Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гальванизация металла

Гальванизация металла

Покрытие поверхностей готовых изделий дополнительным слоем позволяет решить многие технические и эстетические задачи. Одним из наиболее распространённых методов нанесения таких покрытий является гальванизация металла. Этот метод относится к категории электрохимических процессов, протекающих в ёмкости, наполненной электролитом. Гальваника формирует новый слой благодаря проникновению (диффузии) молекул в поверхностный слой заготовки, формируя тонкую плёнку.В результате проведения этого процесса получается слой с новыми физическими и механическими свойствами.

Гальванизация металла

Особенности процесса

Основными видами гальванической обработки, применяемой на промышленных предприятиях и домашних мастерских, считаются:

  • хромирование;
  • цинкование;
  • серебрение и золочение;
  • гальваника алюминия;
  • покрытие медным или латунным слоем;
  • травление.

Реализация подобного электрохимического процесса зависит от многих факторов. К ним относятся:

  • материал заготовки, которая должна подвергнуться обработки (тип металла, неметаллические поверхности);
  • геометрические размеры изделия;
  • заданная глубина гальванизации;
  • состав выбранного электролита;
  • применяемое оборудование;
  • стоимость всех работ (в том числе подготовительных).

В зависимости от материала процесс гальванизации может протекать двумя способами:

  • гальваническое катодное напыление;
  • термическая обработка.

Первый способ предполагает воздействие на поверхность заготовки электролита под воздействием электрического тока. Скорость и глубина проникновения наносимого металла зависит от концентрации электролита и величины пропускаемого тока. Особое внимание следует уделить показателям совмести различных металлов. Это связано с ускоренными процессами коррозии, которые возникают между несовместимыми металлами. Например, для гальванизации стали целесообразно применять цинк (получаются оцинкованные поверхности с хорошими антикоррозийными свойствами).

Этапы цинкования

Для гальванизации изделий из алюминия применяют нанесение комбинированных покрытий. К ним относятся соединения никеля с хромом или трёх металлов: меди, никеля, хрома. Кроме антикоррозийной защиты с помощью цинкатного метода и декоративного оформления, нанесение другого металла необходимо для улучшения пайки алюминия.

Технологически процесс гальванизации состоит из трёх этапов. Первый этап является подготовительным. Он достаточно трудоёмкий и предполагает тщательную обработку поверхности самого изделия. Она предполагает механическую и химическую обработку. Необходимо удалить все остатки механических воздействий на поверхность, затем убрать с поверхности остатки грязи, жирных и маслянистых образований. Только в этом случае на поверхности будет образован ровный и надёжный слой поверхностного покрытия.

Второй этап – это этап непосредственной обработки. Подготовленное изделие опускается в ванну с электролитом, в которой находятся два электрода. Перед погружением необходимо нагреть электролит до температуры, позволяющей достаточно стабильно протекать химической реакции. Для каждого электролита разработаны специальные таблицы с указанием необходимых физико-химических характеристик.

Схема цинкования

В качестве катода выступает сама обрабатываемая деталь. После погружения анода и катода пропускают электрический ток, величина которого контролируется в ходе всего процесса. Продолжительность действия определяется качеством и толщиной нанесённого слоя металла.

На заключительном этапе производят три операции: осветление, пассивирование, промасливание. С этой целью готовую деталь опускают в специальные реактивы, производящие действия над поверхностью детали.

Для термической гальванизации поверхности используют более мягкий металл с относительно невысокой температурой плавления, например, латунь или олово. При помощи паяльника или расплавленной ванны наносят эти металлы на поверхность всей детали или только части. Этот процесс называется лужением и используется для подготовки контактов к последующей пайке (например, на печатных платах).

Особое место в этом процессе занимает гальванопластика. Это более трудоёмкий и технологически сложный метод изготовления детали.

Назначение гальванического покрытия металла

Наносимое гальванопокрытие позволяет решить две основные задачи:

  1. Повышение защитных свойств поверхностного слоя детали от вредного внешнего воздействия.
  2. Улучшение внешнего вида детали (придания её более высоких эстетических свойств).
  3. Создание подробных копий готовых деталей самой сложной геометрической формы.

В первом случае для покрытия поверхности выбирают металл с более высокими механическими и антикоррозийными свойствами. Он препятствует прямому механическому воздействию на основной материал детали и замедляет коррозию. Применение цинка позволяет повысить коррозийную устойчивость, покрытие хромом кроме этого повышает твёрдость и износоустойчивость. Цинкование или никелирование придаёт деталям высокую декоративную привлекательность.

Для придания детали наибольшего декоративного эффекта и повышения потребительских свойств, применяют смеситель, который вступает в реакцию с поверхностным слоем изделия.Украшение в этом случае становиться более продаваемым. Например, при производстве ювелирных украшений гальваническое покрытие осуществляется с помощью золота или серебра.

Решение третьей задачи называется гальванопластикой. С её помощью получают копии деталей с повышенными потребительскими свойствами.

Оборудование и материалы

Для проведения работ связанных с гальваническим покрытием используется следующее оборудование:

  • гальванические ванны, выполненные из материала стойкого к электролитам;
  • устройства нагрева;
  • источник постоянного электрического тока;
  • система крепления электродов: анода и катода (с учётом того, что катодом является обрабатываемая деталь);
  • оборудование для предварительной подготовки детали.

Собранная установка может применяться как в промышленных условиях, так и домашней мастерской. Для проведения гальванопластики в условиях домашней лаборатории или мастерской необходимо точно рассчитать ожидаемый расход необходимых материалов и время нахождения детали в растворе электролита.

Потенциалы различных металлов

В качестве расходных материалов гальванизация требует выбора соответствующего электролита и анодов. Они используются в зависимости от способа обработки детали. В настоящее время разработано большое количество электролитов для проведения гальванической обработки. Например, цианистый натрий или калий, углекислый раствор натрия или калия, гипосульфит. Применение различных металлов или смесей в соляном растворе позволяет подобрать необходимые свойства поверхностного слоя обрабатываемой детали. Кроме жидких растворов применяется холодная суспензия. Она применяется для проведения процесса холодного цинкования. Её непосредственно наносят на поверхность детали.

Читайте так же:
Контроль заряда аккумулятора шуруповерта

Гальваника своими руками в домашних условиях: технология и оборудование

Гальваника – это и раздел прикладной науки «Электрохимия», в котором изучаются процессы, протекающие при осаждении катионов металла на катоде, помещенном в электролитический раствор, и технологический процесс. Гальваника в домашних условиях или выполняемая на производстве позволяет наносить на поверхность обрабатываемого изделия тонкий слой металла, который может выступать в роли защитного или декоративного покрытия.

Домашняя гальваническая установка

Домашняя гальваническая установка

Особенности процесса

Покрытие, формируемое на обрабатываемой детали при помощи гальваники, может наноситься в технологических целях либо выполнять декоративные, защитные или сразу обе функции. В декоративных целях создают тонкий слой золота или серебра, а чтобы обеспечить надежную защиту поверхности обрабатываемой детали от коррозии, выполняют цинкование или гальваническое меднение.

Схема процесса электролиза

Схема процесса электролиза

Сделать гальванику даже в домашних условиях несложно. Выполняют такую процедуру следующим образом.

  • В диэлектрическую емкость с электролитом опускают два анода, подключаемые к плюсовому контакту источника электрического тока. Материалом изготовления таких анодов должен быть металл, слой из которого необходимо сформировать.
  • Само обрабатываемое изделие, подключаемое к минусовому контакту источника электрического тока и, таким образом, выступающее в роли катода, помещается в электролите между анодами.
  • Гальванизация, то есть процесс переноса молекул металла с электролита на изделие-катод, начинает происходить в тот момент, когда замыкается полученная электрическая сеть.

Схема гальванической установки

Схема гальванической установки

Необходимое оборудование

Гальваника своими руками может быть качественно выполнена с использованием даже самого простейшего оборудования, которое есть в арсенале многих мастеров. В первую очередь следует подобрать источник постоянного тока, который обязательно должен быть оснащен регулятором выходного напряжения. Наличие такого регулятора необходимо для того, чтобы иметь возможность плавно и в широких пределах изменять мощность вашего самодельного устройства для гальваники.

В качестве источника питания в домашних условиях очень удобно использовать выпрямитель электрического тока, который можно собрать самостоятельно (или приобрести серийную модель). Многие умельцы, выполняющие нанесение гальванического покрытия в домашних условиях, в качестве источника тока применяют серийные сварочные аппараты.

Для домашней гальваники подойдет стабилизированный блок питания с регулируемым напряжением (1,5–12 В)

Для домашней гальваники подойдет стабилизированный блок питания с регулируемым напряжением (1,5–12 В)

Гальваническая ванна своими руками также может быть изготовлена без особых проблем. В качестве такой ванны можно использовать любую емкость из стекла или пластика, при этом необходимо учитывать, что в такую емкость для гальваники должна помещаться как обрабатываемая деталь, так и требуемое количество электролита. Очень важно также, чтобы ванна была достаточно прочной и могла выдерживать высокую температуру, величина которой может доходить до 80°.

Аноды, используемые для осуществления гальваники в домашних условиях, выполняют сразу несколько важных функций:

  • подводят в электролит электрический ток и обеспечивают равномерное распределение последнего по обрабатываемой поверхности;
  • возмещают убыль наносимого на изделие металла, расходуемого из химического состава электролита;
  • способствуют протеканию некоторых окислительных процессов.

Гальваника дома не может быть осуществлена без использования нагревательного прибора, при помощи которого электролит доводится до требуемой рабочей температуры. Очень удобно, когда интенсивность нагрева, обеспечиваемого таким устройством, может регулироваться. Если ориентироваться на опыт домашних умельцев, которые уже имеют опыт нанесения гальванических покрытий в домашних условиях, можно порекомендовать использовать в качестве нагревательного прибора небольшую электроплитку или обычный утюг с регулировкой степени нагрева подошвы.

Что потребуется для приготовления электролита

Чтобы безопасно хранить в домашних условиях химические реактивы, из которых будет готовиться электролит для гальваники, а также сам готовый раствор, вам потребуется стеклянная посуда с притертыми крышками. Количество химических реактивов, из которых готовится электролитический раствор, необходимо отмерять с точностью до одного грамма. Для решения такой задачи в домашних условиях подойдут даже недорогие электронные весы, которые можно приобрести в любом хозяйственном магазине.

Готовый электролит можно слить и в пластиковую бутылку, но для кислотных составов нужно использовать стеклянную посуду

Готовый электролит можно слить и в пластиковую бутылку, но для кислотных составов нужно использовать стеклянную посуду

Если вы решили заняться нанесением гальванических покрытий на различные изделия в домашних условиях, то наверняка столкнетесь с проблемой приобретения химических реактивов, из которых готовится электролитический раствор. Дело в том, что организации, производящие и реализующие такие химические вещества, могут продавать их только тем, кто имеет соответствующие разрешительные документы. Приобрести такие химические реактивы частному лицу или даже организации, не обладающим такими документами, проблематично.

Для нанесения декоративных металлизированных покрытий можно приобрести специальные комплекты, состоящие из всех необходимых компонентов

Для нанесения декоративных металлизированных покрытий можно приобрести специальные комплекты, состоящие из всех необходимых компонентов

Как правильно подготовить изделие к процедуре

После того как вы изготовили свой гальванический аппарат, нашли все необходимое оснащение и химические составляющие, можно приступать к такому важному процессу, как подготовка изделия, которое будет подвергаться гальванике. Важность такого процесса очень сложно переоценить, так как именно от качества его выполнения во многом зависит то, какими характеристиками будет обладать готовое покрытие.

Гальваническое покрытие выделяет все недостатки поверхности

Гальваническое покрытие выделяет все недостатки поверхности, поэтому обрабатываемая деталь должна быть идеально подготовлена, то есть устранены все сколы, царапины и раковины

Для того чтобы обезжирить обрабатываемую поверхность перед гальваникой, можно использовать органические растворители в чистом виде или приготовить для этих целей специальный раствор. В частности, для эффективного обезжиривания стали или чугуна в домашних условиях готовят растворы, в состав которых входят едкий натр, жидкое стекло, карбонат натрия и фосфат натрия. Обезжиривание изделий из таких металлов выполняют в нагретом до 90° растворе. Цветные металлы можно эффективно обезжирить растворами, содержащими в своем составе хозяйственное мыло и фосфорнокислый натрий.

Читайте так же:
Кислород пропан резка металла

Составы щелочных обезжиривающих растворов

Составы щелочных обезжиривающих растворов

Чтобы получить качественное гальваническое покрытие как в домашних, так и в производственных условиях, с обрабатываемой поверхности необходимо также удалить окисную пленку, для чего используют специальные декапирующие растворы с серной или хлороводородной кислотой.

Требования техники безопасности

Любая гальваническая операция (цинкование, хромирование, никелирование, меднение и др.) является опасным технологическим процессом, поэтому при ее выполнении в домашних условиях необходимо строго следовать требованиям техники безопасности. Опасной гальванику делают как токсичные химические вещества, так и высокая температура нагрева электролита, а также риски, связанные с любыми электрохимическими процессами.

Для проведения гальваники в домашних условиях лучше отвести нежилое помещение, в качестве которого может выступать гараж или мастерская. В нем обязательно должна быть организована качественная вентиляция. Все электрическое оборудование, которое вы будете использовать для того, чтобы сделать гальванику, необходимо заземлить.

Резиновые перчатки, очки и респиратор – минимум необходимых защитных средств

Резиновые перчатки, очки и респиратор – минимум необходимых защитных средств

Личная безопасность – самое важное правило, которого следует строго придерживаться при осуществлении гальваники в домашних условиях. К мерам, которые способны обеспечить такую безопасность, следует отнести:

  • использование респиратора для защиты дыхательных путей;
  • защита рук при помощи мягких и прочных резиновых перчаток;
  • использование при работе клеенчатого фартука и обуви, способной защитить от ожогов кожу ног;
  • защита органов зрения при помощи специальных очков.

Кроме того, во время процедуры гальваники не следует ничего есть и пить, чтобы случайно не наглотаться и вредных испарений.

Никелирование

Покрытие металла слоем никеля в домашних условиях могут выполнять в качестве финишной обработки или перед хромированием. Такой процесс получил название «гальваностегия», так как наносимый на поверхность изделия слой никеля повышает ее устойчивость к негативным факторам внешней среды. Кроме высоких защитных свойств, никелевый слой отличается и декоративной привлекательностью.

Температура электролита при выполнении никелирования не превышает 25°, а плотность тока находится в пределах 1,2 А/дм 2 . Электролит, кислотность которого должна находиться в пределах 4–5 pH, представляет собой водный раствор, в состав которого входят такие химические элементы, как сульфат никеля, магний, натрий, пищевая соль, борная кислота.

Хромирование

Гальваническое хромирование в домашних условиях или на производственном предприятии позволяет придать поверхностному слою обрабатываемого изделия более высокую твердость, устойчивость к коррозии, а также декоративность. Поскольку хромовое покрытие отличается достаточно высокой пористостью, его выполняют после гальванического нанесения меди на обрабатываемую деталь (либо никелирования). Для выполнения такой технологической операции используют аноды, которые изготовлены из сплава свинца, олова и сурьмы.

Установка гальванического хромирования

Установка гальванического хромирования

На конечный результат хромирования, выполнить которое в домашних условиях достаточно сложно, так как для этого необходимо использовать токи высокой плотности – до 100 А/дм 2 , оказывают влияние различные факторы. К наиболее значимым из них следует отнести:

  • температуру используемого электролита – от данного параметра зависит оттенок формируемого покрытия, которое может быть матовым (температура ниже 35°), блестящим (35–55°) и молочным (выше 55°);
  • химический состав электролита, оказывающий влияние на защитные свойства формируемого покрытия, а также на его цвет, который может быть темно-голубым, синим, агатовым.

Заключительным этапом хромирования после извлечения детали из электролитического раствора является промывка обработанной поверхности водой, последующая нейтрализация в растворе пищевой соды, еще одна промывка, просушка и полировка с использованием специальных паст.

Меднение

Меднение с использованием гальваники в домашних условиях необходимо для того, чтобы создать на поверхности обрабатываемого изделия токопроводящий слой, отличающийся небольшим значением электрического сопротивления, а также для того чтобы защитить деталь от негативного воздействия внешней среды.

После предварительного никелирования металл покрывают слоем меди с использованием раствора сернокислой меди, концентрированной серной кислоты и воды комнатной температуры.

Золочение и серебрение

Покрытие металла слоем серебра или золота – это не только гальванопластический метод обработки, при котором с поверхности обрабатываемого изделия получают точную копию, но и технология, позволяющая создать на детали защитный и токопроводящий слой. Чтобы нанести на деталь из черного металла серебро, ее необходимо предварительно покрыть никелем.

Электролит для выполнения серебрения включает в свой состав железноцианистый калий, карбонат натрия и дистиллированную воду. Рабочая температура такого раствора не должна превышать 20°. В качестве анодов при выполнении серебрения методом гальваники используются пластины из графита.

Для серебрения детали опускаются в электролит, содержащий соль металла, например, нитрат серебра

Для серебрения детали опускаются в электролит, содержащий соль металла, например, нитрат серебра

Возможна также гальванопластика дома, в процессе выполнения которой поверхность изделия формируется при помощи слоя золота. Кроме того, при помощи такой технологии может быть выполнено и простое золочение детали. При этом для гальваники применяется водный раствор золота с синеродистым калием. Работать с таким электролитическим раствором можно только в помещениях с хорошей вентиляционной системой.

Многие домашние мастера задаются вопросом о том, как сделать процесс золочения более безопасным для человеческого здоровья. Для решения этой задачи ядовитую кислоту можно заменить на железистосинеродистый калий, который также называют кровавой солью. Перед выполнением золочения в домашних условиях изделие тщательно очищают и покрывают медью, если оно изготовлено из стали, свинца, олова или цинка. Для улучшения адгезии слоя золота с обрабатываемой поверхностью изделие перед обработкой окунают в раствор азотнокислой ртути.

Читайте так же:
Державки для накатки рифлений

Гальваническое покрытие

Одним из самых эффективных способов изменения художественно-эксплуатационных свойств поверхности металлических изделий является технология гальванического покрытия (гальваника, гальванизация).

Особенности гальванического покрытия

Результатом гальванической обработки является образование на поверхности одного металла тонкой защитной или декоративной пленки из частиц другого металлического вещества. В зависимости от цели проведения гальваники толщина покрытия варьируется в пределах от одного-двух до сотен микрон (1 Мк =0,001 мм). Благодаря дополнительному верхнему слою из особых металлов изделия могут приобретать следующие эксплуатационные преимущества:

  • повышенную твердость;
  • устойчивость к механическим повреждениям, исцарапыванию и абразивному износу;
  • стойкость к коррозионному воздействию;
  • улучшенные антифрикционные характеристики и стойкость к адгезионному износу;
  • безупречный внешний вид и высокую декоративность.

На сегодняшний день гальванизация изделий, материалов, деталей приобретает все большую популярность как по причине ужесточившихся требований к сохранности оборудования и стандартизации готовой продукции, так и за счет высокого качества и доступной стоимости гальванических покрытий.

Что такое гальванизация

В основе нанесения гальванических покрытий на изделия лежит сложный физико-химический процесс электролиза, который позволяет сформировать особые условия для межмолекулярного взаимодействия между металлами с последующим физическим сращиванием одних металлических частиц с другими.

Главной особенностью гальванического покрытия является его монолитность с основным материалом изделия. Здесь можно провести аналогию со сварочной ванной, в которой смешиваются расплавленный основной металл и присадка, создавая однородный и прочный материал соединяющего шва.

Процесс гальванизации происходит в специальном электролитическом растворе с солями металла. Обрабатываемая деталь подключается к отрицательному полюсу источника тока, становясь катодом, и погружается в заполненную электролитом емкость между двумя анодами с положительным электрическим потенциалом. После замыкания электрической цепи положительно заряженные частицы из электролита устремляются к отрицательному электроду-катоду (изделию), оседая на его поверхности и проникания в верхние слои металла. В результате получается однородное и сплошное гальванопокрытие, которое соединено с поверхностью детали на сверхпрочном молекулярном уровне.

Цены на гальваническое покрытие

Наименование покрытияТолщина, мкмЦена за 1 дм2
Сверхтвёрдое хромированиедо 30 мкмот 400 руб.
31 мкм и +по чертежам
Хромирование (стандартное)1-24 мкмот 150 руб.
25-50 мкмот 250 руб.
51 мкм и +по чертежам
Никелирование1-12 мкмот 55 руб.
Меднение1-12 мкмот 55 руб.
Цинкование7-15 мкмот 20 руб.
Анодное оксидирование алюминия3-24 мкмот 10 руб.
Золочение0.2-1 мкм300 — 700 руб.
>1 мкмот 700 руб.
Серебрение0.2-1 мкм50 — 70 руб.
>1 мкмот 70 руб.
Родирование0.5-10 мкмот 280 руб.
Палладирование0.1-1 мкмот 310 руб.
Платинирование1-10 мкмот 410 руб.
Микродуговое оксидирование10-30 мкмот 175 руб.

Стоимость услуг нанесения гальванических покрытий зависит от геометрии изделий, объемов партий, сроков исполнения и графика поставок и согласуются отдельно для каждого вида изделий, в таблице приведена ориентировочная стоимость.

Услуги по дополнительной (предварительной / финишной) обработке (шлифовке, наплавке, полировке, крацовке) согласуются, при необходимости, отдельно

Сфера применения и металлы для гальваники

Нанесение гальванических покрытий широко распространенно в строительстве и электронной, авиационной, автомобилестроительной, радиотехнической, ювелирной и других видах промышленности. Гальваника является неизменным дополнением огромного количества крепежных деталей, обеспечивая возможность их применения при больших нагрузках и под постоянным воздействием агрессивной среды.

В качестве материалов гальванизации используются следующие металлы:

  • для защиты изделий от коррозии – цинк, хром, олово, свинец;
  • повышения адгезионной стойкости – хром, железо;
  • улучшение эстетических характеристик – медь, серебро, золото, никель.

Отдельного внимания заслуживает процесс создания защитной пленки на деталях путем их особой поляризации в электролите (оксидирование, анодирование).

Защитно-декоративные гальванические покрытия могут иметь и многослойную структуру, например, никель-хромовую или медно-никель-хромовую. Такой комплексный подход к гальванизации поверхностей позволяет придать детали повышенную функциональность и отменный внешний вид.

Гальваника

Этот способ, известный также как гальваника, требует наибольшей подготовленности и является самым сложным. В то же время он считается единственным верным выбором для создания качественного покрытия, имеющего отличные показатели защиты и наиболее красивый внешний вид.

Используется соляная кислота!

При таком нанесении хрома изделие погружается в емкость с реактивом, содержащим все необходимые компоненты и нагретым до определенной температуры. К ней подключается трансформатор при помощи комплекта электродов и происходит физико-химический процесс, когда реагенты под воздействием тока создают на поверхности защитную пленку. Толщина такой пленки зависит от времени гальванизации и от величины силы тока.

Предлагаем следующие услуги: травление стали, алюминия, песко-дробеструйка, никелирование, олово-висмут, золочение, серебрение, хромирование, цинковка, анодирование анокс химокс и с хромпиком и т.д.

Лучший выбор для создания качественного покрытия, имеющего отличные показатели защиты и наиболее красивый внешний вид.

В некоторых случаях покрытие хромом выполняется только после травления или после предварительного нанесения слоя другого металла (меди или никеля) – это способствует упрочнению образующегося слоя.

Гальваническое хромирование является не только затратным, но и сложным с точки зрения закона. При малейшем отклонении от нормы мастера, выполняющего работу, ждёт серьёзная уголовная ответственность, так как реагенты являются сильнейшими канцерогенами, отравляющими природу при контакте с водой.

Для заделки пор хрома, деталь дополнительно покрывают маслом или лаком, а для укрепления образовавшейся хромовой пленки проводят термообработку – выдерживают некоторое время при очень высокой температуре (около 200°). Нанесение хрома на поверхности деталей гальваническим методом бывает 2 видов: диффузное и электролитическое. Для ведения обоих видов гальваники необходимо иметь специальные резервуары с кислотоупорным покрытием, оборудованные водяными рубашками.


Гальванизация (гальваника) — это метод покрытия одного металла каким-либо другим путём электролиза. Гальванизируют поверхности в декоративных целях (например, посеребрение). В промышленности же гальванизацию применяют для укрепления металлической поверхности изделий и защиты их от воздействия внешней среды, например от коррозии; обычно гальванизируют цинком, медью, хромом, никелем.

Этот метод изобрел русский физик и изобретатель Борис Семенович Якоби. Открытие и техническая разработка процессов гальванотехники состоялось в 1838 году. Впервые о своем открытии он доложил на заседании Петербургской Академии Наук 5 октября 1838 года; полное описание процессов опубликовал в 1840 году.

hist1

Якоби Борис Семенович (21.9.1801, Потсдам, — 11.3.1874, Петербург), русский физик и изобретатель в области электротехники, академик Петербургской АН (1847; член-корреспондент 1838).

Учился в Берлинском и Гёттингенском университетах. В 1829 получил диплом архитектора и работал по специальности до переезда в Кенигсберг (1834), где начал заниматься электротехникой: изучал электромагнетизм, сконструировал электродвигатель с коммутатором оригинальной конструкции. В 1837, приняв русское подданство, переехал в Петербург.

Грандиозный успех пришел к ученому в 37 лет. Именно тогда он изобрел гальванопластику, с помощью которой позднее были украшены интерьеры Исаакиевского собора, Эрмитажа, Зимнего дворца, произведены медные копии с форм для печатания денег, а также географических карт, почтовых марок, художественных гравюр.

Гальваническое покрытие: схема реализации, виды, аналоги

В данной статье рассмотрена гальванизация – один из методов защиты металлов от коррозии и изнашивания. Вы узнаете о том, как реализовывается гальваническое покрытие, каких типов оно бывает и какие альтернативы имеет.

Статьи

Процедура обработки металлических поверхностей веществами, изолирующими их от агрессивного воздействия рабочих сред, приобретает сегодня все большую популярность.

Один из самых распространенных электрохимических методов защиты деталей – нанесение на них гальванических покрытий.

Гальванизация препятствует окислению и коррозии металлов, способствует повышению их твердости и износостойкости, улучшает эстетичный внешний вид.

Гальваническое покрытие способствует лучшей термоустойчивости металлических элементов, поэтому этот метод обработки широко применяется для деталей, эксплуатирующихся при повышенных температурах.

Гальванизацию активно используют в строительстве, авиа- и машиностроении, радиотехнической и электронной промышленности.

Схема реализации гальванического покрытия

Процессы гальванизации впервые начал изучать русский физик Борис Якоби в 1836 году. Помещая различные металлы через электролитические солевые растворы, он наблюдал, как они распадались на ионы с отрицательными и положительными зарядами. Первые оседали на аноде, а вторые – на катоде (его роль в гальванике играют металлы, которые нуждаются в защите).

Схема гальванизации

Перед нанесением гальванического покрытия поверхности должны быть правильно подготовлены.

Для очищения и обезжиривания металлов существуют специальные средства, которые не вызывают их коррозии. Составы на основе органических растворителей, к примеру, Очиститель метала MODENGY, обеспечивают удаление загрязнений любой химической природы – нефтепродуктов, силиконов, консервационных средств, адсорбированных пленок газов и др. Такие средства не вредят экологии, испаряются быстро и без остатка.

Гальваническое покрытие выделяет все недостатки поверхности, поэтому на ней не должно быть сколов, царапин, раковин. В связи с этим подготовка деталей к гальванизации в большинстве случаев не ограничивается их очисткой и обезжириванием, а включает также механические методы обработки (например, пескоструйный способ, шлифовку наждачной бумаги или с помощью специальных паст).

Схема реализации гальванического покрытия металла достаточно проста.

В емкость с раствором электролита помещается очищенная деталь, нуждающаяся в защите. На нее подается отрицательный заряд – таким образом деталь берет на себя роль катода. Металл, который в дальнейшем будет служить покрытием, заряжается положительно и принимает на себя функции анода. Электрическая сеть замыкается, металл анода переносится в среде электролита к отрицательно заряженному изделию (катоду) и создает на нем тонкую защитную пленку.

Это – анодный способ гальванизации. Гальваническая изоляция, полученная таким образом, первой воспринимает разрушительное воздействие коррозии, оставляя металл нетронутым.

Катодное напыление используется значительно реже, так как даже малейшее нарушение его целостности приводит к интенсивному разрушению металла (этому способствует сама технология покрытия).

В зависимости от вида покрываемых изделий (их размера, конструкции и пр.), а также производственных задач гальванизация проводится разными способами.

Детали больших размеров обрабатываются навесу в объемных ваннах. Более мелкие элементы получают гальваническое покрытие в емкостях барабанного типа – отрицательный заряд в них подается на барабан, вращающийся в электролите. Для обработки очень мелких деталей (например, крепежа) используются колокольные ванны: они медленно вращаются, способствуя равномерному покрытию изделий защитным металлом.

От плотности тока, проходящего через электролит, во многом зависит структура формируемого осадка. Эта величина измеряется как отношение силы тока к единице поверхности обрабатываемой детали.

Необходимо помнить, что при слишком высокой плотности тока образуется большое количество порошковых отложений, негативно влияющих на качество покрытия. Именно поэтому процесс гальванизации требует постоянного контроля.

Слой готового гальванического покрытия может иметь толщину от 6 до 20 мкр – она определяется особенностями участвующих в гальванизации материалов. Уровень адгезии металлического сплава с поверхностями определяется с помощью специальных тестов.

Разновидности гальванических покрытий

В зависимости от сфер применения готовых изделий на них наносят гальванические покрытия разных видов:

  • Защитные: для изоляции металлических деталей от агрессивных сред и механических повреждений
  • Защитно-декоративные: для защиты изделий от разрушения и повышения эстетичности их внешнего вида
  • Специальные: для придания деталям улучшенных характеристик – повышенной износостойкости, твердости, магнитных или электроизоляционных свойств

В некоторых случаях гальванизированием восстанавливают первоначальный вида изделий после их длительной эксплуатации или хранения.

В зависимости от металлов, которые применяются в качестве покрытий, выделяют следующие типы гальванизации.

Омеднение

Покрытие металлов медным купоросом способствует повышению их прочности и улучшению токопроводящих качеств (омедненные металлы часто используются в производстве электропроводников).

Однако в связи с тем, что медное покрытие слабо противостоит коррозии и со временем окисляется, омеднение чаще всего является промежуточным процессом, предваряя другие наслоения.

Хромирование

Обработка металлов хромом повышает их прочность и устойчивость в условиях агрессивной внешней среды. Тонкая хромовая пленка обладает не только защитными, но и эстетическими качествами, что позволяет ей улучшать внешний вид поврежденных деталей и восстанавливать их первоначальные параметры.

Хромирование крепежа

Немного изменяя технологию хромирования, получают гальванические покрытия с различными параметрами и свойствами. Серое матовое покрытие увеличивает твердость металла, но не способствует его износоустойчивости. Блестящее обеспечивает и то, и другое. Пластичный слой молочного цвета придает поверхности эстетичный внешний вид, коррозионную устойчивость, но не упрочняет металл.

Цинкование

Тонкая пленка цинка придает металлам блеск, предотвращает образование окислов и коррозии.

По сравнению с горячим и холодным цинкованием, гальванический метод нанесения цинка позволяет добиться максимально точной толщины барьерного слоя, его отличного сцепления с металлом (на молекулярном уровне), идеально гладкой структуры и декоративности.

Покрытие цинкосодержащими составами особенно популярно в автомобильной и строительной индустрии. Цинком обрабатывают кузовы автомобилей, трубы, емкости, кровельные и опорные конструкции.

Никелирование

Слой никеля надежно защищает металлические детали от ржавчины, образующейся под воздействием внешней среды, а также от коррозии, вызванной химически агрессивными веществами – щелочами, кислотами, солями.

Никелированные изделия демонстрируют высокую устойчивость к истиранию и механическим повреждениям.

Латунирование

Гальваническое покрытие латунью применяют для защиты изделий от коррозии и их декоративной отделки.

Латунирование фитингов

Латунирование обеспечивает прочное сцепление деталей из стали и алюминия с резиной. Латунь повышает антифрикционные характеристики титана и некоторых сплавов.

Золочение и серебрение

Золото и серебро придают металлическим изделиям более привлекательный внешний вид, высокие отражающие свойства, защищают их от неблагоприятных внешних факторов, предотвращают коррозию, увеличивают твердость и улучшают токопроводящие качества.

Такое метод обработки нередко применяются в электротехнической, радиоэлектронной, а также ювелирной промышленности.

Родирование

Покрытие родием способствует высокой устойчивости деталей к химически агрессивным средам, а также их механической стойкости. Родирование придает изделиям декоративный вид, предотвращает окисление и тусклость серебряных предметов.

Гальваническое покрытие оловом

Гальванизация оловом применяется для алюминия, цинка, стали, меди. Этот материал придает металлическим деталям прочность и твердость.

Другие способы защиты металлов

Наряду с гальванизацией используется множество других методов обработки металлов в целях увеличения их прочности и коррозионной стойкости: закалка, чеканка, рекристаллизация, обкатывание, газопламенное напыление и др.

Сравнительно новым, но не менее эффективным способом защиты металлических деталей от разрушения под действием агрессивных внешних факторов является применение специальных антифрикционных покрытий (АФП).

По внешнему виду АФП напоминают краски, однако вместо пигментов содержат твердые смазочные вещества. На поверхностях они образуют тонкую сухую пленку с очень низким коэффициентом трения и высокой несущей способностью – особенно это важно для металлических деталей, подверженных воздействию экстремальных нагрузок, давлений и температур.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) выпускает российская компания Моденжи. Более 20 видов АТСП с добавлением дисульфида молибдена, поляризованного графита, политетрафторэтилена (ПТФЭ) и других твердых смазочных веществ, а также органических и неорганических связующих компонентов используются в самых различных промышленных отраслях, включая нефтедобычу, авиатехническую сферу, автомобилестроение и др.

Композиционный слой, который покрытия формируют на металлических деталях, представляет собой полимерную матрицу, в ячейках которой расположены высокодисперсные частицы твердых смазок. Они заполняют микронеровности поверхности, увеличивая ее опорную площадь и несущую способность.

АТСП характеризуются высоким сопротивление сжатию и малым сопротивлением сдвигу, поэтому коэффициент их сухого трения при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала основы, насчитывает всего несколько сотых.

Твердосмазочные покрытия обладают высокими противозадирными свойствами и несущей способностью до 2500 МПа, работают при температурах от -200 °C до +560 °C. Благодаря технологии сухой нелипкой смазки АТСП эффективны в запыленных условиях. Они устойчивы к любым химически агрессивным средам, работоспособны даже в условиях вакуума и радиации.

ПОЧЕМУ НАМ ДОВЕРЯЮТ

Наши сотрудники — эксперты в области смазочных, герметизирующих и клеевых материалов. Мы предлагаем только оригинальные продукты ведущих зарубежных и отечественных производителей. Для любой задачи наших клинетов мы находим индивидуальное решение. Успешны наши клиенты — успешны мы!

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ

Силиконовый компаунд EFELE SG-385 начал производиться серийно

Материалы EFELE помогли повысить качество термоизмеряющего оборудования и условия работы персонала.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector