Плакарт

Плакарт — это технология нанесения металлических покрытий на поверхность изделий из различных материалов (металлов, сплавов, керамики, пластмасс) методом пластической деформации под высоким давлением. В отличие от гальванических и химических способов, плакирование не требует использования электролитов или химических реактивов, а основано на механическом соединении слоёв за счёт сил межатомного сцепления. Получаемые плакированные материалы (биметаллы, триметаллы) сочетают свойства разных металлов: коррозионную стойкость, прочность, теплопроводность, электропроводность, износостойкость.

История

Первые упоминания о плакировании относятся к XIX веку, когда в Англии и Франции начали изготавливать монеты из биметалла (медь с серебряным покрытием). Однако промышленное развитие технология получила в XX веке, особенно в авиастроении, судостроении и химической промышленности. В СССР плакирование активно применялось для производства коррозионно-стойких листов из алюминиевых сплавов (например, дюралюминий с плакировкой чистым алюминием) и биметаллических листов для теплообменников. В 1930-х годах были разработаны первые промышленные способы горячего плакирования прокаткой, а в 1950-х — взрывного плакирования.

Классификация

Плакирование классифицируют по нескольким признакам.

По способу соединения слоёв

• Горячее плакирование — нагрев заготовок до температуры, близкой к температуре плавления более легкоплавкого металла, с последующей прокаткой или прессованием. Обеспечивает прочное диффузионное соединение. Применяется для алюминиевых, медных, никелевых сплавов.
• Холодное плакирование — соединение при комнатной температуре за счёт высокого давления (до 1000 МПа). Используется для пластичных металлов (медь, алюминий, свинец, золото). Требует тщательной подготовки поверхности (очистка, активация).
• Взрывное плакирование — сварка металлов за счёт энергии взрыва. Позволяет соединять разнородные металлы (например, сталь с титаном, алюминием, медью). Даёт высокую прочность сцепления, но требует специального оборудования и мер безопасности.
• Диффузионное плакирование — нагрев в вакууме или инертной среде при длительной выдержке. Обеспечивает образование прочного диффузионного слоя. Применяется для тугоплавких металлов (вольфрам, молибден).
• Электроплакирование — соединение под действием электрического тока и давления. Используется для получения тонких покрытий (до 0,1 мм) на деталях сложной формы.

По типу плакируемого материала

• Металлическое плакирование — нанесение металла на металл (например, сталь, плакированная медью; алюминий, плакированный цинком).
• Неметаллическое плакирование — нанесение металла на неметалл (например, пластмасса, плакированная никелем; керамика, плакированная серебром).
• Комбинированное плакирование — нанесение нескольких слоёв разных металлов (триметаллы, четырёхметаллы).

По форме заготовок

• Листовое плакирование — получение биметаллических листов, полос, лент.
• Трубное плакирование — нанесение покрытия на внутреннюю или наружную поверхность труб.
• Плакирование прутков и проволоки — получение биметаллических прутков и проволоки.
• Плакирование деталей сложной формы — нанесение покрытия на готовые изделия (например, корпуса насосов, лопатки турбин).

Устройство и характеристики

Плакированный материал состоит из двух или более слоёв, соединённых по всей поверхности без зазоров и пор. Основные характеристики:

• Толщина плакирующего слоя — от нескольких микрометров (для декоративных покрытий) до нескольких миллиметров (для конструкционных материалов). Обычно составляет 1–10 % от общей толщины изделия.
• Прочность сцепления — определяется методом плакирования и подготовкой поверхности. Для горячего и взрывного плакирования может достигать 90–100 % от прочности основного металла.
• Коррозионная стойкость — зависит от материала плакирующего слоя. Например, плакирование алюминием защищает сталь от атмосферной коррозии, плакирование титаном — от агрессивных химических сред.
• Теплопроводность и электропроводность — плакирование медью или алюминием улучшает эти свойства изделий из стали или других металлов.
• Износостойкость — плакирование твёрдыми металлами (хром, никель, вольфрам) повышает износостойкость деталей.

Применение

Плакирование широко используется в различных отраслях промышленности.

Авиастроение и космонавтика

• Плакированные алюминиевые сплавы (дюралюминий с плакировкой чистым алюминием) применяются для обшивки самолётов, фюзеляжей, крыльев. Плакировка защищает от коррозии и улучшает усталостную прочность.
• Биметаллические листы (титан-алюминий, титан-сталь) используются для изготовления элементов двигателей, теплообменников, корпусов космических аппаратов.

Судостроение

• Плакированные стальные листы (с медью, латунью, нержавеющей сталью) применяются для обшивки корпусов судов, днищ, рулей. Обеспечивают коррозионную стойкость в морской воде.
• Биметаллические трубы (сталь-медь, сталь-латунь) используются в системах охлаждения, конденсации, теплообмена.

Химическая и нефтехимическая промышленность

• Плакированные реакторы, колонны, теплообменники, трубопроводы из нержавеющей стали, титана, никеля, хастеллоя. Защищают от агрессивных сред (кислоты, щёлочи, соли).
• Биметаллические листы (сталь-титан) для изготовления аппаратов, работающих под давлением.

Энергетика

• Плакированные трубы для теплообменников атомных и тепловых электростанций (сталь-медь, сталь-латунь, сталь-нержавеющая сталь).
• Биметаллические контакты и шины для электротехники (медь-алюминий, медь-сталь). Обеспечивают высокую электропроводность и коррозионную стойкость.

Машиностроение и приборостроение

• Плакированные детали подшипников, втулок, направляющих (сталь-бронза, сталь-баббит). Повышают износостойкость и антифрикционные свойства.
• Биметаллические инструменты (сверла, фрезы, резцы) с твёрдосплавным покрытием (вольфрам-кобальт, титан-карбид).

Монетное дело

• Биметаллические монеты (например, 10 рублей России, 2 евро) изготавливаются плакированием. Внутренняя часть из одного металла (медь, никель), внешняя — из другого (латунь, мельхиор).

Декоративные покрытия

• Плакирование золотом, серебром, медью для ювелирных изделий, столовых приборов, элементов интерьера. Обеспечивает долговечное покрытие без отслаивания.

Примеры

• Дюралюминий с плакировкой алюминием — используется в авиации (обшивка, крылья, фюзеляж). Плакировка защищает от коррозии и улучшает свариваемость.
• Биметалл сталь-медь — применяется для изготовления теплообменников, конденсаторов, трубопроводов. Обеспечивает высокую теплопроводность и коррозионную стойкость.
• Биметалл сталь-титан — используется в химической промышленности для аппаратов, работающих с агрессивными средами (кислоты, щёлочи). Сочетает прочность стали и коррозионную стойкость титана.
• Биметалл алюминий-медь — применяется в электротехнике для шин, контактов, кабельных наконечников. Обеспечивает высокую электропроводность и лёгкость.
• Плакированная монета 10 рублей (Россия) — внутренняя часть из мельхиора, внешняя из латуни. Изготавливается методом холодного плакирования.

Интересные факты

• Плакирование взрывом было изобретено в США в 1950-х годах. Первые промышленные установки появились в СССР в 1960-х.
• Биметаллические монеты (например, 2 евро) изготавливаются методом плакирования, что позволяет сочетать разные цвета и свойства металлов.
• Плакирование золотом ювелирных изделий (например, часов, колец) обеспечивает толщину покрытия от 0,5 до 5 микрометров, что значительно толще, чем при гальваническом золочении.
• В России плакирование алюминиевых сплавов для авиации было разработано в 1930-х годах под руководством академика А. А. Бочвара.

Источники

• Технология плакирования металлов. — М.: Металлургия, 1985.
• Справочник по биметаллам. — М.: Машиностроение, 1990.
• ГОСТ 10885-85 «Листы биметаллические стальные с плакирующим слоем из коррозионно-стойкой стали».
• Материалы конференции «Плакирование и биметаллы в промышленности» (Москва, 2018).
• Статья «Плакирование» в Большой советской энциклопедии (3-е издание, 1975).