się nie w całej objętości lecz jedynie na pokrywanych przedmiotach. Dzieje się tak na skutek katalizy działania por. metalu. Katalizatorem może być metal pokrywany. W wyniku autokatalizy może otrzymać powłoki o dowolnej grubości przedłużając jedynie czas pokrywania i uzupełniając roztwór substratem reakcji. Szerokie zastosowanie ma niklowanie autokatalityczne zwane często niklowaniem chemicznym, umożliwiającym otrzymanie powłok odpornych na korozję i ścieranie. Zawierających 7-10% fosforu. Fosfor ten pochodzący z reduktora , którym jest podfosforan sodawy jest wbudowany w osadzaną powłokę i występuje w postaci roztworu stałego niklu . POWŁOKI GALWANICZNE Wysoka odporność na ścieranie: chrom galwaniczny ( wys twardość). Zastosowanie cylindry, pierścienie w przem. Samochodowym. Powinny być spiekane dla wysokiej zdolności smarowania: -nikad ( Ni , Cd) -niklowe ( Ni P) Cd-zabroniony ze względu na rakotwórcze własności, powłoki chromowe tez sa wycofywane POWOŁOKI PRÓZNIOWE PVD: -czyste -wysoka pozytywy technicze -niska wydajność POWŁOKI DYFUZYJNE: Powstawanie warstw dyfuzyjnych polega na przemieszczaniu się atomów pierwiastka powłokotwórczego w sieci pierwiastka stanowiącego podłoże na którym powstaje warstwa dyfuzyjna. Przyjmujemy że powłoka charakteryzuje się adhezyjnym połączeniem z podłożem, a o jej własnościach decydują własności pierwiastka powłokotwórczego np: -galwaniczna powłoka cynkowa ma własności cynku - galwaniczna powłoka niklowa ma własności niklu. Warstwa natomiast charakteryzuje się dyfuzyjnym połączeniem z materiałem podłoża i ma właściwości odmienne od materiału , który wdyfundował i mat. Podłoża Własności warstwy dyfuzyjnej nie są charakterystyczne ani dla jednego ani dla drugiego materiału. Również budowa strukturalna , sieć struktury warstwy jest odmienna. Istnieje również różnica w twardości , wł elektrycznych , przewodnictwie cieplnym, gęstości, pomiędzy materiałem warstwy dyfuzyjnej oraz materiałów z których ta warstwa powstała. Warstwy dyfuzyjne mogą być: -roztworowe, mogą mieć strukturę faz międzymetalicznych Przykłady: W przypadku chromowania stali węglowych (dyfuzyjnego chromowania) stali wysokowęglowych na pow. Powstaje węglik chromu Cr2C3 lub Cr3C2 który ma zasadniczo różne własności zarówno od węgla jak i od chromu. Warstwy dyfuzyjne podział ze względu na metode otrzymywania: -CVD ( osadzanie z fazy gazowej) -metody kontaktowo-gazowe łączą w sobie metodę gazową przy jednoczesnym kontakcie źródła pierwiastka nasycającego z powierzchnią materiału podłoża -metodami fizycznymi polegającymi na odparowaniu nasycającego jego osadzeniu na powierzchni i dyfuzji do materiału podłoża -metodami przetapiania i wtapiania ( nie są metody dyfuzyjne) CVD - Atmosfera pierwiastka nasycającego to halogenki: chlorki, jodki ,fluorki odparowane w niskiej temperaturze.