[1]

Pro vytváření kovových povlaků a vrstev se používá řady kovů od velmi ušlechtilých (pozitivních vzhledem železu), až po kovy méně ušlechtilé (negativní vzhledem k železu). Přes velkou rozmanitost materiálů a používaných technologií je možno uvést řadu obecných vztahů pro mechanismus ochranného působení kovových povlaků. Nejdůležitějším hlediskem pro hodnocení ochranné funkce kovových povlaků je tloušťka a poréznost povlaku. Životnost povlaku je přímo závislá na tloušťce, neboť se tak snižuje počet korozně významných pórů. Optimální je ten stav, kdy povlak je neporézní. Mezi tloušťkou a životností povlaků však není jednoduchá závislost, protože korodující povlak se postupně stává poréznějším. Stejně tak není zanedbatelný ani vliv nestejnorodosti a nehomogenity povlakového kovu.

Souvislost mezi chemickou ušlechtilostí a korozní odolnosti vybraných kovů udává tato tabulka:

Kovové povlaky dělí na katodické a anodické vzhledem k základnímu kovu (obvykle oceli) v daném prostředí. Elektrochemickou ušlechtilost kovu, nebo také, fyzikálně vyjádřeno snahu kovu uvolňovat elektrony a přecházet do iontového stavu (oxidovat), je možno charakterizovat standardním potenciálem kovu.

Není to ale přesný obraz o skutečné korozní odolnosti. Ta je podmíněna mnoha dalšími činiteli, např. ochrannými vlastnostmi tenkých vrstev na povrchu některých kovů (AI, Cr). To má za následek i rozdíly v jejich postavení v řadě průměrné korozní odolnosti kovů a jejich slitin. Korozní rychlosti mohou být za různých podmínek a stavu materiálu velmi odlišné.

Katodické ochranné povlaky funguj oproti základnímu materiálu jako katoda, jsou tedy ušlechtilejší. Nebezpečí jejich použití spočívá v tom, že v případě větší poréznosti nebo porušení povlaku nastane intenzivní koroze anody, tj. základního kovu pod ochrannou vrstvou. Poréznost zde však nehraje většinou podstatnou roli, ačkoliv anoda je oproti katodě příliš malá a měla by prudce korodovat. Podstata zdánlivé nesrovnalosti spočívá v tom, že většinou nejsou dostatečně splněny podmínky pro funkci takového článku. Výjimku tvoří silně agresivní elektrolyty. Životnost katodických povlaků v atmosférických podmínkách je zpravidla dobrá, protože i za podmínek vzniku článku dochází ke korozi, ale korozní produkty mají většinou ochrannou funkci.

Anodické ochranné povlaky fungují proti základnímu materiálu jako anoda. Jejich funkci však nelze chápat jako jednoduchý elektrochemický děj, při kterém by vlastně povlak fungoval jako obětovaná anoda. Jako anodické povlaky se uplatňují takové kovy, které sice reagují v daném prostředí, ale výsledkem je vznik korozních zplodin odolných proti další korozi. Vlastní ochrannou funkci mají tedy korozní zplodiny na povrchu anodického povlaku. Příkladem takového ochranného kovu je hliník, který v atmosférických podmínkách reaguje za vzniku ochranného korozního produktu (A₂O₃), podobně se chová i zinek, reagující za vzniku oxidu ZnO.

Základním hlediskem, které ovlivňuje volbu kovových povlaků je, zda funkční i vzhledové požadavky dovolí, aby se během času na povrchu povlaku utvořila vrstva korozních zplodin, které působí postupnou ztrátu lesku nebo i dalších vlastností. Jsou-li korozní zplodiny nežádoucí, je nutno volit neporézní povlak z ušlechtilého kovu. Povlaků z drahých kovů se používá pouze na specielní účely, především v elektronice a elektrotechnice. Základními zástupci katodických povlaků pro atmosférické podmínky jsou různé typy Cu-Ni-Cr vrstev. I v agresivních podmínkách je chrom odolnější, je proto nezbytnou složkou dekorativních povlaků. Z anodických povlaků se proti korozi v atmosférických podmínkách používá zejména povlaků zinkových a hliníkových.

Cílem této technologie je vyloučení kovového povlaku na konstrukčním materiálu:

• Uhlíkové oceli, měďi, mosazi.
• Plastech.
• Různých laminátech.

Základem této technologie je vyloučování kovů při elektrolýze vodných roztoků kovových solí:

Tato rovnice vystihuje vytváření měděného povlaku na kovové povrchu v roztoku modré skalice. Tento proces bude trvat do té doby, dokud budou v roztoku kladné ionty. Po jejich vyčerpání se proces zastaví. Aby mohl proces pokračovat (a abychom docílili silnější vrstvu povlaku) musíme zajistit dodávání kationtu elektrolytickou disociací anody.

Obr 1 Princip elektrolytického pokovování

Množství vyloučeného/rozpuštěného kovu (v gramech) se řídí Faradayovými zákony (rov 1):

kde M je molární hmotnost kovu [g.mol^-1], n je mocenství kationtu, F Faradayova konstanta, I proud v [A], t čas v sekundách.

Úpravou rov.1 lze stanovit tloušťku vyloučeného povlaku (rov 2):

kde A_c je elektrochemický ekvivalent [g.A^-1.s^-1], ρ je měrná hmotnost kovu [g.mm^-3], S pokovená plocha [mm ²] a r je proudový výtěžek [%].

Galvanicky vyloučené poivlaky podle funkce lze rozdělit na povlaky:

• Ochranné (ochrana proti korozi)
• Dekorativní (ochrana - kovový vzhled)
• Speciální (funkční vlastnosti - elektrická vodivost)

• Povlaky s nažloutlým odstínem (Ni=katoda)
• Barierová (protikorozní) ochrana (při tl. 25 µm minimální porovitost) • Vícevrstvé niklování (Ni-Cr, Cu-Ni-Cr)
• Galvanoplastika

• Růžové povlaky se zeleným zbarvením
• Mezivrstva při výrobě dekorativních povlaků
• DPS (pokovování otvorů)
• Mazací vrstva při hloubkovém tažení oceli

• Povlaky našedlé barvy
• Otěruvzdornost
• Tvrdost
• Mléčné chromování/černé chromování
• Ozdobné ochranné pokovení (max. 0,8 µm)
• Jemná síť trhlinek (uvolňovaný vodík)

• Bílé zbarvené povlaky
• Chemická odolnost (3 – 5 µm ochrana závitů)
• Dobrá pájitelnost

• Bílé povlaky s namodralým odstínem
• Obětovaná anoda
• Ochranný povlak (spojovací materiál, el. součástky, spotřební materiál)

• Ochranné (anodické) povlaky
• Vhodné pro kryptoklima
• Nevytváří objemové korozní zplodiny
• Ekologicky závadné povlaky

• Povlaky od bílé po sytě žlutou
• Dekorativní povlaky
• Mezivrstva pro zlepšení přilnavosti pryže k oceli

Pro elektrotechniku mají velký význam speciální galvanické povlaky:

Měkké, korozně odolné povlaky
V minimálních tloušťkách pórovité
Velké uplatnění v elektrotechnice¹⁾:
• Kontakty, konektory 37 %
• Tištěné spoje 16 %
• Polovodiče 19 %
• Ostatní 5 %

Velká spotřeba zlata a jeho cena vede k vývoji speciálních galvanických postupů:

Selektivní pokovování
• Úspora až 80 % Au
• Nutná vysoká vylučovací schopnost (10 - 20 µm/min)
• Zvýšená čistota elektrolytu

Pulzní pokovování
• Tloušťky do 1,5 µm
• Nebezpečí pórovitosti lze omezit mezivrstvouy Ni, Sn-Ni, Sn

• Měkké povlaky (v tl. 10 – 15 µm)
• V prostředí se S na povrchu tmavé korozní zplodiny (lze omezit tenkou vrstvou Au, Rh)

• Vysoce lesklé, tvrdé povlaky
• Vylučují se na Ag, Ni, Au v tl. 0,5 – 2 µm
• Kontraktní systém v náročných provozních podmínkách