Приборы и методы проверки качества гальванических покрытий

Металлические и неметаллические покрытия контролируют по толщине, пористости, коррозионной стойкости, прочности сцепления с основным металлом, внутренним напряжениям и некоторым специальным свойствам. Контролю подвергают 1—2% деталей от партии, ав особых случаях до 100%, т. е. всю партию. К дефектам покрытия можно отнести механические повреждения, подгар, питтинг, отслоение, шелушение, крупнозернистость, большую неравномерность толщины по поверхности изделия и др.Первой контрольной операцией после нанесения покрытия является визуальный осмотр изделий при дневном или искусственном освещении не менее 300 лк. На этом этапе определяют явно бракованные детали, имеющие внешние дефекты. Следующей контрольной операцией является измерение толщины.

Разрушающие методы контроля толщины
Этот параметр покрытия наиболее важный и, как правило, является определяющим,от него зависят антикоррозионные и многие технологические свойства изделия. Приизмерении необходимо учитывать, что толщина покрытия неодинакова на различныхучастках поверхности. На протяженных плоских поверхностях толщина покрытиявсегда меньше в середине, чем на краях. В углублениях, пазах, отверстиях онатакже меньше, чем на остальной поверхности, а в глухих, глубоких отверстияхпокрытие может отсутствовать. Поэтому при контроле определяют среднее значениетолщины покрытия, производя замеры от минимального до максимального значения.Разрушающие методы измерения толщины основаны на растворении металла покрытияза определенное время в заданных условиях. Растворение может быть химическим иэлектрохимическим.

Капельный метод
Капельный метод контроля заключается в том, что покрытие растворяютпоследовательно наносимыми с помощью пипетки каплями раствора, имеющего строгоопределенный состав и температуру (18—25 °С). После нанесения каждую каплювыдерживают на поверхности в течение заданного промежутка времени, а затемснимают фильтровальной бумагой. Эту операцию повторяют несколько раз допоявления основного металла. Для каждого покрытия составлен целый рядрастворов, работающих при определенных температурах. Метод прост вэксплуатации, но требует большой аккуратности при измерении, его погрешностьдостигает +30%; минимальная контролируемая толщина — 2 мкм. Метод можетприменяться для контроля толщины на очень больших и сложно профилированныхдеталях.

Струйный метод
Существует два варианта струйного метода: струйно-периодический иструйно-объемный. Оба варианта используют для измерения толщины на деталях сплощадью более 0,3 см2, профиль которых не препятствует стенанию раствора.Толщина покрытия определяется по времени растворения его раствором, подаваемымс заданной скоростью. Момент появления основного металла устанавливаетсявизуально, что несколько снижает точность измерения.

Металлографический метод 
Металлографический метод — один из наиболее точных методов разрушающегоконтроля, его применяют для измерения местной толщины одно- н многослойныхметаллических и неметаллических покрытий. Метод заключается в измерении спомощью микроскопа толщины покрытия на поперечном срезе покрытой детали. Дляэтой цели пригодны микроскопы с увеличением 500—1000 и покрытия толщиной более20 мкм. Для измерения толщины изготовляют шлиф с поперечным разрезом покрытия.Учитывая трудоемкость метода, его используют для арбитража и структурныхисследований покрытии.

Неразрушающие методы контроля толщины
Они более удобны в эксплуатации, мобильны и отличаются высокой точностью ипростотой. Погрешность этих методов составляет 3—5%. Для контроля толщиныпредназначены приборы, использующие, например, следующие принципы измерения:электромагнитный, вихревых токов и радиометрический.

Электромагнитный принцип измерения
Электромагнитный принцип измерения основан на регистрации измерения магнитногопотока в зависимости от толщины покрытия. Приборы, работающие на этом принципе,измеряют толщину немагнитных покрытий (медь, цинк, кадмий и хром) на стальнойповерхности. Они могут использоваться как в производственных, так и в лабораторныхусловиях. Недостатком метода является зависимость результатов контроля отшероховатости поверхности, термической обработки, магнитных свойств и толщиныосновного металла. Для настройки приборов необходимо использовать образцы изматериала измеряемых изделий. Такие образцы называют эталонами. Выпускаютсятакже приборы карандашного типа. Предел измерения этих приборов 0—50мкм.Погрешность достигает ±10%.

Приборы, для измерения магнитного потока, проходящего в сердечникеэлектромагнита
Более широко распространены приборы, основанные на измерении магнитного потока,проходящего в сердечнике электромагнита. Магнитный поток, как и сила притяжениямагнита, является функцией толщины покрытия. Такие приборы, состоят из двухчастей: измерительного зонда (датчика) переносного типа и самого прибора,оснащенного показывающим устройством со стрелочной или цифровой индикацией.

Приборы, основанные на измерении вихревых токов
Приборы, основанные на измерении вихревых токов, появляющихся в металле,помешенном в переменное электромагнитное поле, позволяют определять толщинунемагнитных, слабомагнитных металлических и неметаллических покрытий,нанесенных на немагнитные основания, в том числе и на диэлектрики. Например,толщину серебряных покрытий на бронзе или латуни, или никеле, осажденного напластмассе. Учитывая эти особенности, приборы этого типа имеют более узкоеприменение.

Метод прямого измерения
Метод прямого измерения основан на измерении размеров деталей до и посленанесения покрытия. Для этого используют микрометры или индикаторные головкичасового типа и другие измерительные приборы. Этим методом можно измерять восновном различные толщины на круглых и плоских деталях, причем точностьизмерения зависит от точности используемого прибора.

Определение пористости покрытия
Почти все покрытия имеют поры различных размеров и глубины. По размерам порыделят на макропоры (радиус менее 100 А°), микропоры (радиус более 15 А°) ипромежуточные. Они могут образовываться из-за плохой подготовки, питтинга,наличия шлама; кроме того, пористость присуща некоторым видам покрытий.Пористость определяют наложением фильтровальной бумаги, смоченной специальнымраствором, на предварительно обезжиренную поверхность стальных или из медныхсплавов деталей простой формы. Раствор подбирают так, чтобы он, не действуя наметалл покрытия, реагировал через поры с металлом основы, образуя при этомхорошо различимые продукты реакции в виде точек. Бумагу выдерживают на деталяхв течение 20 мин —для медных покрытий на стали. 5 мин — для никелевых и 10 мин— для всех остальных, кроме оловянных. После снятия бумаги на ней подсчитываютколичество пор на единицу поверхности. В качестве реагента для смачиваниябумаги используют раствор, содержащий: железистосинеродистый калий— 10 г/л,натрий хлористый — 20 г/л.

Определение прочности сцепления покрытия с основным металлом
Для этих испытаний применяют качественные и количественные методы измерения.Качественные методы очень широко распространены на практике и заключаются вследующем:
полировании — по этому методу проводят полирование деталей попокрытию с частотой вращения круга 20—30 м/с не менее 15 с;
крацевании — детали обрабатывают в течение 15 с стальными илилатунными щетками при частоте вращения 1500— 2800 об/мин;
изгибе — детали изгибают под углом 90° в обе стороны, прочность сцепленияопределяют в месте излома;
термообработке — детали разогревают в течение 1 ч с последующимохлаждением.

Температуры нагрева деталей с покрытием: на стальной основе —для цинковых и кадмиевых 200 °С, оловянных, свинцовых и оловянно-свинцовых— 140— 160 °С,никелевых, медных и хромовых в зависимости от основы — алюминий и его сплавы —190 °С, стали и чугуна — 350 °С, цинко-алюминиевых сплавов — 140 °С, меди и ее сплавов — 250 °С. После проведения испытании по указанным методам покрытие не должно отслаиваться или вздуваться. Количественные методы требуют применения специальных образцов и оборудования. Их, как правило, используют только при лабораторных испытаниях. Одна из схем для качественного определения прочности сцепления. Метод заключается в том, что покрытие большой толщины осаждается на торец цилиндра. Затем цилиндр помещают в зажимы разрывной машины и, прилагая определенное усилие к стержню, отрывают от основы. Отношение силы, необходимой для отрыва покрытия, к площади торца цилиндра, определяет прочность сцепления покрытия с основой. Вместе этим используют удар, набивку провода, срез,деформацию и другие методы.