1

Pregatirea suprafeţei pieselor metalice pentru acoperire

Influenţele impuritaţilor aflate pe suprafaţa de acoperit asupra

depunerii

Piesele metalice ce urmează să fie acoperite conţin pe suprafaţa lor

impurităţi a căror prezenţă face imposibilă obţinerea unei depuneri de calitate

superioară. Acestea pot fi oxizi sau săruri ale metalului din care este

confecţionată piesa ,grăsim, uleiuri,diferite substaţe organice, iar în cazul

pieselor turnate pot apărea diferite incluyiuni mecanice ca:zgură,nisip,grafit

În funcţie de natura şi cantitatea impurităţilor,metalul poate să se depună

sub forma unor proeminenţe disparate sau a unor depozite spongioase de culoare

închisă,neaderente la suprafaţa piesei sau să nu se depună deloc pe catod.

Dacă suprafaţa de acoperit este poroasă şi prezintă

nereguralităţi,depunerile vor fi şi ele poroase, neregulate, rugoase şi cu pete

întunecate, deoarece în porii şi imperfecţiunile suprafeţei este reţinut electrolit,

care dupa un timp oarecare de la acoperire iese la exterior şi acţionează asupra

metalului depus.

Pentru evitarea acestor deficienţe,suprafaţa pieselor ce urmează să fie

acoperite galvanic trebuie supusă unei prelucrări anterioare minuţioase. În

secţiile galvanice,pregătirea piesei înainte de acoperire reprezintă aproximativ

jumatate din volumul total de muncă;se realizează prin procedee mecanice,

chimice şi electrochimice,în funcţie de starea suprafeţei,de gradul de finisare

dorit şi de considerente tehnologice şi economice.

Procedee mecanice pentru pregătirea suprafeţei pieselor metalice

Pregatirea mecanică a pieselor metalice se efectuează în vederea

îndepărtării incluziunilor şi oxizilor, a asperităţilor mari,pentru nivelarea

suprafeţei şi are ca rezultat îmbunătăţirea considerabilă a aspectului general şi a

luciului acoperirii galvanice.

Operaţiile mecanice care se execută sunt:sablarea, perierea, rectificarea

şi suprafinisarea.

2

Sablarea

Curăţirea prin sablare este un procedeu eficace şi ieftin dar nu se

recomandă pentru suprafeţele care vor fi acoperite în scop decorative sau cele

care au dimensiuni precise. Se utilizează mai ales pentru curăţirea pieselor

turnate şi se realizează prin trimiterea pe suprafaţa de curăţit a unui jet de nisip

curat şi uscat cu ajutorul aerului comprimat (2-4 atm). Rezultă o suprafaţă curată

şi asperizată de care aderă foarte bine acoperirile de protective.

Pentru ca procedeul să fie eficace trebuie trbuie ca înaintea sablării piesele

să fie degresate şi uscate iar aerul să treacă printr-o instalaţie de filtrare în care

se reţine apa şi grăsimile.

Perierea

Această operaţie constă în îndepartarea cu ajutorul unor perii a oxizilor,

resturilor de grăsimide la degresare , a nămolului rămas în urma decapării , a

unor depuneri defectuoase. Perierea pe cale uscată se execută pentru finisarea

depunerilor galvanice de metale moi.

În rest se face o periere umedă, utilizând soluţii care uşurează operaţia

:soluţie slab alcalină, apă cu săpun, suspensie de cretă etc.

Se utilizează perii metalice, din păr de animal sau din fibre sintetice.

Perierea se poate face manual sau cu perii de formă circular, fixate pe axul unei

maşini de tipul celor de rectificat.

Rectificarea

Prin rectificare se îndepărtează un strat subţire de metal de pe suprafaţa

piesei cu ajutorul unui material abrayiv cu grăunţi marunţi şi cu muchiile

ascuţite, asigurându-se o bună rugozitate a suprafeţelor.

Pentru realizarea acestei operaţii se folosesc maşini special de rectificat, la

care sunt montate discuri confecţionate fie în ăntregime din material abraziv , fie

din material elastic(pâsla,piele), pe periferia cărora se fixează materialul abraziv.

Materialele abrasive mai utilizate sunt carborundul(SiC)pentru metalele

moi(cupru,alamă,aluminiu,zinc etc.) şi corindonul(Al2O3) pentru oţeluri şi

bronzuri. Ele sunt înglobate într+un liant (materii grase,ceruri,argilă

refractară,sticlă solubilă,bachelită) şi prin ardere şi racier formează o masă

omogenă şi compactă.,

3

Lustruirea

Lustruirea urmăreşte finisarea superioară a suprafeţelor pieselor prin

reducerea la minim a înălţimii microneregularităţilor şi obţinerea unui lucuiu

avansat. Operaţia de lustruire poate fi executată şi după depunerea metalului ca

operaţie de finisare în scopul obţinerii uni grad superior de luciu.

La lustruire se utilizează numai discuri elastice, iar materialul abraziv este

sub formă de pastă şi se aplică periodic pe suprafaţa discului în timpul lucrului.

Compoziţia pastelor pentru polizare recomandată de literatură este foarte

variată. Pentru lustruirea oţelurilor şi cromului se utilizează paste pe bază de

oxid de crom, care poate avea următoarea compoziţie:

Oxid de crom 73%

Stearină 23%

Acid oleic 4%

Cuprul, nichelul, zincul şi aliajele lor pot fi lustruite cu o pastă pe bază de

oxid de fier:

Oxid de fier 73%

Stearină 18,6%

Acid Oleic 1,0%

Cerezină 2,0%

Parafină 5,4%

Degresare

Are drept scop îndepărtarea materialelor grase(grăsimi animale, vegetale,

uleiuri minerale) de pe suprafaţa pieselor prin dizolvare, emulsionare şi

saponificare. Poate fi efectuată cu ajutorul solvenţilor organici sau alcalini.

Degresarea în solvenţi organici. Este o operaţie premergătoare care

constă în simpla dizolvare a materialelor grase cu ajutorul solvenţilor inflamabili

(petrol, benzină, toluen, benzen, white-spirit, etc.) sau solvenţilor neinflamabili

(tetraclorură de carbon, tricloroetilenă, tetracloroetilenă, dicloretan, etc.)

Dizolvanţii neinflamabili permit efectuarea operaţiei la cald, dar sunt mai

scumpi şi toxici. Degresarea în solvenţi inflamabili, se face la temperatura

camerei şi numai prin imersie.

4

Dizolvanţii tebuie să fie incolori, lipsiţi de urme de apă, grăsimi,

impurităţi în suspensie.

Degresarea se poate face prin ştergere prin imersie sau prin vapori de

solvent.

Degresare chimică alcalină. Realizează îndepărtarea grăsimilor prin

sapoinificare şi a uleiurilor minerale prin emulsionare. Se efectuează la

temperaturi mai mari de 70˚C în soluţii cu conţinut mare de alcalini la care se

adaugă substanţe emulgatoare (silicaţi, fosfaţi sau detergenţi organici).

Degresarea electrochimică. Se poate face electrochimic, în soluţia

alcalină de concentraţie mai mică expunând piesa la anod, la catod sau combinat

(anod-catod). De menţionat că piesele de oţel nu se degresează catodic, deoarece

există pericolul fragilizării de către hidrogenul degajat.

Degresarea cu ultrasunete. Prin acest procedeu se obţine o accelerare a

procesului de degresare. Metode este eficace în cazul pieselor cu configuraţie

complicată sau cu dimensiuni foarte mici, dar este foarte scumpă.

Pe suprafaţa piesei sunt trimise vibraţii, care produc alternativ presiune şi

vid. În acest mod grăsimea este extrasă din pori şi dizolvantul este împins în

polii respectivi.

Timpul de expunere al piese este scurt 1-2min.

Decaparea

Consă în îndepărtarea oxizilor de pe suprafaţa pieselor prin dizolvare în

soluţii de acizi.

Oxizii parţial se dizolva şi parţial se desprind; suprafaţa metalelor de care

aderă impuritatea este atacată, metalul se dizolvă şi impuritatea are aderenţă

slabnă şi se desprinde. Operaţia este uşurată de acţiunea bulelor de hidrogen, ce

se degajă în urma reacţiei acid-metal.

Decaparea chimică. Se efectuează prin simpla cufundare a pieselor în

soluţii de acizi care dizolvă oxizii şi parţial metalul de bază. Se utilizează soluţii

de acid sulfuric, acid clorhidric sau amestecul celor doi acizi. Aluminiul se

decapează în soluţii alcaline.

Decaparea electrochimică. Poate fiexecutată fie ca proces anodic, fie ca

proces catodic. Se utilizează soluţii de acid sulfuric şi acid clorhidric, mai rar

soluţii alcaline şi neutre cum ar fi sulfatul feros.

5

Lustruirea chimică şi electrochimică

Prin operaţiile mecanice nu întotdeaune se obţine o suprafaţă adecvată

pentru galvanizare, deoarece în urma unor astfel de prelucrări s eobţine o

structură cristalină deformată pe care nu aderă bine o structură normală. În acest

caz, se aplică o lustruire chimică sau electrochimică.

Lustruirea chimică. Este mai rar aplicată practic, numai atunci când nu se

cere ca suprafaţa piesei să aibă un luciiu avansat. Se aplică după degresare şi

decapare, poate fi precedată de prelucrarea mecanică.

Lustruirea electrochimică. Se execută atunci când se cere un grad sporit

de luciu şi netezime a suprafeţei, care nu se obţine prin prelucrarea mecanică. Se

aplică în scop decorativ sau pur tehnic, în special pieselor din oţel inoxidabil,

care se lustruiesc greu şi pieselor cu configuraţie mai complexă la care lustruirea

mecanică nu asigură un luciu uniform.

Depunerea galvanică a cromului

Particularităţile procesului de cromare

Cromarea ocupă un loc deosebit între acoperirile galvanice, datorită

condiţiilor speciale de depunere a cromului. Astfel procesul de cromare prezintă

următoarele particularităţi:

a. Băile de cromare conţin în exclusivitate acid cromic (anhidridă

cromică) drept donor de ioni crom şi nu compoziţii diferite de săruri de

crom, spre deosebire de alte procese galvanice, unde depuneerea se

realizează din săruri ale metalului respectiv.

b. La cromare se folosesc densităţi catodice de curent ridicate, care ating

în unele cazuri 80-200 A/dm2

c. Randamentul de curent la cromare este extrem de redus, fiind

aproximativ 13%. Randamentul scade cu creşterea concentraţiei

acidului cromic, cu creşterea temperaturii şi creşte cu mărirea densităţii

de curent-invers ca la celălalte prcese.

d. În practica galvanostegică este convenabil să se lucreze cu electroliţi

care nu îşi schimbă compoziţia în timpul electrolizei, adică să se

utilizeze anozi solubili şi să se realizeze un randament anodic şi

catodic egal.

e. Băile de cromare au o capacitate de dispersie foarte redusă în limitele

densităţii de curent la care se obţin coperiri lucioase, polarizaţia

6

catodică este mică, distribuţia secundară a curentului diferă de cea

primară, deci puterea de pătrundere este foarte slabă. Acelaşi lucru

impune o atenţie deosebită formei anozilor poziţiei lor relative, faţă de

piesele de cromat, dispozitivelor pe care se montează, contactelor

electrice.

f. Depozitele de crom prezintă pori şi au tensiuni interne foarte mari.

Până la o grosime de 0,5µm depunderile sunt poroase, dar nu prezintă

fisuri. Depozitele mai groase prezintă de obicei o reţea deasă de

crăpături fine. Ele apar din cauza formării şi descompunerii în timpul

electrolizei a hidrurii de crom.

Mecanismul procesului de cromare

Electrolitul de cromare are o compoziţie simplă. Componentul de bază

este anhidrida cromică (CrO3 ). Înafară de aceasta, baia conţine un catalizator

fără de care cromul nu se depune. Procesele au loc la dizolvarea componenţilor

electrolitului şi la trecerea curentului electric sunt extrem de complexe.

Soluţia apoasă de anhidridă este în realitatea un amestec de acid cromic şi

acid bicromic, care se găsesc în echilibru:

În electrolit sunt prezenţi anionii HCrO4-, CrO4

2- şi Cr2O7

2- a căror

concentraţie depinde de aciditatea mediului, conform reacţiilor de echilibru:

Creşterea concentraţiei CrO3 şi reducerea acidităţii duce la creşterea

conţinutului de anioni Cr2O72-

care nu au rol în depunerea cromului. Diluarea

electrolitului şi mărirea pH-ului deplasează echilibrul în direcţia formării

ionilor CrO42-

, ioni de bază în depunerea cromului. La densităţi mici de curent

la catod se presupune că are loc reducerea ionilor cromat întocmai ca la

electroliza soluţiilor complexe. Ca urmare la catod se formează o diafragmă

insolubilă compusă din combinaţiile cromului parţial redus, fiind de formă unui

format bazic de crom [Cr(OH)CrO4]. Ea se orientează cu partea bazică

Cr(OH)2+

spre catod şi cu partea acidă CrO42-

spre electrolit. Reducerea

acidului cromic este oprită deoarece ionii CrO42-

nu pot trece prin porii foarte

mici ai diafragmei.

7

S-a constatat că diafragma de cromat bazic este indispensabilă formării

depozitului de crom metalic.

Obţinerea unor acoperiri lucioase de crom este pusă în legătură cu

existenţa unei anumite concentraţii de ioni H+ în stratul din jurul catodului.

Această concentraţie trebuie să fie suficient de scăzută pentru a se putea

depune metalul şi destul de mare pentru ca depunerea să nu includă oxizi.

Tehnologia cromării decorative

Cromarea decorativă reprezintă un sistem de acoperire decorativ-

protectoare de mai multe straturi depuse galvanic, în care stratul exterior este

de crom. Substraturile sunt de obicei de cupru si nichel, iar grosimea stratului

de crom nu depăşeşte câţiva µm.

Rar se aplică cromarea decorativă într-un singur strat pe piesele de oţel

inoxidabil sau chiar oţel-carbon, în băi pentru cromare „lăptoasă”. În acest caz

acoperirea asre 15-20µm.

Cromarea decorativă se aplică pe piesele de oţel, cupru, aliaje de

aluminciu şi piese turnate din zinc. Rolul cromării decoartive este:

- Să confere metalului de bază protecţie împotriva agenţilor corozivi;

- Să menţină pe toată durata de servici a piesei cromate un aspect în

conformitate cu prevederile standard.

Cromarea colorată

Depozite de crom lăptos. Cromarea lăptoasă se aplică pentru acoperirea

pieselor din oţel şi aliaj de zinc, în locul cromării decorative cu mai multe

straturi. În acest caz, stratul de crom are grosimea 8-30 µm.

Depunerile de crom lăptos au duritate, fragilitate şi porozitate mică.

Posedă o bună plasticitate şi rezistenţă la uzură. În straturi subţiri, reţeaua de

fisuri nu apare. Datorită durităţii mici, aceste acoperiri sunt uşor de lustruit pe

cale mecanică, obţinându-se un luciu de oglindă. Poroziatea scăzută a

depunerilor de crom lăptos, îl recomandă ca substrat la sistemele de crom

combinat. Astfel o variantă care a început să fie aplicată în practică este

acoperirea pieselor de oţel cu un substrat de crom lăptos, şi apoi cu un strat

lucios de crom.

8

Cromarea lăptoasă se realizează în următoarele condiţii:

Anhidridă cromică 200-250g/litru

Acid sulfuric 2-2,5 g/litru

Temperatură 70˚C

Densitate de curent 25-35 A/dm2

Sistemul de crom combinat (crom lăptos-crom lucios) se poate realiza în

două moduri:

a. Se execută o cromare lăptoasă şi apoi prin schimabrea regimului de

electroliză se crează condiţii pentur formarea stratului superior lucios;

se ridică densitatea de curent de câteva ori pentru o durată scurtă de

timp.

b. Se realizează cromarea în două cuve legate în serie care conţin acelaşi

electrolit. În prima cuvă se depune crom lăptos la 70˚C şi densitatea de

curent de 30A/dm2 . Apoi piesele sunt trecute la cea de-a 2-a cuvă,

unde se depune cromul lucios la temperatura de 50˚C şi densitatea de

curent de 30-50 A/dm2 .

Depunerile de crom combinat nu necesită lustruire mecanică..

Stratul de crom lăptos se aplică pe piesele care lucrează la uzură şi la

sarcini variabile cum sunt fusurile paliere şi manetoanele arborilor cotiţi.