Меднение
Свойства и область применения медных покрытий
Медные покрытия не рекомендуются для защиты железа и стали от коррозии. Омедненные изделия могут быть защищены от атмосферной коррозии лишь! в том случае, когда медные покрытия совершенно свободны от пор даже микроскопических размеров. При наличии пор изделия не только не будут защищены от коррозии, но, напротив, в присутствии корродирующего агента, между железом и медью начнет работать коротко замкнутый гальванический элемент, в котором железо будет играть роль анода и его коррозия будет протекать более интенсивно, чем неомедненного железа.
Медные покрытия не могут также рассматриваться как защитно-декоративные. Хотя химическая стойкость меди больше, чем железа, но в наружной атмосфере с небольшой относительной влажностью медные покрытия тускнеют в результате окисления, которое протекает по параболическому закону. При повышенной влажности в порах медных покрытий происходит ржавление стали (анода). На беспористых медных покрытиях в наружной атмосфере с повышенной влажностью постепенно образуется зеленая патина, которая, по некоторым данным, представляет собой основной сульфат меди CuSO43Cu(OH)2; на морском побережье может образоваться основной хлорид меди. Устойчивость патины в различной атмосфере, по-видимому, объясняется образованием закиси меди. При анодном окислении в соответствующих электролитах можно искусственно получать патину.
Довольно широко распространен процесс меднения участков стальных деталей, подлежащих обработке резанием после термической обработки — цементации. Стальные детали иногда подвергают меднению с последующим химическим или электрохимическим окрашиванием в различные цвета. Однако наиболее широко медные покрытия используют в качестве промежуточных слоев при защитно-декоративном хромировании стальных и цинковых деталей. Широкое применение электролитических осадков меди в качестве промежуточных слоев при нанесении различных гальванических покрытий в известной мере определяется хорошим сцеплением электроосажденной меди с различными металлами. В отличие от горячих методов нанесения металлических покрытий, при которых между основным металлом и покрытием образуется промежуточный диффузионный слой, при электролитическом осаждении меди на сталь не удается обнаружить промежуточный диффузионный слой. Решающую роль для обеспечения прочного сцепления в данном случае играет тщательная подготовка поверхности основного металла — обезжиривание и травление, причем в случае химического или электрохимического удаления деформированного слоя часто наблюдается продолжение структуры основного металла в электроосажденном металле. Прочность сцепления между основным металлом и покрытием при этом приближается по величине к прочности связи между отдельными атомами в твердом металле.
Продолжение микроструктуры основного металла в электролитическом осадке, по-видимому, обеспечивается в тех случаях, когда основной металл имеет относительно крупнокристаллическую структуру и электролиз протекает при условиях, соответствующих образованию кристаллов примерно таких же размеров. При включении посторонних ионов, атомов или молекул осадки получаются мелкокристаллическими и продолжения структуры основного металла не наблюдается (рис. 82).
Рис. 82. Продолжение структуры основного металла электроосажденной меди (снизу вверх): серебра (а), никеля (б) (нет продолжения), в — катаной меди
При защитно-декоративном хромировании стальных и цинковых деталей роль медного слоя сводится к максимальной экономии стратегического никеля при сохранении защитных свойств суммарных покрытий (Cu+Ni+Cr) и снижению трудоемкости операций механической подготовки поверхности стальных деталей.
Как известно, медь значительно пластичнее стали и в процессе ее полировки удается получать гладкую, блестящую поверхность, на которую легко наносить блестящие никелевые покрытия. Здесь необходимо оговорить, что в последнее время достигнуты большие успехи в получении блестящих покрытий, не требующих полировки, но эта задача решена еще не полностью. При нанесении относительно тонких слоев из цианистых или пирофосфатных электролитов на стальные или цинковые детали удается получать блестящие или полублестящие медные покрытия, поверх которых после промывки можно наносить блестящие никелевые покрытия.