Специалист компании "ХимНикель"
Лужение металла - технологии и правила
Технологии лужения металла позволяют создавать экономичные антикоррозийные материалы, нужные для приборостроения, электротехнического и радиоэлектронного производства, а также для изготовления изделий из металла (включая жестяную пищевую тару и посуду).
Покрытия, содержащие олово, обладают пластичностью, выдерживают механические воздействия, обладают защитными свойствами.
Способ нанесения покрытия и состав оловянного сплава выбирают, исходя из свойств базового металла (стали, меди, алюминия) и типа изделия.
Что такое лужение металла и зачем его применяют
Лужение — нанесение на металлическую поверхность тонкого пластичного слоя олова (или сплава на его основе), который называют полудой.
Методы горячего и гальванического (электролитического) лужения используют:
Методы горячего и гальванического (электролитического) лужения используют:
- чтобы защитить поверхность базового металла от коррозии (например, в консервной таре), окисления и износа;
- для повышения термостойкости металла;
- для увеличения срока службы повышения эксплуатационных характеристик и эстетической привлекательности металлических изделий;
- для защиты от воздействия серы.
Преимущества
- Лужение способно значительно повысить прочность металла за счет образования более плотного и стойкого слоя на поверхности. Это особенно важно в случаях, когда детали подвергаются механическим нагрузкам.
- Возможность обрабатывать детали различных размеров. Благодаря этому процессу, можно легко обработать как мелкие, так и крупные детали, что делает его универсальным способом обработки металла.
- Применение для создания деталей с высокой точностью размеров. Это особенно важно в тех случаях, где каждый миллиметр играет роль.
- Позволяет улучшить эстетический вид изделий, придавая им элегантный и глянцевый вид. Благодаря этому процессу, поверхность металла становится более гладкой и привлекательной.
Виды лужения
Существует два вида лужения металла: электрохимическим методом (в гальванической ванне) или горячим способом.
По расходу олова/оловянного сплава метод гальванического лужения экономичнее горячего способа.
Горячее лужение
Температура плавления чистого олова: 232 °С. Применяется для крупных деталей простой формы
Горячее лужение выполняют двумя способами: погружением и растиранием. Погружение изделия в расплавленное олово (температура 300–320°С) применяется очень широко. Это популярный способ изготовления белой жести из холоднокатаных стальных листов. Горячее растирание часто используют для выравнивания некоторых частей автомобильного кузова.
Горячим методом создают защитные покрытия толщиной до 25 мкм.
Гальваническое
Гальваническое (электролитическое) лужение — процесс осаждения олова из электролита (под воздействием электрического тока) на поверхность металлического изделия, погруженного в гидролизную ванну. Оловянный сплав, нанесенный на поверхность, обладает высокой степенью адгезии. Олово прочно сцепляется с базовым металлом.
Гальванический метод позволяет даже на мелких деталях получить необходимую толщину покрытия высокого качества и придать материалу изделия нужные физические свойства. Используется как в промышленных, так и в домашних условиях.
Наносимое покрытие получается равномерным, плотным и очень устойчивым. Толщина оловянного слоя 0,5–1,5 мкм.
Основные правила и технологии
Перед горячим лужением металл обрабатывают на специализированных станках: осуществляется обрезка, отбраковываются дефектные участки. Для горячего растирания олова применяют флюсы с хлоридом цинка. Оловянный припой плавится под воздействием высокой температуры. Лудильная паста, с предварительно добавленным порошком хлористого аммония, равномерно распределяется по поверхности базового металла.
Горячее лужение погружением производится в специальных емкостях, где оловянный сплав достигает рабочей температуры. После нанесения покрытия изделия охлаждают (используют охлажденную воду) и очищают от наплывов.
Гальваническое лужение, основанное на использовании электрического тока. может быть щелочным или кислотным, в зависимости от состава электролита.
- Луженая медь, созданная с применением кислых электролитов, нашла широкое применение во всех отраслях промышленности. Кислые электролиты содержат олово в форме Sn2+
- Щелочной способ обладает большой кроющей и высокой рассеивающей способностью, поэтому с помощью щелочных электролитов покрывают изделия сложной формы.
Материалы и инструменты
Для горячего лужения используют чистое марочное олово, оловянные сплавы и различные флюсы, например, хлористый аммоний и хлористый цинк (паяльная кислота). Оловянные сплавы с высоким содержанием меди повышают твердость металла, но ухудшают его пластичность. Для горячего лужения алюминия используют чистое олово, без примесей.
Базовым элементом для электрохимического лужения металлов является двухлористое олово, SnCl2 (солянокислая соль) — бинарное соединение олова и хлора. В электротехнике и радиоэлектронике применяют олово-висмутовое покрытие. Медную проволоку, выдерживающую сильные деформации, многочисленные изгибы и перегибы, создают с помощью сернокислого олова, серной кислоты, сернокислого натрия. Для обезжиривания металла могут использоваться натриевые растворы.
Инструменты для лужения:
- Измерительные приборы — штангенциркуль, рулетка, линейка.
- Рабочие столы и верстаки.
- Паяльные лампы.
- Клещи — для удержания раскаленного металла.
- Шаберы, специальные щетки (для снятия коррозии, удаления окалины и окислов), кисти, диски и наждачная бумага — для обработки, очистки и шлифования металлических поверхностей.
Подготовка металла
Чистота металла — это базовая защита от образования оловянных усов. Перед нанесением оловянного покрытия на базовый металл надо выполнить ряд подготовительных операций.
Металлические поверхности очищают от жиров, грязи, окалины, затем хорошо промывают чистой водой. Для очистки используются специальные щетки, шаберы, наждачная бумага, применяют пескоструйную обработку и химические очистители.
Очищенные поверхности защищают от окислов с помощью хлористого цинка и порошка аммония.
Техника безопасности
Помещение для лужения металла должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.
Серная кислота, если она используется при травлении или входит в состав электролита (только в разведенном виде), должна храниться в плотно закрытой стеклянной емкости. Попав на открытый участок тела, может вызвать ожог. Ядовиты даже кислотные пары. Необходимо исключить ее контакт с глазами.