Практика исследования макро и микро структуры металлических покрытий.

Предыдущие части:
1. Восстановление металлических деталей методами гальваники и гальванопластики.
2. Теория и практика исследования макро и микро структуры металлических покрытий.
Сегодня пытался смоделировать и сфотографировать материалы срезов для статьи, к сожалению не получилось. Электролиты в хорошем состоянии и совершенно не хотят портить детали. В связи с этим пришлось рисовать графические схемы, на них и попытаемся освоить практику изучения шлифов…

В прошлом топике мы рассмотрели способы получения шлифов, в сегодняшнем — разберем как шлифы читать, что говорят те или иные структуры в шлифах. Заранее хочу предупредить: Все трактовки выведены мной опытным путем, в некоторых местах я мог не до конца разобраться. Все объясняется просто — в литературе которая мне попадалась просто нет нужной информации…
Если кто подскажет зарубежные сайты или ресурсы с расшифровками структур шлифов — буду очень признателен.
Разбор шлифов по схематическим изображениям:
Обратите внимание на схему. На ней изображены 9 шлифов.
Схемы с 1 по 3 дают представление о качестве слоев покрытий.
Схемы с 4 по 6 показывают возможные дефекты.
Шлифы такого планы вы будете видеть при увеличении от 30 до 50 крат. Почему именно такое увеличение — просто возможно вы захотите чуть более серьезно заняться гальваникой и купить себе микроскоп. Современные детские микроскопы дают увеличение как раз в данных приделах, а их цена не сравнима даже с таким древним чудом как у меня. По крайней мере 600-900 рублей, в наше время уже не деньги…
На всех схемах присутствует слой обозначенный как 1 — это поверхность на которую наносится покрытие. Будем называть ее подложкой.

Схема шлифа №1.

На данной схеме изображено эталонное покрытие. Слой 1 — слой подложки, к нему в плотную прилегает равномерный слой 2 покрытия без разных включений и изменений плотности.

Схема шлифа №2.

На данной схеме изображено покрытие состоящее из 2х рыхлых слоев. Слой 2 — скорее всего будет иметь структуру в виде наклонных линий, слой 3 будет иметь структуру похожую на рыхлый снег. Такие структуры характерны для шлифов кислотных электролитов в которых не используется оборачивание анодов в фильтрующий материал.

Схема шлифа №3.

На данной схеме изображено покрытие состоящее из 2х слоев, но в отличии от предыдущего — первый слой темный и плотный, имеет зернистую структуру, а второй слой имея столь же плотную структуру, еще имеет и более темный цвет.
Такое состояние покрытия характерно для пирофосфатных электролитов. Оно говорит о нарушении режима силы тока. Это так называемые перегрев и прогар. Причем прогар может иметь как более плотную, так и более рыхлую структуру чем перегрев. Все зависит от того, на сколько сильно вы переборщите с силой тока.

На самом деле различий плотности и структуры намного больше. Но рисовать их в схематическом виде — просто бесполезно, а чтобы собрать фотографический атлас — нужно время (может быть я на такое и решусь, но не в ближайшее время). Поэтому я попытаюсь описать различные плотности и структуры, а Вы попробуете их представить…

Описания плотностей и структур шлифов.

Чем более плотная и мелкозернистая структура у шлифа — тем лучше. Так-же не плохо если структура волокнистая и тоже с большой плотностью.
Для волокнистых структур самый лучший результат — это несколько скошенное к подложке направление волокон, при этом вполне допускаются редкие волокна идущие в перпендикулярно основной массе волокон. Расположение волокон параллельно подложке говорит о том, что покрытие практически не имеет сцепления с основанием, при малейшей обработке такое покрытие сойдет в виде фольги.
Обычно такое направление волокон характерно для участков которые слабо обезжирены, или при использовании пирофосфатных электролитов с осаждением на алюминий, силумин и т.д. — то, что поверхность этих металлов не достаточно протравлена.
Давайте теперь упорядочим информацию:
Плотность:
1.Большая плотность структуры, светлый равномерный цвет — Хорошее покрытие.
Скорее всего детали покрыты блестящим слоем меди. Получается только на минимальных плотностях тока. Обычно толщина покрытия не большая. Подходит для финишной отделки деталей.
2.Большая плотность, светлый цвет с вкраплениям темных пятен — Возможно превышена плотность тока. Если вкраплений темных пятен не много — вполне можно использовать в качестве промежуточных покрытий. В случае больших темных пятен и местных нарушений структуры — лучше такое покрытие полностью удалить, так как возможно при дальнейшем использовании в этих местах начнется коррозия.
3.Средняя плотность, равномерный светлый цвет — покрытие среднего качества, обычно получаемое на высоких (но не чрезмерно) плотностях тока. Такие покрытия очень хорошо подходят для заращивания различных следов коррозии и сквозных отверстий.
4.Средняя плотность с темными областями — покрытие среднего качества с подгарами. Если темные области расположены в верхней части покрытия — ничего страшного, небольшая обработка шкуркой удалит верхнюю часть. При глубоких темных областях — лучше удалить покрытие.
5. Рыхлые, покрытия с неупорядоченной структурой — не пригодны для использования. Желательно удалить.
Структура:
1. Мелкозернистая, плотная, упорядоченная структура — присуща качественным блестящим покрытиям. Говорит о высоком качестве электролита и оптимальном подборе силы тока и температурного режима.
2. Крупнозернистая, плотная, упорядоченная структура — качественное покрытие. Говорит о высоком качестве электролита, но возможно превышена температура электролита.
3. Крупнозернистая, плотная, не упорядоченная структура — покрытие среднего или плохого качества, скорее всего электролит требует корректировки.
4. Мелкозернистая, плотная, не упорядоченная структура — Покрытие среднего качества, скорее всего нарушена температура электролита, возможно в электролит требует очистки от органических загрязнителей (ацетон, спирт и т.д.)
5. Крупнозернистая, рыхлая, упорядоченная структура — покрытие среднего качества, скорее всего превышена температура и электролит требует очистки от органических загрязнителей.
6. Мелкозернистая, рыхлая, не упорядоченная структура — не качественное покрытие, электролит загрязнен шламом или оксидами железа или других металлов, возможно сильно превышен температурный режим. Источниками загрязнения электролитов оксидами металлов чаще всего являются заготовки со следами коррозии, не прошедшие достаточной предварительной обработки. Если увидели данную структуру — скорее всего пора срочно принимать меры к спасению электролита.
7. Крупнозернистая, рыхлая, не упорядоченная структура — не качественное покрытие, электролит загрязнен шламом, оксидами железа или других металлов, органическими загрязнителями. При таких срезах помогает только комплексная очистка электролита с применением различных способов химической, термической и механической обработок. Вероятнее всего электролит уже не удастся восстановить до идеального состояния.

С плотностями пока все. Далее давайте рассмотрим различные дефекты.

Схема шлифа №4.

Горизонтальные линии в структуре — обычно являются следствием сбоев в электропитании при нанесении покрытия. Линии могут быть как плотной, так и более рыхлой структуры по отношению к основной плотности слоя покрытия. Одиночные плотные линии говорят о незначительных скачках напряжения и могут рассматриваться как допустимые отклонения. Множественные линии с рыхлой структурой могут сигнализировать о неисправности блока питания выпрямителя. Если толщина рыхлого слоя линии достаточно большая — скорее всего на этой глубине будет происходить отслаивание верхней части покрытия. Исправляют данные недостатки сошлифовыванием верхнего слоя меди до тех пор, пока не прекратится отслаивание в дефектных областях.

Схема шлифа №5.

Линии в граничных слоях между структурами разной плотности — причин возникновения может быть достаточно много. Одна из таких причин — долговременное отключение электричества. Так-же причиной может послужить любопытство. Выемка заготовки из электролита даже на короткий промежуток времени может стать причиной некачественного покрытия. Исправление данного недостатка — удаление слоя покрытия до качественной структуры.

Схема шлифа №6.

Пузырь, или каверна — признак не качественного обезжиривания поверхности перед нанесением покрытия. В ваннах где не используется перемешивание — возможной причиной данного дефекта может служить выделение на поверхности пузырьков водорода. Если дефект достаточно мал, вполне возможно оставить его в покрытии, но все-таки рекомендуется сошлифовать все покрытие и нанести заново.

Схема шлифа №7.

Волнистая структура на стыке слоев — скорее всего причина может быть в резком изменении кислотности электролита. Такое часто случается если в ванну загружаются детали не за один раз, а в несколько приемов, и одна из деталей при обработке в растворах травления не была достаточно хорошо промыта. Так-же возможно возникновение данного дефекта при корректировке кислотности электролита находящегося в работе. Если глубина волны не очень сильная — слой покрытия может использоваться, в случае если глубина волны большая, или наблюдаются остроконечные пики, тогда лучше удалить покрытие, откорректировать кислотность электролита и нанести покрытие заново.

Схема шлифа №8.

Плотные или рыхлые включения в верхний слой покрытия — следствие загрязнения электролита шламом. Такие покрытия удаляются. Электролит требуется профильтровать, борбатировать, проработать на высоких плотностях тока.

Схема шлифа №9.

Периодические горизонтальные полосы более плотной структуры чем структура покрытия — Вам пора нести свой блок питания в ремонт, проверить проводку идущую к блоку питания на предмет целостности контактов, не пользоваться электросваркой в момент нанесения покрытия.

Все вышеописанное — это только попытка проиллюстрировать на примерах полезность исследования микроструктур покрытия. Каждый мастер в процессе работы учится читать структуры, понимать и правильно их интерпретировать.
Дать точное описание всех видов дефектов, типов структур, их взаимного расположения и пр. пр. — просто не возможно в пределах небольшой статьи, поэтому я надеюсь что достаточно Вас заинтересовал, чтобы подвигнуть к самостоятельным исследованиям.

На этом тему структур пока закрываю.
Продолжение основной темы — следует.