IX-II PZ-NANOŠENJE METALNIH PREVLAKA Uklanjanje organskih prevlaka - mehanička predobradba - odmašćivanje Boje, lakovi, guma, bitumeni, paljenje plamenom čišćenje Koristi se svojstvo lakova da bubre, mekšaju i djelomično otapanje u organskim otapalima ( razrjeđivači , benzin itd.)

NANOŠENJE METALNIH PREVLAKA Postupci prevlačenja metalima Nanošenje metalnih prevlaka naziva se METALIZACIJA (platiranje) a provodi se: - FIZIKALNIM - KEMIJSKIM POSTUPCIMA U načelu je li materijal prevlake već prije prisutan u obliku metala ili teh. nastoji kem. (elektrokem) reakcijom u tijeku obrade.

Fizikalni postupci: - VRUĆE URANJANJE - METALIZACIJA PRSKANJEM - PLATIRANJE - NAVALJIVANJE - NAVARIVANJE - OBLAGANJE - LEMLJENJE - LJEPLJENJE Kemijski postupci - GALVANO TEHNIKA - IONSKA IZMJENA - REDUKCIJA U OTOPINI

Dvije važne metode prevlačenja: - difuzijska metalizacija - metalizacija naparivanjem mogu biti: - kemijski ili - fizikalni postupci Neki od spomenutih postupaka ( vruće uranjanje, navarivanje platiranje i ionska izmjena) služe isključivo za prevlačenje metala, a drugi su postupci upotrebljavaju i za prevlačenje nemetalnim metala. Većina postupaka daje metalne prevlake koje uz podlogu prianjaju običnom ADHEZIJOM.

VRUĆE URANJANJE Metalne se prevlake mogu nanositi uranjanjem osnovnog metala u talinu pokrivnog metala. Moraju biti ostvarena dva uvjeta: - da osnovni materijal ima mnogo više talište od pokrivnog - i da su oba metala legiraju, bilo međusobno otapanje bilo tvorbom intermetalnih spojeva Na površini podloge u tijeku obrade nastaje legura na koje se pri vađenje zaostaje film taline koji se hlađenjem skrućuje.

Vruće uranjanje

Prevlaka se sastoji: - površinskog sloja istovjetnom sastavom taline - među sloja legure u kojoj ima udio osnovnog materijala Kvalitetnu podlogu vrućim uranjanjem moguće je dobiti ako talina potpuno kvasi sve obrađene plohe, da bi se to postiglo predobradbom se mora osigurat postupna čistoća površine i taline. Vrućim se uranjanjem najčešće nanose prevlake Zn, Sn, Pb, Pb- legure, Al i to na ugljični čelik i lijevano željezo.

PREDOBRADBA Pripremamo predmet : odmašćivanjem, nagrizanjem ispiranjem, nakon čega slijedi FLUKSIRANJE( obrada fluksom ) tj. završna obrada koja osigurava kvašenje osnovnog metala talinom. Prema načinu primjene fluksa razlikuje se: mokri i suhi postupka vrućeg uranjanja Mokri postupak obuhvaća fluksiranje i vruće uranjanje u jednoj operaciji.

Fluksa: kloridna i fluoridna ZnCl2 3Na4Cl uz moguće dodatke NaCl HCl Svrha je fluksiranje: - otapanje filmova oksida i hidroksida - oksidacija talina - predgrijavanje metala - sprečavanje prskanja Metal se sporo provlači kroz fluksa 1- 3 mm min-1 Najbolji su pjenušavi fluksovi Suhi postupak fluksiranja kao posebna operacija predobradbe

Prevlačenje vrućim uranjanjem Jednostavno i ovisi o temp. trajanju obrade brzini uranjanja i vođenju sastavu taline Mogući su i nepoželjni procesi: - talina otapa osnovni metal npr. čelik uspješnost prevlačenja - temp. taline minimalno mora biti barem 20 ° C viša od tališta metala prevlake - temp. taline ne smije biti previsoka zbog brzine difuzije (brzo) i krhke legure

Predmet zagrijava talinu koja je toplinski spremnik – zbog toga i potrebno veliko masne taline dovoljno toplinskog kapaciteta Rad mora biti kontinuiran Naknadna obrada: način vađenja - cijeđenje višak taline se odstranjuje pretresanjem ploče se provuku između valjka Primjena i svojstva prevlake - pocinčavanje Vrućim uranjanjem prevlače se različiti predmeti od podložnih ploča do stupova dalekovoda te poluproizvoda (limova, ploča trake žica , cijevi profila)

Primjene u atmosferi i slanoj vodi Kositrenje – živežnim namjernicama slatkoj vodi - bijeli lim – konzervi i ambalaže općenito - olovo (s 2% Sn – legure) - aluminij SVOJSTVA debljina premaza 20 – 100 μm porozne hrapavost – neravnomjernost gubitci materijala

Značajke postupka - visoka produktivnost postupka - gubitak materijala - nije poželjno prekidat proces zbog tehnološki problema stavljanja pogona u funkciju. Metalizacija prskanjem( štrcanjem) kapljica rastaljenog metala na površini osnovnog metala. Mlaz kapljica s kompresiranim zrakom u dodiru sa podlogom brzinom od 50 – 80 m s-1 sudarene kapljice se spljošte, naglo i hladno skrućuju u kružne pločice steže i što su mikroizbočine obloge što uvjetuje prianjanje Daljnjim prislanjanjem na pločice metal se zavaruje kao sloj

Metalizacija prskanjem često se naziva ŠOPIRANJEM Metode predobradbe hropavljenje podloge – pjeskarenjem, sačmarenjem, jetkanjem, strojnom obradom Prevlačenje prskanjem pomoću ručnih ili stacionarnih pištolja , metal se obično tali na ušću pištolja izravno plamenom dobivenim spaljivanjem gorivog plina ili djelovanjem električnog luka (plinski ili elektrolučni pištolji) - prevlake dobe – i nanose se 3 - 4 sloja Naknadna obrada zbog - manje hrapavosti - smanjenja štetnog utjecaja - veće čistoće prianjanja - dodatna zaštita od korozije.

Primjena i svojstva Metalizacija prskanjem radi zaštite od korozije obavlja se žicom od: Zn, Al, Pb, Sn nehrđajući čelici bakar, Ni –legure, kadmij i dr, - široka primjena ovog postupka gotovo za sve metale - mogući rad na terenu i objektima - prevlake su hrapave Značajke postupka - univerzalan postupak – elastičan postupak - gubitak materijala u okolinu (15 - % npr. na žicama)

PLATIRANJE se naziva nanošenje materijala prevlakom na metal postupcima plastičnog deformiranja - obloga: - obično platiranje - ekspozicijsko platiranje - platiranje prahom Platirani se proizvodi nazivaju bimetalnim ili običnim metalima Obično platiranje koristi uobičajene metode plastične obrade, hladno ili vruće valjanje ili provlačenje ili vruće prešanje. Eksplozijsko platiranje - udarno djelovanje izazvano deformacijom sloj površinskog ili praškastog plastičnog eksploziva

Platiranje prahom metode: - plastičnoj obradi - eksplozijski postupak Platiranje tvrdim predmetima mekšim prevlakama u prahu u bubnjevima sa kuglama( vijci i matice) podložne pločice, čavli okovi opruge itd. NATALJIVANJE I NAVARIVANJE Nataljivani se nazivaju lijevane metalne prevlake na osnovni materijala pri temp. nižoj od njegovog tališta. Navarivanjem se npr. metalna podloga prevlači drugim metalom pri temp. višoj od tališta obaju metala što je tehnički srodno zavarivanju.

NATALJIVANJE, OBLAGANJE, LEMLJENJE I LIJEVANJE Mehaničko prekrivanje jednog materijala drugim naziva se oblaganje u užem smislu riječi. Na taj se način najčešće prekrivaju unutrašnjost čeličnih betonskih i drvenih posuda olovnim limom koji se međusobno spajaju lemljenjem ili zavarivanjem , one ne prianjaju za podlogu Čvrsto se prianjanje pokrivnog metala može postići lemljenjem i lijepljenjem. Lemljenjem se metalne obloge s podlogama spajaju među slojem lema (leguri ili metala) relativno nisko talište.

Sn Sb –legure ( meko ili tvrdo lemljenje Meko lemljenje- lem s talištem ispod 450 °C npr. SnSb -legura Tvrdo lemljenje – primjena metala ili legura višeg tališta (Cu, bronca, mjed ) Fluksa - boroks LIJEPLJENJE - izvodi se anorganskim ili organskim ljepilima Anorgansko ljepilo – sadrži vodeno staklo Organsko ljepilo – prirodna i umjetna smola s hlapivim otapalima ( mogu biti jedno ili dvokomponentno ljepilo, suše se hlapljenim otapalom ili kemijskim otvrdnjivanjem.

DIFUZIJSKA METALIZACIJA Difuzija je fizikalna pojava spontanog miješanja međusobno topljivih tvari koje se u neposrednom dodiru, a posljedica je termičkog gibanja čestica unutar svake tvar u smjerovima dvije dodirne plohe različitih koncentracija – uvjetuje proces koji teži izjednačavanju koncentracija obiju tvari unutar cijelog sustava. Taj se proces primjenjuje za površinsko legiranje tj. za korištenje difuzijskih prevlaka δ - debljina prevlake k - konstanta D - konstanta difuzije t - vrijeme

Razlikujemo FIZIKALNO I KEMIJSKU difuziju metalizacijom se mogu provesti iu čvrste , tekuće i plinovite (parne ) faze Najvažniji postupci difuzijske metalizacije: - ŠERADIZIRANJE - tj. prevlačenje legurom cinka ( koji je izumio englez Sherad Cowper-Coles - ALATIRANJE – prevlačenje legurama Al - INKROMIRANJE- prevlačenje legurama krome - TERMOSILICIRANJE –tj. prevlačenje legurama silicija i silicija - TERMOBORIRANJE- prevlačenje legurama bora i boridima

DIFUZIJSKA METALIZACIJA IZ ČVRSTE FAZE -difuzijska metalizacija iz čvrste faze redovito se izvodi FIZIKALNIM POSTUPKOM - dužim zagrijavanjem predobrađenim predmetom praškastoj radnoj smjesi s velikim udjelom aktivne tvari, koju treba dovesti u što većem dodiru ploštinu između predmeta i aktivne tvari. DIFUZIJSKA METALIZACIJA U TEKUĆE FAZE Difuzijska metalizacija dobije se kondenzacijom pare elemenata koji s podlogom tvari leguru. Moguće je fizikalni i kemijski postupak (reakcija pare s metalom) Oba se postupka zovu difuzijska metalizacija iz parne faze jer se aktivna temp. nalazi u obliku pare.

Uređaj za metalizaciju

Metalizacija

Metalizacija osovine

Fizikalna metalizacija uz plinsku fazu – primjena inkromiranja i za platiranje čelika (trake ,cijevi profilni predmeti) Kemijska metalizacija iz parne faze služi za nanošenje svih difuzijskih prevlaka Naknadna obrada - hlađenje bez pristupa zraka - mehanička obrada - termička obrada (kaljenje, žarenje) - premazivanje organskim otapalima

Primjena i svojstva prevlake Difuzijskom se metalizacijom pretežno prevlače metalni predmeti malih i srednjih dimenzija i to najčešće konstrukcijski alatni nehrđajući čelici ostali materijali rjeđe Šeradiziranje – upotreba crni metali radi zaštite od korozije u vlažnim i atmosferskim uvjetima te u prirodnim i industrijskim vodama. Tim se postupkom obrađuju vijci čavli matice , limovi opruge. Alitiranje - se izvodi radi zaštite različitih metala i to zbog oksidacije, sulfidne korozije , vrućim plinovima dijelovi plamenika, peći ( npr. rešetke ložišta elektro zagrijevanje tijela itd.)

Inkromiranje – se izvodi radi zaštite različitim metala od djelovanje oksidativnih i drugih vrućih plinova (SO2, H2S) vlažne atmosfere vode oksidativnih kiselina. Termosiliciranje služi za oblogu crnih metala (nisko ugljičnih čelika i sivog lijeva – ponašaju se srodno ferosiliciju) Termoboriranje – provodi se zbog povećane čvrstoće i tvrdih elemenata ? od crnog metala (FeB, Fe2B )

METALIZACIJA PRSKANJEM Metalizacija naparivanje se provodi kondenzacijom pare metala na određenim podlogama. FIZIKALNO NAPARIVANJE(PDV- postupak) KEMIJSKO NAPARIVANJE( CVD- postupak) Fizikalno naparivanje – najčešće se izvodi termičkim vakumskim postupkom termičko fizikalno naparivanje – u vakumskim komorama kemijsko naparivanje – (reaktivno) koji kem. reakcijama tvore prevlaku

Ni(CO)4 →Ni + 4CO TiH2 → Ti+ H2 WFe +3 H2 → W + 6HF Primjena i svojstvo prevlake - složeni profili – šuplji predmeti - nanošenje aluminija - podloge metaloplasti, keramika Načelno navarivanje se prevlače metali i nemetalne podloge različitim metalima i legurama. Fizikalnim se navarivanjem nanose prevlake: Al, Cr, Cu, Zn, Cd, Pb, Sn, Ag, Au, Sn- bronce , CuAl- legure- Oštrice čeličnih britvica (žileta) naparuju se Cr i na kraju se nanose tanki film platine.

Kemijski se naparuju elektronički elementi , sapnice, lopatice plinske turbine, alati, dijelovi ventila, plamenici, raketni motor, sateliti, nuklearne opreme. kem. industrije, kirurški implatanti (umjetni srčani zalisci) Značajke postupka - uređaj za metalizaciju naparivanje vrlo su skupi - rad sa uređajima kompliciran - prevlake nisu sasvim ravnomjerne dobro za nanošenje tankih filmova - metode za nanošenje skupih metalnih prevlaka (plemenitih metala) zbog iskorištenja pokrivenog materijala.

Nabrizgavanje (nabacivanje, metalizacija, …)

GALVANOTEHNIKA - postupak izlučivanja metalnih prevlaka katodnom reakcijom iona koji sadrže metal tj. elektrolizom nazivaju se galvanotehnika Galvanizacija ili elektroplatiranje elektrolit – kupelji – vodene otopine.Vodljivi materijali ( metal grafit) mogu se Galvanski izravno prevući među sloj koji je električki vodljiv. Galvanizacija se izvodi tako da se predmet uroni u elektrolit spoji s negativnom katodom izvore istosmjerne struje niskog napona da bi se električki krug spojio masu postojan električki vodljiva anoda i spojena (+) izvorom istog izvora

Masa m galvanske izbočine metalne prevlake prema Faradayevu zakonu određena je izrazom: ηk- katodno iskorištenje struje M- molarna masa atoma prevlake I- električna struja