Get Adobe Flash player

Свойства покрытий, окрашиваемых электролитическим способом

Свойства покрытий, окрашиваемых электролитическим способом, описывались многими авторами.В общем, покрытия, окрашиваемые электролитическим способом, имеют много таких же свойств, как и обычные сернокислотные пленки, так как такие факторы, как стойкость к износу, устойчивость к коррозии и качество закрепления, как правило, изменений не претерпевают. Однако отдельные конкретные электролиты могут влиять на свойства слоя, и это следует признать.

В плане стойкости покрытия, полученные в электролитах на основе никеля, кобальта или олова, обладают высокой светопрочностью, что и привело к широкому их распространению в архитектурных применениях. Светло-розовые и бордовые цвета, полученные в электролитах на основе меди, и темное золото, производимое в  электролитах на основе серебра и селена, в большей степени склонны терять или изменять цвет и должны с осторожностью применяться в наружных продуктах, хотя Knutsson и Dahlberg сообщали о хорошем удержании цвета темно-бордовыми слоями после 5 лет атмосферного воздействия.

Sheasby и Cooke отмечают очень высокую светопрочность покрытий под интенсивным ультрафиолетовым облучением и сообщают, что никелевые и кобальтовые бронзовые покрытия способны выдержать 200 часов воздействия под дуговым у/ф аппаратом Uviarc (ISO 6581: 1981) без признаков существенного изменения цвета. Это исключительно жесткое испытание и некоторые из красочных покрытий, используемых в наружных архитектурных конструкциях, показывают изменения уже после 24 часов облучения. Другие приложения этого испытания показали, что применительно к светопрочности облучение в течение 24 часов эквивалентно почти 8 годам внешнего воздействия в условиях Великобритании. Short и др. сообщают о хорошей светопрочности бронзовых и черных покрытий, наносимых в электролитах на основе никеля, кобальта и меди при анодном слое в 5 микрон.

Сопротивление износу у таких покрытий также в общем сходно с обычными слоями, получаемыми сернокислотным анодированием и это всегда верно для случаев покрытий, получаемых в электролитах с высоким рН (к примеру, Ni и Со). С другой стороны стойкость к износу может снижаться в электролитах с очень низким рН (например, Cu и Sn) и она также зависима от режимов, применяемых при анодировании, равно как и при окрашивании. Göhausen показывает влияние плотности тока анодирования при получении темно-бронзовых и черных покрытий в электролитах на основе олова и кобальта.

Стойкость к абразивному износу была измерена с помощью испытания с применением абразивного колеса  (ISO 8251: 1987), в ходе которого потеря толщины анодной пленки измеряется после 400 двойных движений колеса.  В особенности при нанесении черных покрытий (т.е. при самом продолжительном времени окрашивания) в электролитах на основе олова, необходимо следить за поддержанием плотности тока анодирования по крайней мере на уровне 1.5 A/дм2. В то же время оловянные черные пленки имеют более низкую абразивную стойкость, чем неокрашенные, когда их получают при температуре анодирования 21оС. По этой причине Göhausen рекомендует максимальную температуру анодирования 18 оС при производстве темных покрытий в электролитах на основе олова.

Вследствие влияния более износостойких покрытий, получаемых анодированием с интегральным окрашиванием, архитекторы иногда запрашивают электролитически окрашенные покрытия с абразивной стойкостью выше нормальной. Этого можно достичь путем применения более низкой температуры сернокислотного анодирования или использованием для анодирования смесей серной и щавелевой кислот, или же, как уже отмечалось, Reynolds для анодирования привлекала электролит, содержащий серную кислоту, многоатомный спирт, такой как глицерин, и органические карбоновые кислоты, как, к примеру, гликолиевая кислота. Говорят, что именно высокие плотности тока анодирования (2.5-3.5 A/дм2) дают цветные покрытия высокой износостойкости при применении электролитов на основе олова, но никакие показатели износостойкости в источниках не приводятся.

Устойчивость к коррозии электролитически окрашенных покрытий явилась другим важным свойством, потребовавшим значительного внимания. У всех электролитически окрашенных покрытий наблюдается некоторое снижение коррозионной стойкости, в сравнении с равноценными чистыми анодными покрытиями, при получении очень темных цветов. Это сообщалось Patrie и Coloмbier’ом относительно пленок, окрашенных с использованием электролитов на никеле, кобальте и олове, и находившихся под внешними воздействиями в течение 8 лет во Франции. Они подчеркивали важность продолжительного времени нанесения (более 2 мин/микрон) для минимизации этого явления.

В более ранней работе Patrie сообщал результаты воздействия на покрытия, окрашенные никелем и медью, и отмечал гораздо лучшие характеристики темных никелевых пленок в сравнении с медными. Вновь подчеркивалась важность качества закрепления и тот же Patrie обнаружил, что испытание CASS (стандартным раствором уксуснокислой меди) по ISO 9227: 1990 является хорошей экспресс-проверкой с целью предсказания характеристик устойчивости к внешним воздействиям у таких пленок. Проблема коррозионной стойкости темных медных покрытий исследовалась также системой Qualanod, которая исключила эти покрытия из своей схемы присвоения знаков качества.

Sheasby описывает опыт с покрытиями на кобальте, никеле и олове, подвергавшимися атмосферному воздействию в Великобритании, и сообщает о сроках до 12 лет применительно к никелю и кобальту без признаков питтинговой коррозии. Он указывает, что бронзовые пленки, никелевые, кобальтовые и оловянные – все дают схожие, хорошие результаты коррозионной устойчивости, и только очень темные покрытия, в особенности черные оловянные, отличаются большей подверженностью питтингу. Это демонстрируется с привлечением экспресс-испытания подкисленным солевым туманом (ISO 9227: 1990)  и подтверждается характеристиками после эксплуатации в Шеффилде. Он приписывает такую низкую коррозионную стойкость распространению металла в анодное покрытие, но отмечает, что если достигается хорошее равномерное распределение металла, то устойчивость к коррозии у всех черных покрытий одинакова.

Эффект плохого распределения металла в медных и оловянных черных пленках продемонстрирован также на образцах, эксплуатировавшихся в Европе, организацией Qualanod. В этих конструкциях покрытия черного цвета толщиной 15 и 25 µм эксплуатировались под внешним воздействием на нескольких площадках с агрессивной средой, и, в особенности на покрытиях 15 µм в Дуисберге, Германия, можно было видеть значительное ухудшение оловянных и медных черных цветов всего после 5 лет эксплуатации. Равноценные никелевые и кобальтовые цветные покрытия показали лишь небольшие изменения. С другой стороны Göhausen указывает, что его экспресс-испытания солевым туманом дали весьма малую разницу в стойкости между бронзовыми и черными оловянными покрытиями, а Faller сообщает о хороших характеристиках электролитических покрытий на основе олова после 5-летней проверки средой в Германии. Brace также пишет о высоких характеристиках электролитических оловянных покрытий на реальных зданиях в Германии.

Что касается анодных покрытий в автомобильных применениях Short’ом и др., с привлечением испытания подкисленным солевым туманом, исследованы характеристики бронзовых покрытий 5 и 9 микрон, полученных в электролитах на основе никеля и кобальта, и таких же черных покрытий, нанесенных в электролитах на основе кобальта и меди. Снова видим худшие характеристики у покрытий на меди и общую тенденцию к несколько сниженной коррозионной устойчивости у более темных цветов. Разумеется, при таких тонких пленках распространение подложечного металла через слой покрытия имеет критическое значение, поскольку при производстве черных цветов металл может заполнять поры и даже осаждаться на поверхности анодной пленки. Режимы окрашивания вследствие этого должны тщательно контролироваться, чтобы избежать избыточного распространения металла и не допустить отрицательного воздействия на коррозионную стойкость и качество закрепления.

Ранее уже отмечалось, что наносимые частицы обычно не отличаются в электролитически окрашенных и чистых анодных покрытиях, но избыточное распространение металла через пленку будет вредить закреплению даже при покрытиях от 20 до 25 µм. Кроме того, некоторые испытания применительно к качеству закрепления и в особенно заметной степени измерения величин проводимости (ISO 2931: 1983) подвержены сильному влиянию металлов, которые осаждаются в процессе электролитического окрашивания, в частности меди и олова. Этот эффект широко освещался, и Brace и Sheasby приводят значения для электролитов на основе никеля, кобальта и меди. Можно видеть, что хотя весовые потери в испытании на кислотную растворимость (ISO2932: 1981) не испытывают влияния осажденного металла, величины проводимости испытывают это влияние в большой степени, в частности в случае применения меди. Подобные же эффекты отмечаются Göhausen’ом и для электролитов на основе олова. Такой эффект является следствием проводимости металлического осаждения и вызываемых им изменений величин сопротивления и емкости анодной пленки, но высокие значения, наблюдаемые у темных покрытий на основе олова и меди могут быть также указанием на распространение металла через пленку.

Таким образом измерения проводимости не являются надежным методом оценки качества закрепления темных, электролитически окрашиваемых, покрытий и поскольку испытание методом пятна красителя также не может использоваться, единственным применимым испытанием остается кислотная растворимость (ISO 2932: 1981 и 3210: 1983).

В заключение следует сказать о тепловой стойкости электролитически окрашенных покрытий. Cooke и Sheasby сообщают, что бронзовые покрытия , полученные в электролитах на основе никеля и кобальта, могут подвергаться нагреванию до температуры 550 оС в течение 1 часа без серьезной потери цвета. Покрытия на основе меди и олова подвержены изменению цвета и при более низких температурах, но все показывают тепловую стойкость при температурах до примерно 250-300 оС. Это существенно, к примеру, в рефлекторах, где температуры поверхности могут подниматься достаточно высоко, а красители часто недостаточно устойчивы.

Результаты испытаний качества закрепления в электролитически окрашенных покрытиях (пленки 20 m с нанесением 2 мин/микрон)

Никелевый электролит Кобальтовый электролит Медный электролит
Цвет Величина

проводи-

мости х

толщина

Потеря

веса в

кислом сульфите

мг/cм2

Величина

проводи-

мости х

толщина

Потеря

веса в

кислом сульфите

мг/cм2

Величина

проводи-

мости х

толщина

Потеря

веса в

кислом сульфите

мг/cм2

Нет 253 0.03 253 0.03 246 0.04
Светлый 240 0.04 261 0.03 304 0.04
Средний 240 0.04 266 0.04 323 0.04
Темный 244 0.03 314 0.03 513 0.04
Очень темный 300 0.04 329 0.02 3115 0.04

Значения проводимости для темных пленок, окрашенных оловом

Цвет Режимы окрашивания Проводимость

y20 в mS

Напряжение V Время мин.
Темная бронза 16 4 23
Черный 16 8 77
Черный 16 9 100
Черный 16 10 130
Черный 16 15 200

Материал: А199.5

Анодирование: 200 г/л H2SO4, 8 г/л Al, 1.5 A/дм2, 18 oC, 19 mм

Окрашивающий электролит: 10 г/л Sn, 20 г/л H2SO3, 20 г/л P3-alмecolor S

Закрепление: 3 мin/mм в деионизованной воде.

Поделитесь с друзьями!

Опубликовать в своем блоге livejournal.com

Добавить комментарий

Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.