Оксидирование и фосфатирование

Все металлы на воздухе покрыты оксидной пленкой, которая защищает их от воздействия окружающей среды, но толщина пленки очень мала. Для получения оксидных пленок значительной толщины прибегают к специальной химической, термической или электрохимической обработке поверхности заготовки. Наиболее широкое применение получили глубокое оксидирование и эматалирование.

Глубокое оксидирование - процесс получения оксидных пле­нок толщиной более 60 мкм с высокими микротвердостью (4000 -4500 МПа), износостойкостью и хорошими электроизоляционными свойствами. Этот процесс применяют для повышения износо­стойкости зубчатых колес, деталей двигателей, текстильных ма­шин и других деталей из алюминия и его сплавов с содержанием не более 4,5 % Сu и не более 7 % Si.

Износостойкость перечисленных деталей после оксидирова­ния при работе со смазочным материалом повышается в 5 - 10 раз. Для глубокого оксидирования используют электролит, содержа­щий 180 - 200 г/л химически чистой или аккумуляторной серной кислоты, не более 30 г/л алюминия и

0,5 г/л меди. При упрочнении сплавов АМг, АМц, AЛ2 и AЛ4 анодная плотность тока поддер­живается равной 2,5 - 5 А/дм², а температура электролита 0 - 5 °С. Начальное напряжение обычно составляет 20 - 24 В. При обработ­ке вторичных сплавов температуру электролита рекомендуется снижать до - 10 °С. Образование толстых оксидных пленок связа­но с выделением большого количества теплоты в зоне оксида, ра­зогревающего электролит у анода (покрываемой детали). Это при­водит к разрыхлению пленки и травлению обрабатываемой по­верхности. Для устранения местного разогрева поверхность детали непрерывно охлаждают или интенсивно перемешивают электро­лит. Применяют различные способы охлаждения. Можно охлаж­дать внутренние поверхности льдом или пропускать охлаждающие жидкости через отверстия или полости деталей с такой скоростью, чтобы разница температуры жидкости на входе и выходе не превышала 1 °С. Часто для охлаждения используют специальные при­способления.

Процесс глубокого оксидирования имеет некоторые техноло­гические трудности, вызываемые нарушением режима охлажде­ния, отклонением состава электролита от нормы, недостаточной подготовкой поверхности, наличием на деталях острых углов и граней. Для повышения стойкости деталей против коррозии их после оксидирования и тщательной промывки в воде подвергают специальной обработке для уплотнения оксидной пленки, чтобы предотвратить влияние окружающей среды на металл через поры пленки. Это делают пропиткой деталей в распыленном парафине или воске, покрытием их олифой, лаками, осаждением в парах не­растворимых солей, наполнением пор хроматами.

Эматалирование заключается в получении электролитическим путем непрозрачных эмалевидных пленок толщиной 10-12 мкм с микротвердостью 6000 - 7000 МПа, обладающих красивым декоративным видом, а при использовании щавелевокислых электро­литов - хорошими износостойкостью и диэлектрическими свойст­вами. Пленки могут быть блестящими, матовыми, окрашенными. По внешнему виду они напоминают фарфор, пластмассу, мрамор, эмаль. Эматалевый слой стоек в органических растворителях, ми­неральных и животных маслах, мылах, пищевых продуктах, орга­нических кислотах, не трескается при ударных и сжимающих на­грузках, выдерживает нагрев до 300 °С. Эти качества пленки используют для защиты от коррозии и отделки медицинских аппара­тов, приборов, мебели, а также для повышения износостойкости деталей машин из алюминиевых сплавов, в которых содержание легирующих добавок не должно превышать 2 % Сu, 1 % Fe, 1 % Ni, 8 % Zn, 8 % Mg и 1 % Mn. Для уплотнения эматалевой пленки детали после обработки кипятят в дистиллированной воде.

В результате фосфатирования на поверхности деталей из уг­леродистых и низколегированных сталей, чугуна и некоторых цветных металлов (алюминий, магний, цинк, кадмий) получают пленки нерастворимых солей марганца, железа и цинка толщиной 2-15 мкм. Фосфатный слой устойчив в воздухе, керосине, толуоле, смазочных маслах и легко разрушается в щелочах и кислотах. Фос­фатные пленки прочно удерживают масла, лаки, краски и обладают хорошей адгезионной способностью. Они имеют невысокую меха­ническую прочность и плохо сопротивляются истиранию. Фосфат­ные пленки жаростойки при температуре 500 - 600 °С.

Фосфатирование применяют главным образом для защиты де­талей от коррозии. Защитная способность пленок значительно по­вышается после пропитки их смазочными материалами или маслами.