Что такое плакированные стали
Технология плакирования металлов
Плакирование металлов — это покрытие деталей тонким слоем другого металла. Краткое описание технологии и методов плакирования. Применение в электротехнике, строительстве, изготовлении художественных изделий и для антикоррозионной защиты.
Плакирование металлов — это покрытие поверхностей деталей равномерным слоем другого металла посредством сильного сжатия и пластической деформации. В основе этой технологии лежит хорошо известный метод холодной сварки, при котором соединение металлических деталей происходит путем создания атомарных связей между их металлическими поверхностями без взаимного проникновения соединяемых материалов друг в друга. Чаще всего плакирование применяют для создания защитных, контактных или декоративных слоев различных металлов на изделиях из конструкционной и нержавеющей стали, а также меди, алюминия и их сплавов.
Медное покрытие на кухонной утвари из нержавейки, омедненные провода и контакты из стали и алюминия, «никелевые» и «латунные» монеты — все это производится с применением технологии плакирования.
Суть и описание процесса плакирования
Вне зависимости от того, каким методом осуществляется сжатие материалов, процесс плакирования изделия в общем виде состоит из следующих этапов:
Плакирование применяют для покрытия как штучных, так и погонных изделий (лента, труба, пруток). При этом используются различные виды специализированного кузнечно-прессового оборудования (штамповочное, экструзионное и прокатное), а также установки для сварки взрывом и лазерные аппараты. Поэтому технологические процессы нанесения плакировки могут быть как циклическими, так и непрерывными.
В зависимости от производственных задач при плакировании может обрабатываться до пяти-шести слоев металла (вместе с основными), при этом толщина плакирующих слоев может составлять от десятых до единиц миллиметров.
Следует также отметить, что важным условием плакирования является сочетаемость металлов основы и плакирующего слоя, которая зависит от однородности их кристаллических решеток.
Методы плакирования
Для придания металлам пластичности в некоторых случаях их разогревают до заданной температуры с использованием СВЧ-излучателей.
Одна из новейших разработок в области плакирования металлов — это нанесение покрытия на основу с помощью лазерных технологий. В рабочей головке такой установки металлический порошок подается непосредственно в лазерный луч, плавится и в виде направленной струи жидкого металла поступает на поверхность заготовки.
Назначение и сферы применения
Омедненная стальная проволока широко применяется в антеннах с большими пролетами, грозозащитных сетках и разрядниках, а также в качестве присадочного материала в сварочных полуавтоматах MIG/MAG. А покрытые медью алюминиевые провода легко паяются, намного дешевле медных, имеют значительно меньший вес и практически такую же проводимость на высоких частотах (это достигается за счет скин-эффекта). Их массово используют в звуковых катушках наушников и динамиков, а также в высокочастотных коаксиальных кабелях и антеннах.
В качестве декоративного и защитного покрытия плакирование применяют при производстве материалов для стеновых панелей и крыш, кухонной посуды, масляных радиаторов, контактов электротехнических приборов и многого другого. Эту технологию также массово применяют при изготовлении монет. При этом чаще всего используется покрытие стали медно-никелевыми сплавами (как в российской пятирублевой монете) или латунью. В художественном производстве часто используют покрытие металлов сусальным золотом, что также относится к технологии плакирования.
Одним из интересных примеров применения этой технологии является покрытие изделий из алюминиевых сплавов чистым алюминием. А какие оригинальные примеры плакирования знаете вы? Поделитесь, пожалуйста, своей информацией в отзывах к этой статье.
Что такое плакирование и как оно проводится
Плакирование — это технологический процесс, при котором различные слои металлов соединяют друг с другом с помощью высокого давления или температур. Чтобы защитить основу от воздействия коррозийных процессов, наносится дополнительный лист металла
Плакирование
Что такое плакирование
Не многие люди, начинающие заниматься металлургией, знают особенности плакирования. Это технологический процесс, который подразумевает под собой нанесения защитного металлического покрытия на основу. Для этого применяется метод горячей прокатки. С его помощью можно не только нанести дополнительное защитное покрытие, но и укрепить верхние слои основной детали. Чаще всего, плакированию подвергаются стали, которые подвержены влиянию коррозии. Обработке подлежат сплавы не устойчивые к воздействию кислот и щелочей.
Плакированная сталь, покрытая металлическим слоем, называется биометаллом. Она защищена от воздействия факторов окружающей среды, а также воздействия органических кислот. В качестве защиты может использоваться титан, никель, нержавеющая сталь, серебро, медь, золото, молибден.
После проведения обработки в характеристиках обрабатываемого изделия наблюдаются такие изменения:
Однако у этого технологического процесса есть и недостатки:
Плакирование — это «удешевленный» способ защиты материалов от коррозии. Заготовка может покрываться с разных сторон разными металлами. Например, с одной стороны закрепляют молибден, а с другой цинк. Таким образом можно увеличить показатель износоустойчивости заготовки с одной стороны и защитить её от разрушительного воздействия кислот с другой.
Для чего и где применяется?
Поскольку плакированный металл устойчив к развитию коррозии, его используют для изготовления деталей, соприкасающихся с жидкостями. С помощью плакирования обрабатываются детали, на которые будет приходится повышенное механическое воздействие. Связано это с тем, что после нанесения защитного покрытия, увеличивается показатель износоустойчивости. Таким образом можно защитить механизмы дешёвыми материалами и сэкономить на покупке цельных изделий из дорогостоящих металлов или сплавов.
Этот вид обработки популярен в ювелирном деле в тех случаях, когда на серебряное украшение требуется нанести золото. Оно применяется при чеканке монет. Детали после плакирования используются при создании ядерных реакторов.
Двухслойные стали популярны в судостроении. Если при обшивке каркаса корабля используется сталь или дюралюминий, то дополнительно этот материал покрывается алюминием, нержавеющей сталью или другими металлами с высокими антикоррозийными показателями.
Плакирование металла
Технология нанесения защитного покрытия разделяется на два метода:
Толщину покрытия мастер выбирает в зависимости от того, насколько нужно изменить характеристики материала.
Особенности
Лучшим материалом для проведения обработки считается сталь, покрытая слоем алюминия. С помощью специального оборудования мастер наносит защитное покрытие методом распыления на рабочую поверхность. Производится этот процесс с помощью кислородной горелки. Чтобы увеличить эффективность метода нанесения, требуется использовать плазмотрон. Надёжно закрепить защитный слой помогает процесс диффузного отжига. При его проведении заготовка подвергается термической обработке при температуре до 950 градусов по Цельсию. Во время этого процесса атомы железа и алюминия вступают в реакцию и образуют плёнку, которая защищает поверхность от образования ржавчины.
Толщина дополнительного слоя может занимать от 3 до 40% от общей толщины заготовки. Оптимальная толщина для защиты от воздействия от факторов окружающей среды — 0.15 мм.
Плакирование считается дополнительным процессом в металлообработке, который позволяет бюджетным способом защитить металлическую поверхность от коррозийного разрушения. Наносится слой металла как с одной, так и с двух сторон заготовки. Это позволяет увеличивать различные характеристики рабочих поверхностей в независимости друг от друга.
Достоинства и особенности технологии плакирования
Металл во все времена считался наиболее подходящим сырьем для изготовления износостойких механизмов и деталей. Однако многие металлы со временем покрываются слоем ржавчины, из-за чего изделия из них становятся непригодными для дальнейшей эксплуатации. Но такая технология, как плакирование, позволяет защитить металлы от коррозии.
Суть плакирования
Плакирование представляет собой нанесение на матрицу базового металла листов иного металла, а также горячую прокатку, позволяющую скрепить металлы. Во время плакирования металл, неустойчивый к процессу коррозии, обкладывается двумя листами другого металла с обеих сторон. Далее выполняется операция прокатки.
Как выглядит плакирование в сечении?
Металлы для плакирования
Металлы, используемые в качестве защитного слоя:
Толщина плакирующего слоя составляет от 3 до 40 % от толщины металла, требующего защиты от коррозии. Сталь плакированная без труда подвергается механической обработке, что делает ее ценным сырьем в промышленном производстве.
Главным преимуществом технологии плакирования считается то, что она позволяет усилить износостойкость запчастей и механизмов. Также этот метод обработки металлов обеспечивает рациональное использование дорогостоящих металлов и их сплавов.
Плакирование металлов: технологии процесса
Применение материалов в агрессивных средах приводит к необходимости создания спецзащиты целевых конструкций и элементов. К этой категории относятся объекты, нуждающиеся в обеспечении стойкости перед разрушающим воздействием:
Эффективное решение проблемы – применение плакирования. Это способ, который предусматривает наружное покрытие деталей. При помощи технологии покрывают плиты, проволоку, трубную продукцию.
Что такое плакирование металлов
Особенность способа – на поверхность детали наносится другой металл. Основа метода – технология холодной сварки, когда детали соединяются за счет создания атомарных связей между их металлическими способностями. При этом материалы не проникают друг в друга. Зачастую при помощи способа возможно создание контактных, защитных, декоративных слоев в разных металлах:
Для производства медного покрытия на кухонных принадлежностях из нержавейки, омедненных проводов, стальных и алюминиевых контактов, латунных и никелевых монет применяется эта технология.
Для чего и где применяется?
Такие металлы отличаются устойчивостью к образованию коррозии, это позволяет применять их в производстве деталей, которые соприкасаются с жидкостями. Благодаря технологии осуществляется обработка деталей, которые подвергаются повышенному механическому воздействию. В результате нанесения защитного покрытия происходит увеличение показателя износостойкости. При помощи технологии возможна защита механизмов с использованием дешевых материалов, что способствует экономии на приобретении цельных изделий из дорогих сплавов и металлов.
Такая обработка часто применяется в производстве ювелирных изделий, когда на изделия из серебра наносится золото. Метод используется для чеканки монет. Плакированные детали используются в процессе создания ядерных реакторов. Двухслойная сталь часто применяется в судостроении.
Методы плакирования
Есть много способов плакирования, они подбираются в зависимости от поставленной задачи:
Виды и особенности плакирования
Для образования на поверхности условных изделий функционального покрытия можно при помощи обычной краски, которая имеет определенный набор свойств. Плакирование – технология, предназначенная для внешней защиты, которая предполагает вторжение в структуру целевой поверхности. Для достижения эффекта слияния основного материала и функционального слоя применяется термическое воздействие, которое может выражаться по-разному. Из-за этого при плакировании часто применяется температурно-временная сварка с дальнейшей деформацией заготовки.
Еще одной особенностью технологии является многослойность. Образование структуры осуществляется не однородным пластом защитного материала, а разнородными пластами у которых различное функциональное направление. Некоторые слои могут обладать общим функциональным назначением, например огнестойкостью, температурной стойкостью, биозащищенностью, а другие – выполняют задачи внутри структуры покрытия. К таким задачам относятся к пример, создание адгезивной основы для сцепки слоев плакирования.
Если Вам требуется лазерная резка металла мы будем ждать заявок по данному вопросу.
Что такое плакирование и как оно проводится
Условия эксплуатации материалов в агрессивных средах неизбежно заставляют пользователей задумываться о специальной защите целевых предметов и конструкций. Это могут быть строительные, производственные, а также бытовые технические и другие объекты, требующие обеспечения стойкости перед враждебными воздействиями. Одним из наиболее эффективных способов решения данной задачи является плакирование. Это один из способов наружного покрытия деталей и конструкций, который в наше время переживает новый виток развития.
Общие сведения о технологии
Основной целью плакирования является создание на поверхности заготовки покрытия, которое могло бы обеспечивать заданные проектом защитные функции. В числе последних можно назвать огнеупорность, биологическую стойкость, морозостойкость и т.д. В некоторых случаях добавляются и новые свойства наподобие изоляционных качеств или повышения электро- и теплопроводности. Что такое плакирование с точки зрения практической реализации?
Это процесс наращивания новых технологических и функциональных слоев на поверхности, который может выполняться разными способами. Речь может идти и о непосредственном покрытии или накладке, но принципиальные отличия имеет именно способ образования слоев. Классические подходы к плакированию предполагают термомеханическое формирование защитной оболочки, но сегодня с появлением новых материалов меняются и методы структурного устройства защитных покрытий.
Плакирование
В современной технике и металлоконструкциях существует потребность в использовании материалов обладающих специальными свойствами, таких как высокая механическая прочность, высокая коррозионная стойкость, жаропрочность, износоустойчивость, малый удельный вес, высокая электропроводимость и т.д.
Применяя различные комбинации металлов, обладающими в отдельности некоторыми из этих свойств, можно получить желаемый результат. Многослойный металл отличает от сплава то, что в нем сохраняются специфические свойства составляющих металлов, в тоже время этот металл обладает новыми, присущими только ему свойствами.
В данной работе я рассмотрю метод термодиффузионного покрытия – плакирование.
Термодиффузионный метод был разработан в 1938 году Н.А. Изгарышевым и Э.С. Саркисовым и получил практическое применение. Сущность метода состоит в поверхностном насыщении основного металла атомами легирующего компонента в результате диффузии его при высоких температурах. Тем самым удается значительно снизить расход легирующего металла.
Для создания термодиффузионного покрытия должны существовать следующие необходимые условия:
— возможность образования твердого раствора основного металла с металлом покрытия;
— атомный радиус металла покрытия не должен превышать атомный радиус основного металла, что обеспечивает свободу перемещения атомов вглубь кристаллической решетки.
Термодиффузионные покрытия на железе могут создавать металлы: Сu, Аu, Zn, Ti, Al, Si, Cr, Mo и т.д. Из них наибольшее применение в промышленности нашли покрытия:
Плакирование — термомеханический способ. Плакирование является наиболее совершенным методом защиты малостойких металлов сплавами или металлами, обладающими повышенной коррозионной стойкостью.
Способ плакирования заключается в том, что на матрицу основного металла накладывают с обеих сторон листы другого металла, затем весь пакет подвергают горячей прокатке. В результате термодиффузии на границе раздела металлов получают прочное многослойное изделие.
Для плакирования применяют металлы и сплавы, обладающие хорошей свариваемостью: углеродистые и кислотостойкие стали, дюралюмины, сплавы меди.
В качестве защитного покрытия для плакирования используют алюминий, тантал, молибден, титан, никель, нержавеющие стали.
Толщина плакирующего слоя колеблется от 3 до 40 % от толщины защищаемого металла. Плакированную сталь можно подвергать всем видам механической обработки, в том числе штамповке и сварке.
Металлургическая промышленность выпускает углеродистую сталь в виде листов марок Ст. З, 10, 15К, 20К и др., плакированную хромистыми, хромоникелевыми и другими высоколегированными сталями (08Х17Т, 08X13, 10Х17Н13М2Т, 15X25T, 12Х18Н10Т и др.) различной толщины. Известны также сплавы, плакированные медью, серебром, алюминием. В электрохимической промышленности нашли широкое применение бианоды — плакированные электроды, основу которых составляет титан или тантал, а защитный слой состоит из платины, родия, иридия.
Метод плакирования позволяет экономить дорогостоящие металлы или высоколегированные сплавы и находит широкое применение в промышленности.
Плакирование осуществляется в процессе горячей прокатки (например, плакирование листов и плит), прессования (плакирование труб), а также методом сварки взрывом. Заключается в совместной горячей прокатке или волочении основного и защитного металлов. Сцепление между металлами осуществляется в результате диффузии под влиянием совместной деформации горячей заготовки. Защищаемый металл (сталь, сплавы титана) покрывают с одной или с обеих сторон медью, томпаком (медно-цинковый сплав), коррозионно-стойкой сталью, алюминием. Плакированную проволоку изготавливают волочением трубы, внутрь которой вставлен сердечник из другого металла. Плакирование может быть одно- и двусторонним. Применяется для получения биметалла и триметалла, для создания антикоррозийного слоя алюминия на листах, плитах, трубах из алюминиевых сплавов, нанесения латунного покрытия на листы стали (вместо электролитического покрытия) и т. д.
Плакированные металлы: двух- или более слойные комбинации металл — металл, получаемые различными способами. Плакированные слои металла, как правило, гораздо толще слоев, полученным другими способами обработки поверхности, что объясняется способом их получения. Известны плакированные листы, полосы, трубы и сортовые профили. Плакированием обеспечивается такое сочетание свойств отдельных слоев, чтобы эффективность использования плакированных материалов была выше, чем каждого из компонентов, их составляющих. В промышленных условиях применяют различные комбинации металлов: алюминий + углеродистая сталь; алюминий + коррозионностойкая сталь, алюминий + титан, бронза + сталь; хромоникелевая сталь + углеродистая сталь, молибден + коррозионностойкая сталь; латунь + углеродистая сталь, ниобий + углеродистая сталь, никель + медь; титан + углеродистая сталь и др.
Плакирование может быть одно- и двусторонним. Применяется для получения биметалла и триметалла, для создания антикоррозийного слоя алюминия на листах, плитах, трубах из алюминиевых сплавов, нанесения латунного покрытия на листы стали (вместо электролитического покрытия) и т.д.
Плакирование – метод создания на поверхности детали слоя материала с особыми свойствами – высокой твёрдостью, коррозионной и/или износостойкостью и т.д., применяется при изготовлении деталей/оборудования или при восстановлении их формы после изнашивания. При этом толщина плакирующего слоя может составлять от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров. Плакирование используется при изготовлении и ремонте элементов деталей, подверженных воздействию агрессивных сред (грязи, шлаков, пара) в целях экономии дорогостоящих материалов.
Основные свойства, которых стараются добиться при плакировании: прочность, пластичность, коррозионная стойкость, износостойкость, теплопроводность. Плакированные материалы являются не только заменителями однородных (сплошных дорогостоящих материалов). Во многих случаях, благодаря сочетанию свойств своих компонентов они имеют более благоприятные показатели, чем однородные дорогостоящие материалы сами по себе.
Недостатками плакирования являются дороговизна метода и ускоренная коррозия в зоне сварных швов.
Встречается один вид «почти серебра». Это не цельнолитое серебро, но и не серебрение, предметы покрыты тонкими листами серебра.
Внутрь подставок, оснований, ножек предметов, изготовленных различными методами из тонкого серебра и, как правило, не широких в основании, очень часто заливались свинец, олово, баббит, другие сплавы и даже обычная канифоль, как для большей устойчивости, так и для предохранения их от деформации (вмятин). Изготовитель был вынужден клеймить такие предметы специальными надписями, чтобы не ввести в заблуждение покупателя, ведь массовая доля серебра была ничтожно ниже в сравнении с массой «утяжелителя».
Такого плана изделия, действительно могут быть изготовлены из тонкостенного серебра, но также еще и существует плакирование серебра.
Суть метода заключается в соединении листа меди и листа серебра, а затем из полученного двухслойного листа штамповали створки медальонов, портсигаров, шкатулок и т.п., притом с внешней стороны располагалось серебро, а с внутренней медь.
В описании винтажных и антикварных украшений не редко можно встретить метки gold-filled, rolled gold или gold plated. Особо не вдаваясь в подробности, обычно все три термина переводят просто как «позолота». Между тем, позолота позолоте рознь.
Gold plated — самая распространенная техника золочения, которая, к сожалению, дает наименее стойкий результат. Данным термином, чаще всего, обозначают способ плакирования. При данном методе на украшение наносят тончайший — в несколько микрон — слой золота. Плакирование — это, по сути, «склейка» тонкой золотой пластины с другим металлом в процессе горячей прокатки или прессования. Насколько долго такое покрытие будет держаться на украшении, зависит от толщины золотой пластины при плакировании или от того, как долго изделие пробыло в гальванической ванне при гальванике.
Gold filled и rolled gold – это так называемое «наплавленное» золото. При использовании данной техники на каркас из недрагоценного металла при высокой температуре и под давлением буквально «наплавляют» золотую «оболочку». Такое золотое покрытие не стирается и практически не теряет цвет. Вес золота при покрытии украшения наплавленным золотом составляет минимум 5% от веса изделия в целом.
Томпа́к (фр. tombac, от малайск. tambaga — медь) — разновидность латуни с содержанием меди 88—97 % и цинка до10 %. Обладает высокой пластичностью, антикоррозионным и антифрикционными свойствами. Сплавы меди с содержанием цинка 10-20 % называют полутомпаками.
Томпак заново изобретён европейской цивилизацией лондонским часовщиком Кристофером Пинчбеккером (около 1670—1732 года), в древности он был известен в частности перуанской цивилизации Моче.
Иногда для сплава используют названия: хризохалк, симилор, ореид, хризорин, принцметалл и др.
Хорошо сваривается со сталью и благородными металлами. Обладает высокой коррозионной стойкостью, повышенной пластичностью, легко обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии. Имеет красивый цвет, хорошо поддаётся золочению и эмалированию.
Находит широкое применение для плакирования стали и получения биметалла сталь-латунь. Томпак используют для изготовления радиаторных трубок, художественных изделий, знаков отличия и фурнитуры, медных духовых инструментов. Из стали, плакированной томпаком изготавливаются пули, снаряды и российские монеты номиналом 10 и 50 копеек[1]. Во время Второй мировой войны канадское правительство из томпака выпускало монеты номиналом 5 центов (т. н. «никели»). Раньше часто использовался для изготовления часовых механизмов и часовых цепочек, а также для имитации золота.
Из томпака были изготовлены бронзовые медали Летних Олимпийских игр в Москве (1980), посеребренная медаль «Ветеран труда».
Фригийского царя Тантала боги наказали за неоправданную жестокость. Они обрекли Тантала на вечные муки жажды, голода и страха. С тех пор стоит он в преисподней по горло в прозрачной воде. Под тяжестью созревших плодов склоняются к нему ветви деревьев. Когда томимый жаждой Тантал пытается напиться, вода уходит вниз. Стоит ему протянуть руку к сочным плодам, ветер поднимает ветвь, и обессилевший от голода грешник не может ее достать. А прямо над его головой нависла скала, грозя в любой миг обрушиться.
Так мифы Древней Греции повествуют о муках Тантала. Должно быть, не раз шведскому химику Экебергу пришлось вспомнить о танталовых муках, когда он безуспешно пытался растворить в кислотах «землю», открытую им в 1802 г., и выделить из нее новый элемент. Сколько раз, казалось, ученый был близок к цели, но выделить новый металл в чистом виде ему так и не удалось. Отсюда — «мученическое» название элемента №73.
Особенности плакирования
Образовать на поверхности условного изделия функциональное покрытие позволяет и обычная краска с тем или иным набором свойств. Плакирование же относится к способам внешней защиты, предполагающим вторжение в структуру целевой поверхности. Данный эффект слияния функционального слоя и основного материала как раз достигается термическим воздействием, которое может выражаться в разных формах. По этой причине плакирование поверхностей металла часто сопровождается температурно-временной сваркой с последующей деформацией заготовки.
Еще одной принципиально важной особенностью плакирования является его многослойность. Структура образуется не однородным пластом того или иного защитного материала, а несколькими разнородными пластами, которые имеют разное функциональное направление. Причем часть слоев может иметь общее функциональное назначение (огнеупорность, температурная стойкость, биозащищенность), а другая часть выполняет специальные задачи внутри структуры покрытия, например создает адгезивную основу для сцепки слоев плакирования.
Сортамент
Размерный ряд листов:
Высота возвышения рифли над поверхностью листа не входит в нормируемую толщину листа. Наибольшим спросом пользуются листы толщиной до 3 мм и длиной до 3-х м при ширине в 1,2 м. Все такой панели позволяет транспортироваит ее одному человекую
Чтобы определить вес одного изделия надо вычислить усредненную толщину листа с учетом высоты рифли, умножить на длину, ширину листа и объемный вес. Объемный вес в зависимости от марки сплава приводится в справочниках и составляет от 2,7 до 2,81 г/см3. Масса одного листа составляет от 15 до 40 кг.
ГОСТом также нормируется точность геометрических параметров и тщательность обработки краев плит.
Квинтет или Galaxy
Лист рифленый квинтет отечественного производства имеет внешнее сходство с аналогом из Сербии преимущественно под торговой маркой Galaxy. Главные отличия российского листа от импортного состоят в более низкой цене и высокой ударной прочности.
Техника выполнения плакирования
Операция плакирования может выполняться как в отдельном формате, так и в рамках общего технологического процесса производства или обработки детали. В обоих случаях базовый метод реализации технологии предусматривает послойное нанесение сплавов на целевую поверхность. Применительно к металлам эта операция выполняется в ходе горячей прокатки, волочения или прессования. На этапах соединения пластов технология плакирования предусматривает выполнение термической деформации, при которой создаются условия для диффузии горячей заготовки.
Таким способом могут накладываться и сплавляться целые группы металлов, среди которых — сталь, медь, алюминий, коррозионно-стойкие сплавы и т. д. На современном этапе развития технологии также практикуется включение полимерных самостоятельных слоев и модификаторов, улучшающих отдельные свойства нанесенного покрытия.
Что такое плакирование
Не многие люди, начинающие заниматься металлургией, знают особенности плакирования. Это технологический процесс, который подразумевает под собой нанесения защитного металлического покрытия на основу. Для этого применяется метод горячей прокатки. С его помощью можно не только нанести дополнительное защитное покрытие, но и укрепить верхние слои основной детали. Чаще всего, плакированию подвергаются стали, которые подвержены влиянию коррозии. Обработке подлежат сплавы не устойчивые к воздействию кислот и щелочей.
Плакированная сталь, покрытая металлическим слоем, называется биометаллом. Она защищена от воздействия факторов окружающей среды, а также воздействия органических кислот. В качестве защиты может использоваться титан, никель, нержавеющая сталь, серебро, медь, золото, молибден.
После проведения обработки в характеристиках обрабатываемого изделия наблюдаются такие изменения:
Однако у этого технологического процесса есть и недостатки:
Плакирование — это «удешевленный» способ защиты материалов от коррозии. Заготовка может покрываться с разных сторон разными металлами. Например, с одной стороны закрепляют молибден, а с другой цинк. Таким образом можно увеличить показатель износоустойчивости заготовки с одной стороны и защитить её от разрушительного воздействия кислот с другой.
Применение плакирующей ленты
В целях оптимизации технологического процесса плакирования была разработана концепция укладки готового многослойного покрытия. Его представляет биметаллическая лента, которая содержит в своей структуре несколько разнородных пластов, полученных в результате холодной прокатки. Основу данной заготовки составляют как черные металлы, так и композиционные материалы, в чистом виде применяющиеся машиностроительной, электротехнической, пищевой, химической и другими отраслями промышленности.
В качестве основы для ленты почти всегда используется низкоуглеродистая сталь, благодаря которой осуществляется основной процесс плакирования – это своего рода промежуточная связка, расплав которой соединяет заготовку и функциональное покрытие ленты. К слову, отличия многослойных лент такого типа не ограничиваются подходом к структурному устройству покрытия и охватывают спектр задач новых слоев. На плакирующей оболочке изначально могут размещаться рабочие узлы и детали наподобие токоподводящих контуров, наконечников, биметаллических контактов, ножей-разъединителей, электротехнических зажимов и т.д.
Назначение и сферы применения
Одним из главных направлений использования метода плакирования является создание изделий из металла с улучшенными электротехническими характеристиками. Плакированная медью сталь имеет лучшую по сравнению с базовым металлом проводимость и способность к пайке, сохраняя при этом все свои прочностные характеристики. Из этого материала изготавливают шины заземления, отводы от медных проводных линий к металлическим конструкциям, шины громоотводов, внутренних проводников коаксиальных кабелей.
Омедненная стальная проволока широко применяется в антеннах с большими пролетами, грозозащитных сетках и разрядниках, а также в качестве присадочного материала в сварочных полуавтоматах MIG/MAG. А покрытые медью алюминиевые провода легко паяются, намного дешевле медных, имеют значительно меньший вес и практически такую же проводимость на высоких частотах (это достигается за счет скин-эффекта). Их массово используют в звуковых катушках наушников и динамиков, а также в высокочастотных коаксиальных кабелях и антеннах.
В качестве декоративного и защитного покрытия плакирование применяют при производстве материалов для стеновых панелей и крыш, кухонной посуды, масляных радиаторов, контактов электротехнических приборов и многого другого. Эту технологию также массово применяют при изготовлении монет. При этом чаще всего используется покрытие стали медно-никелевыми сплавами (как в российской пятирублевой монете) или латунью. В художественном производстве часто используют покрытие металлов сусальным золотом, что также относится к технологии плакирования.
Одним из интересных примеров применения этой технологии является покрытие изделий из алюминиевых сплавов чистым алюминием. А какие оригинальные примеры плакирования знаете вы? Поделитесь, пожалуйста, своей информацией в отзывах к этой статье.
Лазерная техника плакирования
Перспективное направление технической реализации плакирования с принципами газовой сварки. В качестве термического источника применяется лазерный луч, обеспечивающий состояние расплава заготовки и активного материала. Сырьем для лазерного плакирования обычно выступает порошок, который можно сравнить с флюсом, применяемым в газовой сварке. Это основа расплава, образующая в результате лазерного воздействия тонкий функциональный слой. Что касается газовых смесей, то их подача играет вспомогательную роль для защиты рабочей зоны от негативного воздействия кислорода.
Плакирование порошков
Сыпучие смеси из хрома, вольфрама и никеля могут рассматриваться и в качестве самостоятельной основы для плакирования, необязательно связанной с технологией лазерного расплава. Комбинированные порошковые смеси, специально подобранные под определенный набор функций, наносятся на металл методом химического плакирования. Это транспортная реакция переноса частиц в ионном расплаве на щелочной основе.
Непосредственно процесс покрытия расплавленным порошком выполняется 30-40 мин при температурном режиме порядка 700°С. Сложность данной технологии в условиях производства заключается в необходимости подключения габаритного специализированного оборудования с тиглями и высокотемпературными печами.
Восстановление плакирующего слоя
Как и многие другие виды покрытий, плакирующая основа со временем разрушается, требуя восстановления или ремонта. Частичная коррекция многослойных покрытий выполняется посредством газотермического, электротермического или плазменного напыления. Основу для напыления может представлять тот же флюс из композитных материалов или металлических сплавов. Все большее распространение получают и средства жидкостно-восстановительного плакирования.
Это специальные составы, которые содержат ультрадисперсные или растворимые металлы, их соединения или сплавы. После нанесения под действием определенных температур или химических реакций происходит полимеризация раствора, и через несколько часов обновленное покрытие может вводиться в режим полноценной эксплуатации.
Для чего и где применяется?
Поскольку плакированный металл устойчив к развитию коррозии, его используют для изготовления деталей, соприкасающихся с жидкостями. С помощью плакирования обрабатываются детали, на которые будет приходится повышенное механическое воздействие. Связано это с тем, что после нанесения защитного покрытия, увеличивается показатель износоустойчивости. Таким образом можно защитить механизмы дешёвыми материалами и сэкономить на покупке цельных изделий из дорогостоящих металлов или сплавов.
Этот вид обработки популярен в ювелирном деле в тех случаях, когда на серебряное украшение требуется нанести золото. Оно применяется при чеканке монет. Детали после плакирования используются при создании ядерных реакторов.
Двухслойные стали популярны в судостроении. Если при обшивке каркаса корабля используется сталь или дюралюминий, то дополнительно этот материал покрывается алюминием, нержавеющей сталью или другими металлами с высокими антикоррозийными показателями.
Плакирование металла