свойства, разновидности и особенности получения

В данной статье рассматривается область применения и особенности нанесения гальванических покрытий.

Гальванизация – это электрохимический метод нанесения металлической пленки, которая препятствует коррозии и окислению поверхностей. Она придает им эстетичный внешний вид, износостойкость и увеличивает твердость.

Данный метод обработки улучшает термостойкость металлов, поэтому его широко применяют в таких отраслях промышленности, где в технологическом процессе присутствуют операции, проводимые при высоких температурах.

Как появилось гальваническое покрытие?

Открытием гальванического покрытия мир обязан русскому физику Борису Якоби. В 1836 году в ходе экспериментов он пропускал металлы через соляные и водные растворы, которые находились под воздействием электрического тока.

При прохождении через солевые растворы металлы разделялись на разнозарядные ионы. Положительные оседали на катоде, а отрицательные – на аноде.

Принцип гальванизации

Гальванические покрытия требовательны к подготовке поверхностей. Перед началом работ требуется провести тщательную очистку и обезжиривание оснований.

Для металлических поверхностей рекомендуется использовать органические растворители, которые не вызывают коррозии.

Одним из таких материалов является Очиститель металла MODENGY. Он отлично удаляет нефтепродукты, силиконовые масла, консервационные составы, адсорбированные пленки, газы, влагу и другие виды загрязнений. Испаряется быстро и без остатка.

Однако одной очистки и обезжиривания в большинстве случаев бывает недостаточно. Помимо этого проводится пескоструйная обработка и последующая шлифовка наждачной бумагой, специальными пастами.

Гальваническое покрытие выделяет все сколы, царапины и раковины поверхностей, поэтому обрабатываемое изделие должна быть идеально подготовленным.

Далее рассмотрим технологию гальванизации.

Очищенная деталь погружается в емкость с электролитом и на нее подается отрицательный заряд, в результате чего она становится катодом. Отдельно стоит металлическая пластина, которая получает положительный заряд и выполняет функцию анода. Именно она служит для образования покрытия.

При замыкании электрической сети металл с анодной пластины растворяется в электролите и направляется к катоду, где он образует равномерную тонкую пленку.

Данный способ гальванизации называется анодным. Благодаря ему при возникновении очагов коррозии разрушается именно гальваническая изоляция, а защищаемый металл в течение длительного времени остается нетронутым.

Существует еще один метод гальванизации – катодное напыление. Он применяется гораздо реже. При нарушении целостности такого покрытия возрастает интенсивность разрушения металла под ним. Этому способствует сама технология нанесения.

Электролит – это проводящий раствор, благодаря которому металлы попадают на катод с анода. Размер емкостей для этой жидкости может быть разным и зависит от производственных задач.

Детали больших размеров находятся в объемных ваннах в подвешенном состоянии. На более мелкие изделия гальваническое покрытие наносится в барабанных емкостях, где отрицательный заряд подается на барабан, который вращается в электролите. Для обработки деталей очень маленького размера (метизы, крепежные элементы) используются колокольные наливные ванны. В процессе работы они вращаются с низкой скоростью, в результате чего детали равномерно покрываются защитным покрытием.

Большое значение имеет плотность тока, который проходит через электролит. Он влияет на структуру формируемого осадка. Данная величина измеряется отношением силы тока к единице поверхности обрабатываемой детали.

При слишком большой величине плотности порошковых отложений много, а при низкой – его вообще не образуется. Это сказывается на качестве конечного покрытия. Именно поэтому процесс гальванизации требует постоянного контроля.

Толщина гальванического покрытия на деталях составляет 6-20 мкм и определяется особенностями металлов, участвующих в гальванизации. Уровень адгезии металлического сплава с поверхностями определяется при помощи специальных тестов.

Совместимость металлов

Совместимость материалов при гальванизации очень важна. Все металлы в соединениях корродируют. В некоторых случаях данный процесс протекает замедленно. Однако существуют материалы, которые соединять вместе не рекомендуется.

С определенными трудностями связана работа с алюминием и его сплавами. Это связано с тем, что на поверхностях этих материалов присутствует окисная пленка, которая затрудняет процесс гальванизации.

Для алюминия можно использовать следующие сочетания материалов: никель-хром, медь-никель-хром, медь-олово, свинец-олово. Допускается также цинкование и латунирование алюминия.

Область применения

Прочность и износостойкость гальванических покрытий позволяет использовать данный вид защиты:

• В авиастроении

• В машиностроении

• В радиотехнической промышленности

• В электронной промышленности

• В строительстве

Альтернатива гальваническому покрытию

Повысить прочность и антикоррозионные характеристики металлов помимо гальванизации можно закалкой, рекристаллизацией, чеканкой, обкатыванием, газопламенным напылением, наплавкой и другими методами обработки.

Одним из наиболее простых и эффективных способов обеспечения прочности и износостойкости металлических изделий, предотвратить их коррозию, защитить от агрессивных внешних факторов позволяет применение специальных антифрикционных покрытий (АФП). Внешне они напоминают лакокрасочные материалы, только вместо колера содержат частицы твердых смазочных веществ.

АФП создают на поверхностях тонкую сухую пленку, которая обладает высокой несущей способностью и низким коэффициентом трения. Это особенно важно для металлических деталей, которые являются частью подвижных механизмов и работают при очень высоких нагрузках, давлениях и температурах.

Рассмотрим особенности антифрикционных покрытий на примере АТСП MODENGY. Их основу составляют неорганические и органические связующие вещества, а также твердые смазочные материалы: графит, дисульфид молибдена, ПТФЭ, нитрид бора, дисульфид вольфрама, фториды бария и кальция.

Эти материалы формируют на поверхностях прочный композиционный слой, который представляет собой полимерную матрицу, где распределены частицы твердых смазочных веществ. Они заполняют и сглаживают микронеровности поверхностей, тем самым увеличивая их опорную площадь и несущую способность.

Антифрикционные покрытия обладают высоким сопротивлением сжатию и малым сопротивлением сдвигу, поэтому их коэффициент трения достигает значений в несколько сотых при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала основы.

Многие покрытия доказали свою работоспособность в условиях радиации и вакуума. Они обладают высокой несущей способностью до 2500 МПа и высокими противозадирными характеристиками. Благодаря технологии сухой смазки они эффективно работают в запыленных условиях. Диапазон рабочих температур покрытий составляет от -200 до +560 °C.

Нанесение АФП производится путем стандартных технологий окрашивания.

Виды гальванических покрытий

Гальванические покрытия, в зависимости от назначения, бывают следующих видов:

• Защитные: служат для изоляции металлических изделий от механических повреждений и воздействия агрессивных сред

• Защитно-декоративные: предназначены для защиты деталей от агрессивных и разрушающих внешних факторов, а также для придания им эстетичного внешнего вида

• Специальные: служат для улучшения определенных характеристик поверхностей, например, повышения износостойкости и твердости, электроизоляционных, магнитных свойств

В некоторых случаях гальванизация применяется при восстановлении изначального вида изделий после их длительной эксплуатации.

Гальваническое покрытие позволяет создавать точные копии деталей, которые обладают даже очень высокой сложностью рельефа. Данный процесс называется гальванопластикой.

В зависимости от используемых в качестве покрытий материалов выделяют следующие виды гальванизации.

Меднение

В качестве покрытия используется медный купорос. Такая обработка способствует повышению прочности металлических изделий и повышению их токопроводящих свойств. Металлы с медным покрытием используются для производства электропроводников.

Хромирование

Данная процедура улучшает прочностные характеристики металлов, а также их сопротивляемость агрессивному воздействию внешней среды. Помимо этого, она улучшает внешней вид и восстанавливает поврежденные детали до начальных параметров.

В зависимости от технологии хромированое покрытие может обладать различными свойствами и параметрами. Например, серое матовое увеличивает твердость металла, но не повышает износостойкость, блестящее повышает твердость и износостойкость, молочное пластичное придает эстетичный внешний вид, усиливает стойкость к коррозии, но не придает твердости изделиям.

Цинкование

Самая популярная операция гальванизации. Тонкий слой цинка придает металлам блеск и предотвращает образование коррозии. Цинкование особенно популярно в строительной и автомобильной индустрии. Цинк используется для обработки трубопрокатных изделий, емкостей, опорных и кровельных конструкций, кузовных деталей автомобилей.

Железнение

Используется для усиления прочностных характеристик легкоизнашиваемых деталей, например, из меди. Такое покрытие практически не подвержено воздействию коррозии.

Никелирование

Данный метод обработки является оптимальным для придания металлам устойчивости к внешним воздействию окружающей среды. Слой никеля надежно защищает изделия от коррозии, возникающей вследствие загрязнения щелочами, кислотами, солями. Никелированные детали отличаются очень высокой стойкостью к истиранию и механическим повреждениям.

Латунирование

Используется для защиты металлов от воздействия коррозии. Слой латуни обеспечивает лучшую адгезию металлических деталей с резиной.

Серебрение и золочение

Эти операции применяются в ювелирном деле, радиоэлектронной и электротехнической отраслях. Серебро и золото придают поверхностям презентабельный внешний вид, высокие отражающие свойства, предотвращают коррозию, улучшают токопроводящие свойства, повышают твердость и защищают от агрессивных внешних факторов.

Родирование

Слой родия увеличивает сопротивляемость деталей воздействию химическим агрессивным средам, а также придает дополнительную механическую стойкость. Родирование предотвращает окисление, потускнение изделий из серебра и эстетичный внешний вид металлам.

Покрытие оловом

Олово увеличивает прочность и твердость металлическим деталям. Гальванизация этим материалом применяется для алюминия, цинка, стали и меди.

Что такое гальваника в ювелирном деле

Гальванизация — нанесение одного варианта металла на другой при помощи погружения в среду электролита. В ювелирном мастерстве нередко используют напыление золотом, серебром, родием и золотыми сплавами. Цель использования методики — украшение и декорация готового изделия, а также повышение устойчивости к механическим повреждениям и продление блеска благородных металлов. Самый распространенный вид гальванического покрытия в ювелирном деле — родирование, золочение и оксидирование.

Особенности и технология гальванизации

Гальваническое покрытие ювелирных украшений используется давно. Оно позволяет улучшить физико-технические свойства драгоценностей. А сам процесс отличается экономичностью.

Гальванизация происходит при помощи погружения украшения в раствор солей и кислот, выступающих в роли электролитов. При пропускании постоянного электротока через такой состав происходит перемещение покрытия на драгоценный металл. Сама химическая реакция известна всем со школьной скамьи, где во время уроков химии проводили подобные эксперименты с недрагоценными сплавами.

Процесс нанесения гальванического покрытия на изделия практически полностью автоматизирован. Украшения опускаются в большие ванны, изготовленные из листовой стали толщиной от 3 до 5 мм. Вместительность таких емкостей — от 1 до 300 л. Дополнительно они оснащены системой подогрева и вентиляции, что необходимо для обеззараживания процесса. А также в конструкции предусмотрены специальные карманы, в которые уходит пена и масла.

Для родирования используют отдельные типы ванн, изготовленные из стекла для обеспечения чистоты электролиза.

Разновидности ванн для гальванизации

Для получения ровного гальванического покрытия в ювелирном деле используют различные ванны. К основным видам относят:

1. Стационарные ванны прямоугольной формы, которые установлены на больших ювелирных производствах.
2. Барабанные или колокольне вращающиеся модели. В них процесс золочения проходит на 20-30% медленнее, чем в первом подтипе, но качество несколько выше.

А также ванны различаются по вместительности:

• от 15 до 30 л — используют для золочения;
• от 100 до 500 л — для покрытия поверхности серебром;
• от 1 до 2 литров — для родирования.

Нагрев конструкции осуществляется при помощи пара или электротока. Перемешивание электролита осуществляется под воздействием давления сжатого воздуха или вращения катодной штанги.

Как ювелиры подготавливают изделия для гальваники

Если объяснить простыми словами, что такое гальваника в ювелирном деле, — это улучшение качества драгоценных сплавов за счет покрытия дополнительным слоем металла. При этом каждый ювелир знает, что чем лучше будет подготовлена поверхность, тем выше качество покрытия получится в итоге.

В качестве основных шагов подготовки материала к нанесению гальванического покрытия выделяют:

1. Механическая обработка поверхности включает тщательную полировку. Нередко применяют кварцевание, которое исправляет внешние дефекты и создает эффект зеркального блеска.
2. Химическая обработка подразумевает устранение жирных загрязнений и оксидов с поверхности. Обезжиривание необходимо для ровности нанесения слоя гальваники. При этом химическое воздействие происходит в 2 этапа: обработка органическим раствором, затем щелочное воздействие.
3. Промывка в горячей и холодной проточной воде.
4. Декапирование поверхности — создание небольшой шероховатости поверхности, что нужно для высокой сцепки гальванического слоя с основной. Декапирование перед золочением проводится в 5-7%-ном растворе соляной кислоты, под серебро — в 5-10%-ном растворе серной кислоты.

Интересный факт. Химическому обезжириванию подвергается только отдельная группа ювелирных изделий. Если применяется электрохимический метод покрытия другим металлом, то в процессе пропускания тока происходит естественное обезжиривание.

Каждый профессиональный ювелир изучает особенности гальваники в ювелирном деле еще на стадии обучения мастерству. Нередко этим процессом занимаются отдельные специалисты, которые добиваются идеальной ровности покрытия.

5 секретов гальваники, о которых часто молчат ювелиры

Профессиональная ювелирная гальваника имеет свои секреты. Мастера, которые постоянно работают с покрытием одного драгметалла другим, делятся своими «тайнами»:

1. Идеальное покрытие получается только при повторении процедуры 10 раз подряд.
2. На весь процесс гальванической обработки одной партии изделий уходит несколько часов.
3. Если процедура гальванизации будет проведена не в герметичных условиях, то придется все переделывать. Даже одна пылинка деформирует все покрытие, и изделие будет испорчено.
4. После гальванизации легко оценить, насколько хорошо свою работу выполнили ювелиры. Все дефекты становятся заметными.
5. Толщина идеального готового покрытия может быть тоньше человеческого волоса. Но при этом чем оно толще, тем прочнее и надежнее.

В результате мастера, работающие с нанесением гальванического покрытия на ювелирные изделия, — настоящие чудотворцы. Простой процесс имеет сотни нюансов, которые обязательно учитываются профессионалами. Одна ошибка приводит к полной переделки всей партии драгоценностей.

Достоинства гальваники в ювелирном деле

Зачем покупателям обращать внимание на наличие гальванического слоя? Все просто. Именно он дает следующие преимущества:

• повышает износостойкость украшений;
• улучшает качество отражения света от поверхности, что увеличивает блеск;
• повышает стойкость к коррозии и защищает от потемнения.

Незаметный слой имеет только один недостаток — со временем он стирается. Но для владельца кольца или цепочки из золота и серебра такие дефекты будут незаметны, кроме вариантов, когда золочением меняют цвет серебра. Но восстановить гальваническое покрытие можно, обратившись в ближайшую ювелирную мастерскую.

Гальваника: процесс покрытия поверхности одного металла другим

Москва 8 800 1000 750 Войти Войти

Личный кабинет

• Избранное

Войти

• SALE
• Украшения Все разделы Украшения
  • Все украшения Украшения Все украшения Для кого Все украшения

    Для кого

    • Украшения для женщин
    • Украшения для мужчин
    • Украшения для детей
    Материал Все украшения

    Материал

    • Золото

Гальваническое хромирование: суть процесса, основы проведения

Гальваническое хромирование — это один из способов создания на поверхности изделий тонкого устойчивого слоя из чистого хрома, который почти в два раза тверже железа, имеет приятный серебристый цвет и отлично полируется. Хромовые покрытия применяют в защитных и в декоративных целях.

Гальваническому хромированию подвергают поверхности трения для создания устойчивого к коррозии антифрикционного слоя, который к тому же хорошо удерживает масло. Этот металл имеет прекрасное сцепление со сталью, никелем и медью, а также практически не окисляется и не отслаивается в процессе эксплуатации. Помимо прочего, хромовая гальваника применяется при изготовлении стойких к атмосферным воздействиям оптических отражателей, которые по своим качествам ничем не уступают амальгамированным.

Одной из главных особенностей гальванического хромирования является работа с пассивным анодом, т. е. покрывающий деталь хром поступает не из анодного металла, а из раствора хромовых кислот, что требует постоянной регенерации электролита. А основной недостаток этого технологического процесса — высокая токсичность соединений хрома и связанные с этим повышенные требования к системам промвентиляции, утилизации электролита и водоочистки.

Суть гальванического хромирования металла

В большинстве гальванических процессов источником покрывающего металла является анод. В отличие от этого при хромировании анионы возникают непосредственно из электролита, основой которого является раствор хромовых кислот, образующихся при растворении хромового ангидрида в воде. В такой технологии катодом обычно является обрабатываемая деталь, а в роли нерасходуемого пассивного анода выступают пластины или облицовка ванны, выполненные из инертного к кислотам электролита металла. Пассивные аноды в хромовой гальванике обычно изготавливают из свинца или его сплавов (с оловом и сурьмой). Хромовая кислота обладает сильными коррозионными свойствами, поэтому при производстве оборудования для хромирования применяют кислотостойкие материалы.

Выделение анионов хрома в объеме электролита в процессе хромирования происходит неравномерно, поэтому гальванические ванны оснащают специальными устройствами, обеспечивающими постоянную подачу перемешанного электролита в зону катода (к поверхности металла хромируемой детали). Кроме того, в связи с постоянным убыванием хрома электролит необходимо периодически регенерировать, добавляя в него хромовый ангидрид и расходуемые в процессе хромирования реагенты. Вид поверхности и механические свойства хромового покрытия напрямую зависят от компонентов электролитического раствора, степени его нагрева и плотности тока.

Варьируя эти показатели, можно добиться различных видов поверхности хромированного металла: от молочного и матового до зеркально-блестящего, – а также широкого диапазона значений твердости, плотности и пористости осажденного хрома.

Методика хромирования металла своими руками

Тому, кто собирается освоить хромирование металла в бытовых условиях, в первую очередь необходимо четко усвоить, что этот химический процесс связан с применением особо токсичных веществ, опасных для здоровья и наносящих вред природной среде. Поэтому ни о какой гальванике в домашних условиях не может быть и речи. Для хромирования необходимо подобрать нежилое помещение и по возможности оборудовать его хотя бы какой-нибудь вентиляцией. Также стоит заранее позаботиться об утилизации отработанного раствора и промывочной воды. Все работы следует выполнять в спецодежде и с применением средств индивидуальной защиты, используемых на химпроизводствах.

Оборудование для хромирования металла достаточно несложно изготовить самому. В большинстве случаев в его состав входят:

• стеклянная или пластиковая емкость;
• теплоизоляция и герметичная крышка рабочей емкости;
• нагревательный элемент с терморегулятором;
• источник питания мощностью 1 кВт и напряжением 10÷12 В;
• свинцовый анод с клеммой;
• приспособление для подвешивания и зажим для крепления детали с клеммой;
• емкости для травления и промывки, провода, подставка и прочее второстепенное оборудование.

Компоновка такого комплекта для хромирования зависит от размеров и особенностей входящих в него элементов и делается «на глазок», с дополнениями и изменениями по ходу изготовления. О токовых режимах лучше заранее почитать в специализированных изданиях или пообщаться со знающими людьми на профильных форумах. Там же можно обсудить вопрос влияния хрома на свойства стали и других металлов, т. к. у хромированной детали несколько изменятся механические характеристики.

Подготовка поверхности к хромированию

Подготовка металла к хромированию ничем не отличается от приготовлений к любому другому гальваническому процессу. В первую очередь необходимо убрать остатки покрытий и ржавчину с хромированной поверхности. Первое выполняется с помощью металлических щеток и наждачной бумаги или же (если есть такая возможность) абразивоструйной обработкой. Для удаления ржавчины с металла можно также использовать механические методы, но лучше воспользоваться ортофосфорной кислотой.

Хромирование алюминия и его сплавов требует особого подхода к предварительной обработке поверхности этих металлов, т. к. на них всегда присутствует устойчивая оксидная пленка. Последовательность их подготовки к гальванике выглядит так:

1. Промывка всей поверхности металла в бензине.
2. Удаление следов бензина в горячей мыльной воде.
3. Травление в смеси азотной и плавиковой кислот (соотношение пять к одному).
4. Ополаскивание в холодной воде.
5. Помещение изделия в гальваническую ванну.

Все операции следует выполнять в непрерывной последовательности, а погружать металл в электролит нужно под током.

Приготовление электролита

Основными компонентами всех электролитов для хромирования металлов являются хромовый ангидрид и серная кислота. В промышленных гальванических растворах применяют различные добавки, но для домашнего мастера на первое время достаточно этих двух. При приготовлении электролита сначала в воде разводится серная кислота из расчета 1.5–2.5 г/л, а затем добавляется хромовый ангидрид в количестве 150–250 г/л. Точную пропорцию можно подобрать только экспериментально, оценивая результат хромирования поверхности металла (см. также ниже о возможных дефектах).

Возможные дефекты

При осмотре всех плоскостей металла после гальванического хромирования могут быть обнаружены специфические недостатки, которые чаще всего связаны с составом электролита и плотностью тока, но могут иметь и другие причины. Если хром не оседает на металл, то это может быть связано с недостаточной плотностью тока, избытком серной кислоты, завышенной температурой раствора или окислением анода. Если хромовое покрытие отслаивается от металла, то причиной этого может быть плохая очистка его поверхности и колебание токовых параметров в процессе хромирования. При превышении плотности тока на выступающих частях детали могут образовываться наросты, а поверхность хромированного металла становится матовой и неровной. При слишком маленькой плотности тока покрытие становится жестким и имеет «молочный» вид.

При гальваническом хромировании также важно пространственное положение детали. Оно должно обеспечивать свободный уход водорода, образующегося на поверхности металла, т. к. скопление это газа приводит к образованию неровностей и каверн.

Опасность для здоровья

При хромировании металлов основная опасность для здоровья персонала и окружающей среды исходит от хромового ангидрида (оксид шестивалентного хрома), который является главным компонентом во всех электролитах, а при растворении в воде образует не менее опасные хромовые кислоты. Все эти реагенты являются канцерогенами и очень токсичны (относятся к первому классу опасности). Оксиды и соли хрома малолетучи, но при использовании горячих электролитов могут захватываться парами воды. Другими токсичными веществами, образующимся в процессе гальванического хромирования, являются хроматы свинца и сульфаты бария.

А как вы относитесь к хромированию металлов в домашних условиях? Ведь в Интернете размещено множество статей, описывающих, как легко и просто это делается даже без особых навыков. Выскажите, пожалуйста, свое мнение в комментариях к этой статье.

Гальваническое производство

Наше предприятие не только производит различные изделия: эллиптические днища, заглушки, фланцы и многое другое. На участке гальванических покрытий возможно нанесение металлического поверхностного слоя на детали из самых разных материалов. Металлическая пленка, образующаяся на обрабатываемом изделии, может иметь различную толщину, но она не способна оказать существенное влияние на размеры детали. В то же время устойчивость изделия после такой обработки к коррозии и другим негативным воздействиям существенно увеличивается.

 

 

Виды покрытий в гальванике

В результате электрохимической реакции можно получать самые разнообразные покрытия. Их выбор зависит от назначения изделия и условий его эксплуатации:

• для повышения устойчивости стали, чугуна, других сплавов и металлов к коррозии чаще всего используется цинкование и лужение, но также высокими антикоррозийными свойствами обладает гальваническое покрытие из хрома и свинца;
• сделать изделие более устойчивым к истиранию помогает хромирование и железнение;
• очень часто гальванические покрытия применяются для придания изделию привлекательного вида и особой декоративности. Красивый блестящий цвет можно получить в результате хромирования, меднения, серебрения, золочения, а также анодирования алюминия;
• металлические покрытия, полученные электрохимическим способом, часто применяются в технических целях. Серебро и никель повышают электропроводимость, покрытия из них используют для контактов в электронной промышленности. Медь и кадмий прекрасно поддаются пайке, поэтому их наносят на отдельные части деталей, которые потом соединяются в единое целое. Медь и хром часто используют при проведении реставрации автомобильных деталей или частей трущихся механизмов.

Используя гальванические покрытия, можно полностью изменить свойства поверхностного слоя изделия. Например, изделия из пластика могут служить проводником тока, а чугун приобретает красивую блестящую поверхность.

Особенности процессов

Гальванические процессы протекают в растворах электролитов после пропускания через них электрического тока. В качестве оборудования используются специальные емкости различных размеров – гальванических ваннах. На производстве участок гальванических покрытий чаще всего представляет собой ряд емкостей, в которых все изделия проходят поэтапную обработку.

Нанесение защитного покрытия электрохимическим способом состоит из таких основных этапов:

• предварительная подготовка изделия включает в себя механическую очистку, полировку (при необходимости), а также химическое обезжиривание и удаление остатков масляной пленки. От качества подготовки поверхности изделия во многом зависит надежность и прочность готового покрытия;
• перед попаданием изделия в раствор электролита, его несколько раз промывают водой, чтобы удалить все следы использованных для обезжиривания веществ;
• электрохимические процессы проводятся в подготовленных растворах электролитов. Если процесс требует нескольких реакций, то они происходят последовательно, с изменением режима или используемого раствора;
• большинство гальванических процессов требуют проведения пассирования изделий после нанесения основного покрытия. В зависимости от наносимого металла, для этих целей может быть применена горячая вода или хроматирование;
• завершающая стадия включает в себя промывку изделия и сушку горячим сжатым воздухом.

После нанесения гальванических покрытий, изделия приобретают красивый внешний вид и поверхность, которая не требует дальнейшей обработки и полировки.

Основные понятия по гальваническим покрытиям

Главная → Основные понятия по гальваническим покрытиям

 

Анод (в гальванотехнике) – положительный электрод, на котором происходит процесс окисления (отдачи электронов). Анод может быть растворимым и нерастворимым (инертным). Растворимый анод выполняется из металла или сплава, который должен быть осажден. Нерастворимый анод может выполняться, например, из углерода, свинца, титана, и т.д. в зависимости от условий электролиза. Инертный анод не растворяется в процессе осаждения покрытий, на нем происходят побочные реакции, например, выделение газообразного кислорода.

Выпрямитель – основное оборудование гальванического цеха – устройство преобразования переменного тока промышленной частоты в постоянный. Выпрямитель, при определенном исполнении, может изменять постоянный ток по заданной программе, делать его реверсивным, импульсным и т.д.

Выход по току – доля тока, расходуемая на протекание основной реакции – осаждения металла или сплава.

Гальваническая ванна – емкость, содержащая электролит, электроды на штангах, дополнительные элементы, например, бортовые отсосы, теплоизоляцию, нагреватели, диафрагмы, барботеры (устройства для прокачки воздуха через раствор) и т.д. Гальваническая ванна может быть выполнена из металла или полимера (полиэтилен, полипропилен, тефлон и т.д.) В ванне, как правило, находится химически стойкий футеровочный материал, отделяющий корпус ванны от электролита (винипласт, пластикат, фторопласт и т.д.).

Гальванические покрытия – покрытия, полученные восстановлением ионов металлов из электролита под действием электрического тока.

Гальванопластика – область гальванотехники, занимающаяся получением толстых металлических покрытий на изделиях-формах с целью их копирования. Гальванопластикой можно получать как копии металлических предметов, так и неметаллических (диэлектричеких).

Гальваностегия – область гальванотехники, занимающаяся преимущественно нанесением защитных, защитно-декоративных и специальных металлических покрытий на изделия. Следует отметить, что сегодня к гальваностегии относятся и такие процессы как анодирование (оксидирование) и химическое осаждение металлов и сплавов.

Гальванотехника (гальваника) – отрасль электрохимии, занимающаяся нанесением металлических покрытий на изделия с использованием электрохимических реакций. Покрытие образуется путем восстановления ионов (принятия ими электронов) осаждаемого металла из электролита при пропускании через него тока.

Катод – в гальванотехнике — отрицательный электрод, на котором происходит восстановление (принятие электронов) ионов осаждаемого металла и образование покрытия. Катод – это непосредственно покрываемые изделия (кроме процесса анодирования).

Оксидирование – получение оксидных покрытий на металлических изделиях, в основном из стали, алюминия, титана. Оксидирование может быть выполнено электрохимически (на аноде под током — анодирование), химически (в растворе без тока), термически (например, воронение стали на воздухе под действие высокой температуры).

Отходы – нецелевые продукты, образованные в ходе производства за счет несовершенства технологии, которые невозможно более использовать в данном техпроцессе.

Катодная плотность тока – отношение тока, протекающего через электролизер к площади катода.

Себестоимость покрытия – себестоимость покрытия складывается из затрат на все технологические операции плюс затраты на электроэнергию, воду, переработку стоков, заработную плату персонала и другие, менее затратные статьи. Нанесение покрытия – процесс достаточно сложный и дорогостоящий, учитывая, что под каждый вид покрытия требуется отдельная технологическая линия, состоящая иногда из двадцати ванн, включая промывочные.

Технологические операции – основными технологическими операциями в гальваностегии являются: механическая подготовка, обезжиривание, травление, декапирование, электролиз, сушка. Дополнительно могут быть проведены и другие операции – отжиг, пассивация и т.д. Между операциями проводится промывка. Первые четыре операции – подготовка поверхности, т.е. удаление с нее механических, органических, оксидных загрязнений. При этом травлением удаляются толстые оксидные слои, а декапированием (активированием) – тонкие, непосредственно перед электролизом (нанесением покрытия). Электролиз при химическом нанесении покрытия заменяется на безтоковое осаждение из специального раствора, содержащего соль металла, восстановитель и добавки.

Электрод (в гальванотехнике) – твердый электропроводный элемент электрохимической системы, на который подается внешнее напряжение от выпрямителя. Электроды делятся на катоды и аноды.

Электролит – раствор, проводящий электрический ток за счет ионной проводимости. В гальванике электролит – раствор, из которого осаждаются металлические и неметаллические покрытия. Электролит в гальванотехнике содержит соль осаждаемого металла (кроме электролитов анодирования и хромирования) и добавки – буферные (для регулирования водородного показателя — рН), блескообразующие, фоновые (для увеличения электропроводности раствора).

Электрохимия – область химии, а точнее, физической химии, занимающаяся изучением процессов на границе электрод/электролит, в том числе при прохождении через нее тока от внешнего источника.

 

Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО «НПП Электрохимия» Любое копирование без прямой ссылки на сайт www.zctc.ru преследуется по закону. Текст статьи обработан сервисом Яндекс «Оригинальные тексты»

Гальваническое покрытие золотом: суть процесса, состав электролита

Золочение металла – популярная процедура, позволяющая придать различным изделиям свойства, которыми обладает благородный металл. Нанесение покрытия «под золото» позволяет получить отличную вещь при значительно меньших затратах, чем при покупке настоящего украшения. Кроме того, технология гальванического покрытия золотом исключает окисление металлов, поверхностный слой не боится влаги, не вступает в реакцию с химически активными веществами. Позолота также позволяет улучшить качество припоя, что важно при изготовлении микросхем.

Какие металлы и сплавы поддаются золочению

Золочение металлических поверхностей используется в различных областях, но наиболее часто:

• в промышленности для создания технических покрытий, устойчивых к химическому воздействию;
• в ювелирном деле, при декорировании поверхностей из черных и цветных металлов, нержавеющей стали.

Нанесение гальванического покрытия применяется для создания бижутерии. Для изготовления позолоченных изделий вещи из дешевых металлов покрываются тонким слоем золота. Такие «предметы роскоши» продаются по доступной цене, но смотрятся на уровне настоящих золотых. Технология гальванического золочения используется для браслетов, цепочек, колье, очков. Изделия выглядят изысканно и респектабельно.

Не менее распространена гальваническая обработка и более ценных металлов, например, золочение серебра или платины. Покрытая специальным составом бижутерия не приводит к появлению аллергии и раздражения кожи. Но такие изделия часто могут стоить на уровне высокопробных серебряных предметов.

Для придания требуемых свойств отдельным участкам поверхностей предметы либо украшения могут подвергаться гальваническому золочению частично. В ювелирном деле так создают уникальные вещи.

Гальваническому золочению можно подвергнуть любой предмет, повысив тем самым его свойства. К примеру, сусальное золото напыляется на купола храмов, применяется в иных декоративных целях.

Методы и способы золочения металла

Качество и внешний вид покрытия зависят от используемой технологии. Наиболее распространены следующие методы нанесения золота:

• механический;
• химическое золочение с использованием активных веществ;
• гальваническое золочение.

Для каждого способа используются различные химреактивы и инструмент.

Химический метод

Химическое золочение – это нанесение на подлежащую обработке вещь хлорида золота. Для создания реагента необходимо последовательно выполнить такие действия:

1. Металл расковывается на маленькие кусочки.
2. Элементы помещаются в заранее сделанную смесь. Реагент изготавливается на основе соединения соляной (30 г) и азотной (10 г) кислот.
3. На каждый грамм напыления должно расходоваться порядка 10 мл реагента. Потому необходимо заранее приготовить нужное количество раствора.

С кислотами в быту следует обращаться осторожно, не допуская их контакта с кожей рук и слизистыми оболочками.

Смешивание ингредиентов осуществляется в фарфоровой колбе, растворение при этом может растянуться на трое суток. По завершении подготовки благородного металла он выпаривается при 80 °C до образования жидкого раствора. Для получения гомогенного состава требуемой консистенции в процессе выпаривания раствор нужно периодически взбалтывать стеклянной мешалкой.

Непосредственно для процесса подготавливается:

• отфильтрованная вода, подогретая до 60 °C;
• золотая хлорная соль – 15 г;
• натрия хлорид либо карбонат калия – 65 г.

Предметы обрабатываются после заранее выполненной подготовки. Для удаления жира рекомендуется протирание 20%-м едким натром, затем – промывка в 25%-м содовом растворе.

Предмет помещается в сделанную смесь, и спустя определенное время (в соответствии с родом металла) поверхность превращается в позолоченную. После естественной просушки предмет протирается мягкой сухой тряпицей. Поверхность до появления блеска отполировывается шерстяным лоскутком.

Механические методы золочения

Золочение придает изделию определенные свойства, делающие его эстетически привлекательным и стойким к влиянию окружающей среды.

Обработка механическим способом выполняется нечасто, потому как добиться получения однородного поверхностного слоя нелегко. Данная технология отличается такими особенностями:

1. Необходимо применение особой пасты, изготавливающейся в специальной лаборатории или самостоятельно. Для различных изделий ингредиенты пасты могут значительно отличаться.
2. Нанесенное механическим методом в бытовых условиях покрытие в отличие от гальванического обладает малой толщиной. Потому такие изделия не смогут долго прослужить.
3. Наиболее распространены растворы на основе винного камня, желтой соли кровяной.
4. Для образования однородного состава кашеобразной формы, втираемого в поверхность изделия шерстяным лоскутом, вещество тщательно перемешивается.
5. Перед нанесением позолоты требуется обезжирить поверхность.
6. Нанесение пасты выполняется одним слоем с равномерным распределением золотой смеси. При втирании необходимо исключить контакт вещества с кожей рук.

Механическое золочение в отличие от гальванического – процесс сложный, применяемый в бытовых условиях лишь для отдельных частей предметов. Другие способы предусматривают полное погружение подлежащей обработке детали в специальный раствор.

Гальваническое золочение металлов

Покрытие позолотой достаточной толщины и качества получается при использовании особой технологии, предусматривающей опускание вещи в электролитический состав. Гальванический метод предназначен для обработки изделий практически любых размеров, по сути представляет собой один из видов электрохимических реакций.

Необходимо учесть, что состав гальванического раствора влияет на приобретаемый поверхностью оттенок.

На дому электролитический раствор для создания гальванической позолоты изготавливается в такой последовательности:

• в отфильтрованную воду объемом 0,7 л вносится 60 г фосфорнокислого натра;
• для растворения 2,5 г хлорного золота добавляется 0,15 л воды;
• в 150 мл жидкости растворяются 1 г цианида калия и 10 г сернистокислого натрия.

При золочении гальваническим методом с ингредиентами, применяемыми для изготовления смеси, нужно обращаться осторожно, не допуская их пролива, попадания на кожный покров, глаза, слизистые.

Гальванический способ подразумевает нагревание раствора до 60 °C. Для электролитического истощения и запуска реакций устанавливается анод, сокращающий продолжительность работы и повышающий эффективность гальванического метода.

Позолота вещей в этих растворах гальваническим методом занимает порядка 15 часов, на поверхности образуется матовая золотая пленка.

Приготовление состава для золочения в домашних условиях

Раствор для самостоятельного химического либо гальванического золочения следует готовить с особой внимательностью. Это обусловлено тем, что при смешивании используемые вещества вступают в реакцию, приводящую к образованию небезопасных для здоровья испарений.

При изготовлении раствора для золочения требуется применение таких ингредиентов:

• хлорного золота;
• соли поваренной;
• цианида калия;
• очищенной воды;
• соды.

Такой раствор предназначен преимущественного для обработки черных металлов. Для серебряных поверхностей требуется изготовление смеси для золочения в домашних условиях с иными ингредиентами:

• золота хлорного;
• калия карбоната;
• соли пищевой;
• желтой кровяной соли.

Подлежащая гальванической отделке вещь заранее прокаливается. Поверхность сперва протравливается жидкой серной кислотой, позже – азотной. Далее серная, азотная и соляная кислоты сливаются в единую смесь, играющую роль электролита, в образованный состав на мгновение опускается предмет.

После воздействия смеси кислот предмет омывается водой и ненадолго помещается в ртуть. Далее вновь осуществляется опускание в воду, в ней вещь выдерживается в течение 30 секунд.

Затем вещь помещается в состав для гальванического золочения, выдерживается необходимое время и промывается водой. Сушка осуществляется на древесных опилках.

А вы пробовали выполнять золочение металлических предметов в домашних условиях? Какой метод вы использовали: гальванический, механический либо химический? Поделитесь, пожалуйста, полученным опытом в комментариях.