В чем состоит сущность промышленных гальванических процессов

Гальваника и гальваническое покрытие: оборудование, методы, процесс, технология

Содержание статьи:

Гальваника появилась несколько веков назад как альтернатива дорогим материалам. А также как способ получить свойства конкретного металла, если из него невозможно сделать изделие с хорошими механическими свойствами.

Гальваническое покрытие– это нанесенный химическим или электрохимическим способом слой металла или неметалла.

Понятие «гальваника» обозначает способ обработки, сам процесс этой обработки и строгую последовательность действий, приводящую к результату.

Весь выше обозначенный процесс обработки, а именно гальванику можно осуществить с приложением электрического тока, но существуют случаи, когда он возможен без приложения электрического поля.

Гальванический метод обработки металлических поверхностей активно применяют сегодня в различных отраслях производства. Таким способом можно наносить на детали и целые изделия тончайший слой декоративного или защитного гальванического покрытия. Подобные технологии активно применяются научно-производственным предприятием «6 микрон» в Москве.ООО «6 микрон» — это научно-производственная компания, работающая в области гальваники (электрохимического и химического нанесения металлов).Гальваника – раздел электрохимии, который изучает процессы осаждения металлов на определенной поверхности. Так проводят золочение, серебрение, родирование металлов для придания им красоты, долговечности, износостойкости и других необходимых изделию свойств.
Чтобы понять преимущества процесса гальваники, необходимо ознакомиться с технологическими особенностями применения гальванических ванн, спецификой подбора электролитов для каждого типа поверхности, расчетом толщины осаждаемого металла.

Назначение гальванического метода

Гальванику металла на поверхности используют для придания им свойств конкретного материала (серебро, золото, никель и т.д.). Либо если из этого материала невозможно изготовить предмет, а также если цена будет неоправданно высока.

Например, нанесение хрома придает твердость и антикоррозионные свойства простой стали. Эта технология широко применялась для покрытия деталей и механизмов станков. Хром кроме твердости, дает зеркальный блеск, и обеспечивает хорошую защиту от коррозии. Хром твердый, но хрупкий металл, и изготовление из него деталей и предметов не возможно. Нанесение его на поверхность гальваникой хорошая тому альтернатива, а также возможность использовать свойства хрома в обиходе.

Процесс гальваники проводят в специальных ваннах. Туда заливается электролит, содержащий соли того металла, который осаждается на поверхности обрабатываемой детали. По сравнению с прочими методами, технология гальваники имеет преимущества. При применении, например, пульверизатора или иных приспособлений для распыления (очень многие организации выдают такой метод металлизации за гальванику) невозможно добиться идеально ровного покрытия, качественной адгезии и получить на поверхности свойства металла. Обычно путем распыления наносят непроводящий полимерный слой, проще говоря, краску, либо тонкий серебряный слой (реакция серебряного зеркала см. школьную программу), а сверху прозрачный или калорированный лак. Процесс гальваники позволяет получать равномерное, плотное, хорошо адгезированное покрытие, обладающее всеми свойствами осажденного металла.

Суть технологического процесса

Гальванику применяют для получения толстых технических и тонких декоративных слоев металла. Функции гальваники определяются не слоем, который наносят на поверхность, а его характеристиками: толщиной, подслойкой, подготовкой (травление, полировка).

Метод гальваники достаточно прост:

1. Обрабатываемая деталь тщательно осматривается на предмет имеющихся покрытий и состояния поверхности.
2. Проводятся процедуры обезжиривания, травления и активации поверхности детали.
3. Подбирается состав жидкого электролита, в который будет погружено изделие.
4. В специальную ванну, к которой подсоединено один или два анода, заливается электролит.
5. В нее опускается деталь, подсоединенная к катоду.
6. Запускается электрический ток.
7. Под его воздействием частицы солей металла направляются к отрицательно заряженному изделию.
8. На всей поверхности изделия тонким равномерным слоем оседает металл.
9. После завершения гальванического процесса прекращается подача электрического тока, изделие извлекается, тщательно промывается и сушится, при необходимости дополнительно обрабатывается.

Технология гальваники несложная, но требует наличия специального оборудования, достаточной квалификации исполнителей.

Гальванический метод используют для придания механизмам, контактным группам или поверхностям, свойств наносимого металла. Например, нанесение драгоценных металлов (золото, палладий, родий) на электрические контакты, используют для придания химической стойкости, а также сохранения постоянного сопротивления. При этом видовые характеристики не важны. Конечно, необходимо соблюдать заданную зернистость покрытия, но эта проблема появляется на толщине нанесения металла более 20 микрон. Толстая гальваника дает высокую износостойкость и беспористые металлы, значит реакционные свойства основного материала можно не принимать в расчет.

Технические покрытия гальваникой Никелем делают для агрегатов, предметов которые испытывают на себе постоянное механическое воздействие. Никель — твердый недорогой металл. Его наносят на стальные изделия, которым требуется защита от коррозии.

Часто встречаются покрытия-смазки, при нанесении которых не столько учитываются химические характеристки самого металла, сколько необходимо обеспечить, например, плотную притирку деталей, но по какой-то причине нельзя использовать смазочные материалы. Это оловянные, свинцовые, индиевые покрытия. В данных случаях толщина нанесения лежит в пределах от 30 до 50 микрон.

Наша организация — ООО «6 микрон» оказывает услуги по нанесению технических покрытий, оборонным предприятиям, предприятиям космической, авиационной отрасли, электронной промышленности.

Часты случаи, когда металлы наносятся только в декоративных целях или для придания цвета (золото, серебро и т.д.), без запросов по твердости или плотности.

Гальванический метод

Гальванический метод нанесения покрытий применяется в следующих отраслях деятельности:

• Обработка изделий от коррозии;
• Покрытие деталей и узлов сложных станков, оборудования;
• Обработка бижутерии и ювелирных украшений;
• Обеспечение паяемости и смачиваемости поверхности деталей;
• Придание антиокислительных и декоративных свойств поверхности (в основном, драгоценные покрытия).

Если в сфере машиностроения, автомобилестроения, производства металлоконструкций требуются большие промышленные гальванические ванны, то при производстве и гальванике ювелирных украшений и контактных групп используют компактное оборудование.

Ювелирные предприятия составляют число постоянных клиентов нашей организации. Производство украшений из драгоценных металлов и ювелирных сплавов периодически требует нанесения защитного или декоративного слоя гальваники на поверхность. Например, бижутерные сплавы, покрытые слоем настоящего золота в несколько раз вырастают в цене, при этом себестоимость украшений сравнительно невысока. Этим часто пользуются владельцы громких имен, выпуская коллекции бижутерии в золотом или родиевом покрытии при том что цена покрытых сережек часто сравнима с ценой на серьги сделанные из чистого золота.

Требования к электролитам и результату обработки на ювелирном предприятии очень высоки: необходимо выдерживать класс поверхности, оттенок нанесенного металла, толщину его нанесения. Обычно в ювелирных, а также декоративных целях толщина нанесения не превышает 2 микрометров, поэтому перечисленные требования выполнимы.

В сфере нанесения декоративных покрытий на ювелирные украшения, ООО «6 микрон» сотрудничает с заводами из Московской области, Санкт-Петербурга, Костромы, Калининградской области, а также других субъектов Российской Федерации.

Для нашей организации обширная область деятельности – нанесение гальваники на сувениры, подарки, предметы обихода. Подарить сувенир, покрытый золотом или серебром, сделать гальванику старинных часов, восстановить ее на антикварной посуде – все это наши ежедневные услуги. Например, в подарок строителю делают золотую каску, а хоккеисту – золотую шайбу. Список идей тут ограничивается только человеческой фантазией. Любую вещь можно обработать гальваническим золотом — получить оригинальный сувенир или памятный подарок. Золочение выполняется только золотом пробы 999. Гальваника единственный способ нанесения настоящего золота или серебра.

Также, клиенты обращаются к нам с целью получения красивого химически стойкого покрытия сантехники – смесителей, кнопок, рычагов, вентилей.

Последние 5 лет гальванику также часто применяют для золочения украшений из настоящих древесных листиков, цветов, веточек. В недавнее время эта идея стала популярна и запросы на такую работу поступают все чаще.

Предварительный осмотр детали

Перед началом работ эксперт проведет предварительное обследование, оценивая размер, форму, геометрию изделия, наличие декоративных элементов, гравировки, рельефных деталей. Состав металла тоже важен.

На основе полученных сведений подбирается состав электролита. С заказчиком заранее оговаривается точная толщина гальванического слоя. Чем толще будет покрытие, тем дольше оно прослужит, тем значительнее расходы на обработку и, следовательно, выше стоимость работы.

При необходимости металл дополнительно обезжиривается и чистится. Полировка возможна только в небольшом объеме и только на простых деталях. Если необходимо получить зеркальное покрытие на изделии, нужно предварительно его отполировать у ювелира или самостоятельно. Только таким способом можно получить идеально ровное гальваническое покрытие. Целостность изделия при нанесении гальванического покрытия не нарушается. Если деталь сложная, то обязательно требуется разборка на отдельные детали до процесса гальваники.

Часто до начала самого процесса нанесения металла требуется провести предварительную механическую её обработку. Это необходимо, так как наносимый металл полностью сохраняет структуру поверхности, которая была до обработки. Поэтому если нужно проводить полную реставрацию поверхности, заранее оговариваются дефекты, уточняем что можно поправить, а что останется после обработки.

Тщательность механической обработки поверхности зависит от глубины дефектов (царапин, ударов, шлифовки, коррозионных каверн и т.д.). Механическая обработка (от грубой к тонкой обработке):

• пескоструйная обработка;
• шлифовка;
• крацовка;
• полировка.

После механической обработки приступают непосредственно к самому нанесению металла на поверхность, то есть непосредственно к электрохимии. Технологическая карта гальванического процесса пишется в зависимости от исходного материала и финишного покрытия.

Большое значение имеет последовательность действий и время между ваннами. Всю линейку гальваники необходимо пройти без длительных перерывов.

Подготовка электролита для гальваники

Состав электролита подбирают индивидуально. Эксперты учитывают следующие особенности:

• тип формируемого покрытия;
• его толщина;
• материал обрабатываемого изделия.

Для каждого изделия, попадающего на гальваническое производство состав раствора индивидуален, или даже разрабатывается новая рецептура.

Присоединение электродов

К ванне и изделию подсоединяют электроды для запуска электрического тока. Положительная клемма подключена к анодам, а обрабатываемая деталь – к отрицательной клемме. После запуска гальванической системы через электролит проходит электрический ток, поэтому катионы металла налипают на поверхность отрицательно заряженного изделия. Металл, который содержится в электролите, ровным однородным слоем оседает на детали. Два анода применяют, чтобы обработать поверхность с обеих сторон одновременно. Это очень упрощенная, но верная схема гальванического процесса.

Гальванический процесс

Система запускается через источник постоянного тока с регулировкой уровня входящего напряжения или тока. Чем дольше длится воздействие электрического тока на электролит и изделие, тем толще становится слой защитного покрытия. Иногда деталь обрабатывают несколько раз, в зависимости от конкретной технологии и конечной задачи от клиента.

Важна температура электролита. Иногда используется дополнительное нагревательное устройство, которое погружается в гальваническую ванну или находится вне ее.

Строгие требования предъявляют к помещению, где проходит обработка. Обязательное условие – эффективная вентиляция, проточная вода и пожарная безопасность. Работы проходят в лабораториях компании «6 микрон», которые специально оборудованы для выполнения таких заданий. Здесь созданы оптимальные микроклиматические условия, поддерживается требуемая температура и влажность воздуха. Эксперты работают в специальных защитных костюмах. Технология гальваники металла досконально изучена представителями научно-производственного предприятия.

Стадии процесса гальваники

• • химическая гальваническая очисткаХимическая очистка проводится для удаления остатков полировальных паст, масел, жира с пальцев рук и т.д. Операция очистки проводится химическим, либо электрохимическим способом. Выбор способа очистки зависит в основном от формы детали. Простые формы обрабатывают под током, сложные формы с большими внутренними полостями, отверстиями и вогнутыми поверхностями обрабатываются химически.Главный показатель правильно проведенной очистки – полная смачиваемость поверхности. Плохая очистка поверхности самая значимая ошибка гальванических процессов.
  • травлениеПроцедура травления проводится для улучшения адгезии к поверхности металла. Травление также проводится как химическим, так и электрохимическим способом.Процедуру травления не применяют для зеркальных поверхностей, так как по классу поверхности деталь после травления будет хуже, чем была изначально. Гальваника в некоторых случаях компенсирует травление, но это скорее исключение, чем правило.
  • нанесение подслойной гальваники

  Гальваника работает по строгим законам и требует соблюдать очередь нанесения. Так, например, медь и золото необходимо разделять слоем никеля во избежание диффузионных процессов золота в медь. Кроме того, данные подслойки требуются для повышения блеска самой поверхности, повышения адгезии и наращивания габаритных размеров детали.

  Линейка различных подслоев часто представляет из себя так называемый классический гальванический пирог, состоящий, например, из таких прослоек как никель-медь-никель.

  Во многих случаях эта универсальная схема требует корректировки и доработки.

  На производствах технологические карты расписываются для каждого процесса индивидуально, с указанием рабочих режимов, временем выдержки и последовательностью операций.

  Получение новых изделий требует разработки индивидуальной технологической карты. В этом заключается основная сложность небольшого гальванического производства – разноплановые изделия требуют ежедневной работы по настройке процесса.

  Исправление ошибок в 90 процентах случаев подразумевает полную очистку от некачественно нанесенных элементов. Причем чаще всего это приходится делать механически, химический способ снятия имеет в гальванике ограниченное применение.

  • нанесение финишного гальванического покрытияЗаключительное нанесение металла осуществляется только на полностью подготовленную, чистую, не окисленную наружность изделия.Гальваника в целом и финишное покрытие в частности, не улучшает класс механической обработки. Если после нанесения всех подготовительных покрытий деталь не выглядит качественной (не блестящая, имеются дефекты покрытия или исходной поверхности), то нет смысла наносить финишное покрытие. Не принятие во внимание данного факта одна из самых частых ошибок начинающего мастера гальваника.Заданная в техническом задании толщина нанесения металла на поверхность (3 мкм, 6 мкм, 20 мкм) относится как раз к финишному покрытию. Именно она обеспечивает его износостойкость. Подслойки же могут быть любой толщины, если нет строгих требований к ним.Перед нанесением финишной гальваники требуется тщательная промывка изделия от остатков подслойных элементов (электролитов). Промывку осуществляют проточной горячей, а затем холодной водой, а после дополнительно промывают в дистиллированной воде. Последняя нужна чтобы не позволить проточной воде попасть в электролиты драгоценных металлов, ведь хлориды, соли тяжелых металлов, сульфаты – губительны для серебряного и золотого электролита.Накопление примесей в драгоценных металлах нельзя допускать. Испорченные же электролиты подлежат длительной проработке, либо утилизации.На этом этапе гальваника окончена, но часто требуется провести и дополнительную доработку.
  • сопутствующие операции.Иногда финишное покрытие – это последняя стадия гальванического процесса, но часто это не так.Пример: после нанесения финишного гальванического серебрения требуется обязательное крацевание поверхности. Это делают вручную, любо используются «галтовочные барабаны». Если предусмотрена такая постобработка, серебро (или другой металл) наносят на 2-5 мкм больше, чем требуется изначально, и учитывают возможные потери.Постобработка полировкой применяется редко, так как при этом удаляется значительный слой нанесенного металла. Именно поэтому для получения гладкой поверхности требуется предварительная полировка и подготовка, до всех гальванических операций.

  Гальванические технологии

  В гальванике широко распространен метод гальванопластки. При этом изделие, погружаемое в гальваническую ванну, выступает в роли негатива, то есть покрытие растет не на рабочей стороне изделия а на задней, обратной стороне. На форму из непроводящего материалы осаждается слой металла, чаще всего это медь.
  Толщина меди может достигать 2 мм, обычно такого запаса по прочности не требуется и в среднем, в гальванопластике растят покрытия до 1 мм. После отделения матрицы от созданного слоя получают его точную копию. Таким способом создают точные копии окладов, медали, панно, декоративные элементы.

  Самостоятельный гальванический процесс

  Гальваника своими руками в домашних условиях — очень сложная процедура. Категорически запрещено пытаться собрать гальваническую ванну у себя дома самостоятельно, запустить систему.

  Малейшие ошибки в подборе электролита, выборе оптимального напряжения сети приведут к негативным последствиям. Кроме того, это небезопасно. Обратитесь к экспертам электрохимических технологий, которые качественно выполнят работы или обучат клиентов работе со сложным оборудованием.

  Оценка результата

  По завершении обработки эксперты оценивают итоговый результат. Если работы по гальванике проводят профессионалы, сомневаться в высоком качестве покрытия не стоит. С использованием точных инструментов оценивается толщина нанесенного слоя металла, равномерность покрытия, прочие критерии.

  Обратиться по вопросу гальваники могут физические или юридические лица. Любая идея клиента будет передана на рассмотрение нашим технологам!

  Технологи ООО «6 микрон» имеют большой опыт в области гальваники и подготовительных этапов. Нанесение покрытия возможно, как по строгому заданию, так и по простому словесному описанию. Гальваника – это наш профиль!

  Гордиенко Анастасия Вадимовна
  Автор материалов
  Должность: главный технолог ООО «6 микрон»
  Образование: высшее
  Опыт работы в гальванике: 13 лет

  При оформлении заказа онлайн скидка 10 %!

  Наш приоритет — индивидуальный подход к каждому заказу и качество выполняемых работ!

  Гальваника и гальваническое покрытие: оборудование, виды, назначение

  Гальваника как технология обработки металлических изделий представляет собой электрохимический процесс, участниками которого являются обрабатываемая деталь, электролит, два электрода и электрический ток. Электролит – это токопроводящее жидкое вещество, из которого в результате прохождения через него электрического тока выделяются молекулы металла, оседающие на поверхности обрабатываемого изделия и образующие на ней тонкую пленку. Гальванические покрытия, чем они и примечательны, формируются не простым нанесением слоя металла на обрабатываемую поверхность, а в результате проникновения его молекул в поверхностный слой детали.

  

  Гальваника является надежным способом получения защитного или декоративного покрытия на металлических изделиях

  В чем заключается суть гальванического процесса

  Чтобы разобраться в том, что такое гальваника, важно понять сущность такого электрохимического процесса. Гальваническая обработка изделия, в процессе которой на его поверхности формируется тонкий металлический слой, может быть разбита на несколько основных этапов:

  • приготовление электролитического раствора, состав которого подбирается в каждом конкретном случае;
  • погружение в электролитический раствор двух анодов, подключаемых к плюсовому контакту источника постоянного тока;
  • погружение в раствор для гальванизации обрабатываемого изделия, расположение его между анодами и подключение к минусовому контакту источника электрического тока (таким образом, обрабатываемое изделие будет выступать в роли катода);
  • замыкание сформированной электрической цепи.

  

  Схема гальванической ванны

  Гальванические процессы, начинающие протекать в такой электрической цепи, заключаются в том, что положительно заряженные частицы наносимого металла, содержащиеся в растворе электролита, под воздействием электрического тока начинают стремиться к отрицательно заряженному катоду-изделию, оседая на его поверхности и формируя на ней тонкую металлическую пленку.

  Цели выполнения

  Наносить гальванические покрытия на поверхность металла можно с различными целями. Например, чтобы выполнить гальваническое хромирование, обрабатываемую поверхность надо покрыть слоем никеля. В основном же гальванические покрытия наносятся для того, чтобы улучшить защитные свойства и декоративные характеристики изделий. Используется гальваника и для создания точных копий деталей, отличающихся даже очень высокой сложностью рельефа. В таких случаях данный процесс называют гальванопластикой.

  Широко распространен метод цинкования черных металлов с помощью гальваники. Он позволяет сформировать на их поверхности слой цинка, отличающийся исключительно высокой устойчивостью к коррозии. Металлические изделия, обработанные по данной технологии, могут очень длительное время эксплуатироваться в условиях повышенной влажности, находиться в постоянном контакте с пресной и соленой водой, не утрачивая при этом своих изначальных характеристик. При помощи цинкования, в частности, обрабатывают трубопрокатную продукцию, различные емкости, элементы кровельных, строительных и опорных конструкций. За счет цинкования металл получает не только барьерную, но и электрохимическую защиту.

  

  Оцинковка кузова автомобиля в гальванической ванне

  Если при помощи цинкования повышают только коррозионную устойчивость металла, то гальваническое покрытие хромом позволяет не только решить эту важную задачу, но и сделать поверхность обрабатываемой детали более твердой и износоустойчивой, а также повысить ее декоративную привлекательность. Этим же целям служат гальванические покрытия из никеля.

  Ювелирное дело – еще одна сфера, где гальванике отведена особая роль. Гальванирование в данном случае применяется для того, чтобы улучшить декоративные характеристики обрабатываемых изделий. Гальванический процесс используется для нанесения на ювелирное изделие слоя золота или серебра, реставрации поверхности, утратившей свою привлекательность с течением времени. Примечательно, что золочению с помощью гальваники подвергают даже изделия из золота, что позволяет почти в два раза увеличить твердость их поверхностного слоя. Кроме того, такая пленка, нанесенная на золотое изделие, как будто подсвечивает его, делает ярче и красивее.

  Оборудование и материалы

  Нанесение гальванических покрытий на различные металлы требует использования соответствующего оборудования и расходных материалов. Для хромирования, цинкования, а также для покрытия обрабатываемых деталей другими металлами используется однотипное гальваническое оборудование. Различия при выполнении таких процессов будут заключаться только в составе используемого электролита, его температуре и других режимах выполнения обработки.

  Обработка металла методом гальваники выполняется с использованием такого оборудования, как:

  • гальванические ванны, в которые заливается электролитический раствор, помещаются аноды и обрабатываемое изделие;
  • источник постоянного тока, оснащенный регулятором выходного напряжения;
  • нагревательное устройство, при помощи которого электролитический раствор доводят до требуемой рабочей температуры.

  

  Гальваническая ванна с механизмом покачивания

  Для выполнения гальваники также необходимы анодные пластины, которые могут быть изготовлены из различных металлов. Назначение таких пластин состоит не только в подаче электрического тока в электролит, а также в равномерном распределении тока по поверхности обрабатываемого изделия, но и в том, чтобы восполнять убыль наносимого на деталь металла, активно расходуемого из состава электролита.

  Различные виды гальванических покрытий наносятся с использованием электролитических растворов с разным химическим составом. Для приготовления таких растворов применяются опасные химические вещества, поэтому храниться они должны в герметичных стеклянных емкостях с притертыми крышками. Все химические реагенты, из которых готовится электролитический раствор для гальваники, должны отмеряться в точных количествах, поэтому для выполнения такой процедуры необходимо использовать электронные весы.

  

  Ручная линия гальванопластики драгоценных металлов

  Любая линия для выполнения гальваники металлов или простейшее гальваническое оборудование должны устанавливаться в помещениях, оснащенных эффективной вентиляционной системой. Необходимо также очень ответственно отнестись к личной безопасности специалиста, обслуживающего оборудование для гальваники. Все работы, связанные с гальваникой, надо выполнять в респираторе и защитных очках, в плотных резиновых перчатках, клеенчатом фартуке и обуви, способной защитить кожу ног от ожогов. Если этот процесс выполняется в домашних условиях, при этом вы еще в полной мере не знаете, что такое гальванизация, то следует заранее внимательно изучить специальную литературу или посмотреть обучающее видео на эту тему.

  Краткая история развития и преимущества гальваники

  Датой разработки метода гальванического осаждения (вернее, одной из его разновидностей – гальванопластики) считается 1838-й год, когда его изобрел известный ученый Борис Якоби. После разработки данной технологии ученый начал активно внедрять ее в различные производственные процессы, благодаря чему ее и стали использовать монетные дворы и предприятия, занимающиеся производством типографского оборудования, а также специалисты художественных ремесел.

  

  В средние века гальваническая ванна использовалась для съемки копий медалей, которые опускались в раствор в качестве катода (m)

  Свое название гальваника получила не в честь изобретателя данной технологии – Бориса Якоби, а в честь итальянского ученого Луиджи Гальвани, который начал применять метод электрохимической обработки изделий практически одновременно с Якоби.

  К наиболее значимым преимуществам покрытия изделий слоем металла при помощи гальваники можно отнести следующие.

  • Гальванические покрытия могут без проблем наноситься на детали, отличающиеся даже очень сложной конфигурацией.
  • Формируемое при помощи данной технологии покрытие отличается высокой плотностью и равномерностью толщины.
  • Покрытие, нанесенное методом гальваники, характеризуется отличной адгезией с обработанной поверхностью.
  • Защитные и декоративные характеристики выполненных с помощью гальваники покрытий, если они сформированы в строгом соответствии с технологическими требованиями, находятся на самом высоком уровне.
  • Толщину наносимого с помощью гальваники слоя металла можно легко регулировать.

  

  Технология гальванопластики настолько доступна, что позволяет самостоятельно создавать установки, вполне конкурирующие с заводскими моделями

  С термином «гальваника» можно столкнуться не только в различных отраслях промышленности и ювелирном деле, но и в косметологии. Процесс, который подразумевается под таким названием косметологической процедуры, сложно назвать гальваникой в полном смысле слова, тем не менее термин прижился, и гальваническая чистка кожи лица пользуется большой популярностью в наше время. При выполнении такой чистки на кожу воздействуют токами малой мощности, благодаря чему жиры, скопившиеся в ее глубинных слоях, разжижаются и легко выходят через поры.

  Гальваника

  Гальваника подходит для улучшения внешнего вида и защиты изделий от механических повреждений, влаги, других неблагоприятных внешних воздействий. При правильной подготовке технологию не слишком сложно воспроизвести без ошибок в домашних условиях.

  

  Суть гальванического процесса

  При пропускании постоянного тока через жидкость ионы с отрицательным (положительным) зарядом притягиваются к аноду и катоду, соответственно. При соответствующем составе раствора можно организовать формирование слоя из меди, цинка, других материалов на поверхности электродов. Этот процесс называют гальванированием. Его используют для создания защитных и декоративных поверхностей на обрабатываемых изделиях.

  Что такое процесс гальванизации

  Выяснив, что такое гальваника, можно приступить к изучению важных подробностей. Если для осаждения используют катод, то анод подбирают из соответствующего материала. Принцип действия – постепенное разрушение для восполнения убыли в растворе рабочих ингредиентов.

  Состав среды приходится подбирать так, чтобы минимизировать (исключить полностью) ухудшение качества покрытия из-за наличия определенных примесей. Также надо учесть следующие факторы:

  • для увеличения эффективности полезных физических и химических процессов пригодится повышение температуры;
  • понадобится достаточно мощный источник постоянного тока;
  • чтобы не выполнять некоторые действия вручную, нужны средства контроля и автоматики.

  Важно! Так как предполагается организовать производство в домашних условиях, необходимо особое внимание уделить вопросам безопасности.

  Цели гальванического покрытия металла

  Что это такое гальваника для бытового применения? Теоретически не слишком сложно найти специализированное предприятие, заключить договор, получить готовое изделие с официальными гарантиями. Однако практическое воплощение подобных идей сопряжено с разными трудностями:

  • оплатой услуг и потерями времени;
  • отсутствием хороших специалистов или соответствующих производств поблизости;
  • нежеланием исполнителей для выполнения сравнительно небольшого объема работ перенастраивать имеющееся оборудование.

  Только самому можно создать уникальное гальванопокрытие с особыми характеристиками. Технология открывает широкие возможности для индивидуального творчества. Как станет понятно после изучения представленных в публикации данных, технологию получится воспроизвести качественно без чрезмерных затрат.

  

  Фотография наглядно демонстрирует отличное качество обработки мельчайших деталей и труднодоступных участков. Кроме улучшения эстетических параметров, металлогальваника помогает создать на изоляторе слой с низким электрическим сопротивлением.

  Нержавейка стоит дорого. Вместо нее повышают стойкость изделий при повышенной влажности с помощью меднения. Технология подходит для изготовления эффектных ювелирных украшений, декоративных и функциональных элементов мебели. С ее помощью упрочняют миниатюрные детали, обеспечивают химическую нейтральность.

  

  Оборудование для гальваники

  Не надо «отбирать хлеб» у владельцев профессиональных салонов красоты. Соответствующие методики выполнять приходится особенно аккуратно, чтобы не нанести вред здоровью. Однако любой обычный человек в состоянии подготовить качественный набор оборудования для решения технических задач.

  Главный компонент – надежный и достаточно мощный источник постоянного тока. Пригодятся регулировки в нужном диапазоне напряжения (1-12,5 вольт) и тока (до 50-60 А) с встроенным индикатором измерительного прибора. Значения необходимых электрических параметров подбирают после определения с рабочими настройками технологических операций.

  Емкость с подходящими габаритами выбирают из химически нейтрального материала. Подойдет термостойкий пластик. Однако лучше применить стекло с учетом следующих преимуществ:

  • длительное сохранение потребительских свойств;
  • прочность, устойчивость к высоким температурам;
  • простота очистки.

  

  Как видно на фото, электроды можно закрепить на стенках. Применение «крокодилов» ускоряет подключение. Для нагрева до нужной температуры пригодится электроплитка с плавной регулировкой мощности. Весы нужны для точной подготовки смеси.

  Виды основных гальванических покрытий

  Популярной гальванизацией металла является медирование. Привлекают дешевизна исходных ингредиентов, быстрота создания слоя. Электролит создают на основе медного купороса. Созданный слой обладает хорошей электропроводностью. Несложно приобрести электрод из такого металла по разумной цене.

  Также используют покрытие:

  • золотом;
  • серебром;
  • хромом;
  • никелем;
  • цинком;
  • оловом.

  Многослойные комбинации применяют для получения особых технических и эстетических параметров. В следующих разделах будет показано, как совместное применение нескольких металлов улучшает внешний вид и другие характеристики защитно-декоративного слоя.

  Важно! Необходимо учитывать совместимость отдельных материалов. Гальваническая пара медь-алюминий не применяется. Такая комбинация активизирует процесс электрохимической коррозии. Гальванопара в данном случае образует своеобразный источник тока. Величина ЭДС такой «аккумуляторной батареи» определяет скорость разрушительных процессов.

  Отдельно следует упомянуть особенности латунирования. В отличие от иных процессов, здесь используют электролит, в котором одновременно присутствуют два главных компонента: цинк и медь. Именно из них создают сплав латунь. В данном примере, с применением электрохимической обработки, тонкий слой наносят на металлическую заготовку.

  Особенности гальванического серебрения и золочения

  Ниже представлены технологии, которые отличаются сравнительно высокими затратами на расходные материалы. Для серебрения создают раствор на основе хорошо очищенной дистиллированной воды. Добавляют кальцинированную соду, калий железноцианистый и основной ингредиент – хлористое серебро.

  Поддерживают сравнительно небольшую (от +18°C до +22°C) температуру рабочей среды. Расчет по току выполняют с учетом плотности на единицу площади электрода. В данном случае хватит 0,1-0,12 А на дм кв. Подойдет анод, изготовленный из графита. Размер его должен быть больше обрабатываемого изделия.

  

  Этот электролит создают из водного раствора золота, смешанного с кислотой. Рекомендуется тщательная подготовка заготовки. Для улучшения адгезии, кроме тщательной очистки (обезжиривания), применяют погружение в азотнокислую ртуть. Чтобы уменьшить расход ингредиентов и предотвратить брак, сначала применяют меднение.

  Важно! Для безопасного использования агрессивных химических соединений необходимо интенсивное проветривание либо выполнение рабочих операций на открытом воздухе.

  Особенности гальванизации с различными металлами дома

  Ниже приведены нюансы, которые следует учитывать при воспроизведении отдельных технологий.

  Никелирование металлических изделий

  Для этого процесса применяют повышение температуры (от +24°C до +26°C) и гальванического тока до 1,2 А на дм кв., по сравнению с представленным выше серебрением. Тщательно контролируют водородный показатель. Рекомендованный диапазон pH – от 3 до 6. Прочный слой успеет образоваться за 30-40 мин.

  Покрытие медью без погружения

  Изделие из стали закрепляют в держателе, подключают к источнику постоянного тока (минус). Кисточку, сделанную из многожильного медного провода, обмакивают в электролит. Этот инструмент подключают к плюсу. Им водят по обрабатываемой части поверхности.

  Электрохимическое цинкование

  Электролит создают из следующих ингредиентов:

  • дистиллированная вода – 2 литра;
  • сернокислый аммоний – 100 г.;
  • сернокислый цинк – 400 г.;
  • натрий уксусный – 30 г.

  Обработка длительностью 30-40 минут создаст прочный слой, хорошо защищающий детали от коррозии. Этот способ дешевле, чем применение аналогичных деталей из нержавеющей стали.

  Хромирование изделий из металла

  Для надежности этот слой закрепляют на технологической подложке из никеля. Такое решение не образует гальваническую пару. Повышением температуры увеличивают блеск декоративного покрытия. Прочные покрытия получают при плотности тока более 90 А на дм кв., что сложно обеспечить в домашних условиях.

  Гальванические покрытия ГОСТ

  Для решения разных задач подходит гальваника, что это такое с точки зрения профессионалов, можно уточнить в специализированных нормативах. Необходимые сведения приведены в официальных стандартах.

  Таблица тематических ГОСТов

  Номер документа	Тематика, особенности
  9.309.-86	Создание равномерных покрытий при средней плотности тока не более 5А на дм кв.
  9.308-85	Технологии испытаний
  12.3.008-75	Правила техники безопасности
  9.005-72	Допустимые комбинации металлов, которые не образуют гальванический элемент
  9.313-89	Создание покрытий на изделиях из полимерных материалов
  9.908-85	Определение коррозийной стойкости для выбора блока гальванической развязки
  12.1.007-75	Классификация вредных веществ
  ИСО 4042	Создание гальванических покрытий на крепежных изделиях
  2789-73	Шероховатость поверхностей

  Как подготовить изделие к процедуре

  Механической обработкой удаляют окалину, заусенцы, иные дефекты. Для обезжиривания применяют мыльные растворы, спирт, ацетон. В некоторых ситуациях финишное покрытие наносят на один или несколько промежуточных слоев.

  Подготовка электролита

  Для последующего хранения подбирают тару. Подходящий вариант для «химии» – стеклянная банка с притертой крышкой. Некоторые ингредиенты придется взвешивать с точностью до сотых долей грамма, поэтому понадобятся соответствующие весы.

  Следует помнить! Продажа некоторых опасных соединений и веществ запрещена частным лицам.

  Материалы, не способные удалить чистящие химикаты

  В этом перечне приведены загрязнения, которые сложно или вовсе невозможно устранить обычными моющими средствами:

  • эпоксидная смола;
  • асфальт, битум;
  • шлак и другие дефекты сварочных работ;
  • синтетическое масло, лаки, краски, иные продукты нефтехимии;
  • толстый слой жира, стеарина, воска.

  Гальванопластика, гальваностегия, патинирование

  Гальванопластикой называют технологию копирования. Суть процессов не отличается от приведенных выше описаний. Однако адгезия снижена, чтобы упростить отделение готового изделия от заготовки.

  Гальваностегия – это улучшение механических параметров комбинированного слоя. Хром, например, предотвращает повреждение стальных изделий за счет высокой прочности.

  Патинирование применяют для изменения декоративных свойств поверхности. В частности, создают искусственно состаренный внешний вид.

  

  Гальваническая пара электродов

  Гальванические элементы – это проводники, изготовленные из разных материалов. Вторым обязательным условием для данного термина является соединение цепи для обеспечения электрического контакта и образования электродвижущей силы между контактами. Опускание таких деталей в раствор с явно выраженными щелочными (кислотными) характеристиками активизирует коррозию. Чтобы исключить быстрое разрушение, кроме пары медь-алюминий, не рекомендуются следующие комбинации:

  • титан-алюминий;
  • олово-серебро;
  • свинец-платина;
  • никель-магниевый сплав и др.

  Техника безопасности при работах

  Обязательно проверяют соответствие сети питания высокой мощности потребления. При необходимости пользуются отдельной линией, которую подключают в электрощитке к отдельному защитному автомату. Источник постоянного тока заземляют. Применяют только исправное оборудование.

  Для безопасного выполнения работ лучше использовать гараж, иное техническое помещение, площадку на открытом воздухе. Дополнительно применяют стандартные средства индивидуальной защиты:

  • резиновые перчатки;
  • респираторы, марлевые повязки;
  • прозрачные маски, очки;
  • одежду с длинными рукавами.

  История развития и преимущества гальваники

  Основой для технологии является публикация знаменитого итальянца Л. Гальвани «О силах электричества» (1779). Первая рабочая методика создана Б. Якоби в 1838 г. Уже тогда были получены хорошие практические результаты. Многовековое совершенствование процессов обеспечивает в наше время следующие преимущества:

  • высокая точность обработки даже на сложные по форме изделия;
  • возможность контроля толщины одного или нескольких слоев;
  • качественная равномерная структура покрытия;
  • хорошее сцепление с разными поверхностями;
  • отличные эстетические характеристики.

  Перечисленными плюсами можно пользоваться при правильном выполнении технологических правил. Существенное значение имеет подготовка. Достаточное внимание следует уделять выбору оборудования.

  Процессы гальванического производства

  Гальваника представляет собой особый электрохимический процесс, при котором применяется электролит, электроток, пара электродов и обрабатываемый элемент. Это уникальная технология, предназначенная для обработки изделий из металла. Электролит является жидким веществом с высокой токопроводностью, из которого под воздействием электротока выделяются частицы металлического сплава, оседающие на обрабатываемом элементе и формирующие на его поверхности защитную пленку.

  Покрытия гальванического типа создаются не банальным нанесением металлического слоя, а путем проникновения частиц внутрь поверхностных слоев элемента.

  Суть процесса

  Перед тем как вдаваться в подробности, следует выяснить суть этой электрохимической процедуры. Гальваническая обработка состоит из нескольких важных стадий:

  • изготовление раствора электролита (состав подбирается индивидуально для каждой ситуации);
  • помещение пары анодов от «плюса» источника электротока в электролит;
  • погружение в гальванический состав обрабатываемой детали, помещение ее между парой анодов и последующее подключение к «минусу» источника электротока (то есть обрабатываемый элемент становится своеобразным катодом);
  • замыкание созданной электроцепи.

  Сам процесс гальванизации базируется на том, что положительные частицы металлического сплава, присутствующие в составе электролита, под влиянием электротока стремятся к катоду-элементу, который заряжен отрицательно. Затем этот состав оседает на поверхности обрабатываемой детали и создает на ее поверхности тоненькую пленку из металла.

  

  Цели гальванического покрытия металла

  Существует целый ряд целей для нанесения гальванического покрытия. К примеру, для гальванического хромирования поверхность нужно предварительно покрыть никелем. К гальванике, как правило, обращаются с целью улучшения декоративных и защитных качеств конструкций. Эту процедуру используют и для изготовления точных копий сложных элементов. В этом случае процесс принято называть гальванопластикой.

  Широко распространена технология оцинковки металлов посредством гальваники. Она позволяет сделать на поверхности цинковое покрытие, которое характеризуется отменными антикоррозийными свойствами. Изделия из металлических сплавов, которые прошли обработку с применением этой технологии, могут долго сохранять свои свойства при высокой влажности и даже при постоянном воздействии соленой и пресной воды. Посредством цинкования также производят обработку трубопрокатных изделий, всевозможные емкости, опорные и строительные конструкции. Благодаря применению цинкования металлические поверхности получают и электрохимическую, и барьерную защиту.

  Если посредством цинкования увеличивается лишь стойкость материала к коррозии, то гальваника хромом решает и эту задачу, делая поверхность более износостойкой и крепкой и также улучшая ее внешний вид. Аналогичным эффектом обладают и гальванические покрытия на основе никеля.

  Другая область применения гальваники — ювелирная промышленность. Эта технология в данной ситуации используется для того, чтобы улучшить внешний вид ювелирной продукции. При этом на украшение наносится слой серебра или золота. Кроме того, пленка, которая наносится на изделие при обработке, делает его ярче и привлекательнее.

  

  Промышленная гальванопластика. Суть процесса

  1. Общие сведения.

  Гальванопластика — техника получения точных металлических копий с форм путем электроосаждения. Точнее это гальванический способ формования изделий, в процессе которого металл, выделяющийся при электролизе, достигает толщин 0,25-2 мм и воспроизводит форму поверхности, на которой осаждается. В результате покрытие становится самим изделием.

  В настоящее время в гальванопластике применяют: Cu, Ni, Ni-Co, Ni-Fe, Ni-Si, Ni-W, Fe, Pb, Cr, Au, Ag. Из расплавленных солей создают гальванопластические копии с применением тугоплавких металлов: Re, W, Mo.

  Частным случаем гальванопластики является электролитическое формование. Разница между этими процессами в том, что в гальванопластике форма отделяется от копии или разрушается, а в электроформинге — остается внутри.

  Важными аспектами в процессе гальванопластического формирования изделий играет подготовка поверхности используемой формы, создание на ней токопроводящего и/или разделительного слоя.

  Гальванопластику создал русский ученый Борис Семенович Якоби в 1836 г. При опытах с элементами Даниеля, Якоби «…увидел несколько почти микроскопических царапин напильника, точно соответствующих друг другу: вогнутые на поверхности цилиндра и рельефные — на поверхности отдельного листочка. Гальванопластика явилась следствием этого тщательного исследования».

  Увидев такое интересное явление, Якоби сразу же начал поиск его технического применения. 5 декабря 1838г. на заседании Академии наук был прочитан доклад Якоби об изобретении техники гальванопластики и продемонстрированы образцы гальванопластических копий гравированных печатных форм.

  Преимущества гальванопластики как метода формования: • высокая точность воспроизведения микро- и макрогеометрического сложного рельефа поверхности, на которую производится электроосаждение металла; • низкая стоимость оснастки и оборудования, что позволяет часто менять конструкцию деталей; • многократное использование моделей для наращивания; • тождественность деталей, снимаемых с одной модели; • в условиях многосерийного производства возможность одновременно изготовлять большое количество деталей, которое определяется размерами ванн и мощностью источников тока; • получение комбинированных деталей, как из различных металлов, так и неметаллов; • малые затраты труда по сравнению с такими методами формообразования, как литье, штамповка, механическая обработка.

  Недостатки гальванопластики: • Ограничения в перечне используемых металлов и сплавов; • Относительно невысокая скорость осаждения; • Неравномерность распределения электролитических осадков по рельефной поверхности, что влечёт за собой увеличения стадий механической обработки.

  Область применения гальванопластики очень обширна: бесшовные трубы, волноводы, сильфоны, гильзы с кумулятивным зарядом, художественные изделия, компоненты для исследований в области термоядерного синтеза и ядерной энергии, датчики шероховатости поверхности, золотые коронки и мосты для стоматологии, калибровочные шкалы для электронной микроскопии, корпуса для слуховых аппаратов, микроустройства для электронного, микромеханического применения и многое другое.

  2. Технология гальванопластики.

  Процесс изготовления детали методом гальванопластики состоит из нескольких этапов. К ним относятся: изготовление форм (металлические, неметаллические и комбинированные); подготовка и нанесение проводящего слоя на неметаллические формы, в случае металлической формы – нанесение разделительного слоя на неё; электроформование – электроосаждение толстого слоя металла или сплава, отделение готового изделия от формы.

  Прежде чем рассмотреть каждый из этих этапов, рассмотрим неколько понятий, используемых в гальванопластике.

  Форма – специально созданный, спроектированный и изготовленный образец для снятия с него копии с помощью использования технологии гальванопластики.

  Копия – является заготовкой, полученной на стадии электроформования. Копия повторяет поверхность и рельеф формы, отделяется от формы и механически обрабатывается, после чего может использоваться в качестве изделия или составной части изделия.

  2.1 Изготовление формы.

  Правильно выполненная форма оказывает огромное влияние на получаемое изделие, так как форма определяет точность, размер, конфигурацию и чистоту поверхности конечного изделия. Материалы, применяемые для изготовления форм могут быть различными: металлы (медь, сталь, алюминий, цирконий, свинец, титан и др.), неметаллы (пластмассы, дерево, гипс, стекло, воск, пенопласт и др.). Формы можно классифицировать по материалу исполнения: металлические, неметаллические, комбинированные. А также по времени использования: многократного использования (неразрушимые) и однократного использования (растворимые, выжигаемые, выплавляемые).

  Важное требование, предъявляемое к формам: они не должны разрушаться, терять свой первоначальный вид под действием всех условий процесса электроформования, небольших механических воздействий.

  Формы могут быть сплошными (неразборными) или составные (из нескольких частей). Конструкция формы должна обеспечивать легкость отделения копии от формы, без повреждения копии.

  2.2 Создание токопроводящего слоя на неметаллические формы.

  Перед нанесением проводящего слоя необходимо провести подготовку поверхности (механическая обработка, травление, обезжиривание). Выбор того или иного метода подготовки поверхности зависит от природы, используемого материала формы и от типа загрязнения.

  После этапов подготовки поверхности необходимо нанести проводящий слой (для материалов, не проводящих электрический ток). То есть важным условием является электропроводящая поверхность материала.

  Для нанесения проводящего слоя имеется несколько способов: 1. Механический способ – напыление (металлического порошка, графита); нанесение покрытий, проводящих электрический ток, в которых содержатся порошки металлов или графита. 2. Химический способ – меднение; никелирование; кобальтирование; нанесение плёнок PbS, PbSe, CdS, оксидных пленок SnO2, ZnO, PbO и др. 3. Термический способ – разложение в паровой фазе металлорганических соединений. 4. Вакуумное напыление металлов

  2.3 Нанесение разделительного слоя на металлическую часть формы.

  Разделительный слой наносится на металлическую форму. Основная особенность гальванопластики заключается именно в отделении копии от формы по разделительному слою. Поэтому данная операция является очень важной, ибо при нарушении разделительного слоя, плохом его качестве будет невозможно произвести точное копирование и соответственно может произойти повреждение оригинала.

  Выбор разделительных слоев основывается на том, чтобы при наращивании копия не смогла самопроизвольно отделиться от формы и также не должны требоваться большие усилия для разделения копии и формы.

  Разделительные слои могут быть неорганические (окислы, соли), а также органические (пленки, золи). Возможен процесс самопроизвольного образования оксидных разделительных слоев. Такое явление происходит на формах из титана, рения, никеля, нержавеющей стали, сплавов алюминия.

  2.4 Затяжка и гальваническое наращивание.

  Выбор материала для изготовления копий опирается на несколько условий: требования, предъявляемые к механическим, физическим и химическим свойствам материала, а также с учетом экономической и технической целесообразности. В процессе электроосаждения толстых слоев, выбранные материалы должны сохранять электропроводимость, легко отделяться от формы, не искажать её, оставаться устойчивым в агрессивных средах, допускать механическую обработку.

  Материалы из которых изготавливаются копии: медь; никель; сплавы Ni-Co; Ni-Fe; Ni-Mn; композиционных покрытий на основе никеля, наполненных порошком вольфрама.

  В гальванопластике важно учитывать несколько факторов при выборе электролита и режима электролиза. К этим факторам относятся: скорость процесса, возможность получения мелкозернистого осадка с малыми внутренними напряжениями, распределение осадка должно быть равномерным по толщине.

  Чаще всего в промышленной гальванопластике применяются следующие электролиты: сульфатный электролит меднения, сульфаминовый или сульфатно-хлоридный электролит никелирования. Сульфаминовый электролит никелирования характеризуется высокой рассеивающей способностью, получением осадков с минимальными внутренними напряжениями и работой при высоких плотностях тока.

  2.5 Отделение готового изделия от формы.

  В случае электроформинга отделения копии от формы не происходит и процесс на этом, в целом, заканчивается.

  По завершению процесса электроформирования и перед отделением формы необходимой операцией является промывка формы. После чего при помощи механических усилий, гидравлического давления, путем нагрева нагревания, охлаждения, вакуумирования или подачи сжатого воздуха совершается отделение копии от формы. Так например легкоплавкие металлы выплавляют в горячем песке, а алюминиевые формы растворяют в щелочках или кислотах. 2.6 Финишные операции.

  Полирование, функциональные покрытия, художественная обработка.
  3. Применение гальванопластики в промышленности.
  Классификация применения гальванопластики в промышленности в основном сводится к рассмотрению гальванопластики по отраслям или по технологии изготовления, также отдельно выделяют инструменты, оснастку. Далее мной будут представлены примеры применения процесса гальванопластики в производстве конкретных деталей и изделий, наиболее интересных по моему мнению.
  3.1 Изготовление бесшовных труб разного профиля и сложности.
  Процесс изготовления тонкостенных труб без шва методом гальванопластики был впервые реализован в России. И.М. Федоровский изготовил прямые, сложные гнутые трубы с отростками разного диаметра и разной толщины стенок гальванопластическим способом. Его способ заключался в следующем: трубы изготавливались осаждением меди на катод, которым был вращающийся медный или железный стержень; плотность тока в процессе составляла от 2 до 6 А/дм2; вдоль стержня двигался агатовый камень, разглаживающий и уплотняющий осадок (процесс снятия трубы с формы не приводился).

  

  Рисунок 1 – Пример трубы сложного профиля, изготовленной методом гальванопластики.

  Практически изготовление труб осуществляется множеством различных способов. Один из таких способов – осаждение металла производится на цилиндрической форме, горизонтально расположенной в ванне. Основания цилиндра покрываются изоляционной массой для того, чтобы на них не осаждалась медь. Деревянные оси формы помещают в стеклянные подшипники, и цилиндру сообщается вращательное движение. Скорость вращения — 40 об/мин., плотность тока 1,2 – 1,5 А/дм2. Медные аноды расположены на дне ванны. Труба с толщиной стенок 3,2 мм растет 144 часа. По завершению процесса труба вместе с формой поступает на станок для развальцовки, а затем снимается. Трубы Вентури для измерения расхода жидкости готовят следующим образом.

  

  Рисунок 2 – Трубы Вентури. Вверху – формы, внизу – наращенная труба с припаянными фланцами и отводами

  Первым шагом является изготовление формы из алюминиевого сплава. Их готовят механическим способом или литьем под давлением. Формы тщательно шлифуют, полируют, глянцуют, после чего её обезжиривают в органическом растворителе, затем в щелочном растворе, после чего промывают. Прежде чем завесить формы в ванну их необходимо декапировать в смеси азотной и плавиковой кислот. Данный шаг необходим для снятия окисного слоя с поверхности алюминия, а это в свою очередь способствует улучшению сцепления и повышает скорость затяжки.

  Затяжку алюминиевой формы необходимо проводить в ванне с небольшой концентрацией кислоты и высокой плотности тока. Когда формы полностью затянется, её переносят в ванну для наращивания. По окончанию наращивания форму растворяют в концентрированном едком натре или соляной кислоте. Внутреннюю поверхность трубки покрывают тонким слоем серебра. 3.2 Производство волноводов.

  Технологический процесс изготовления волноводных элементов состоит из следующих основных операций: подготовка поверхности формы (обезжиривание, нанесение разделительного или «защитного» слоя), электроосаждение тонкого слоя золота или серебра, осаждение основного слоя меди (или никеля) толщиной 1,5-2,0 мм, извлечение формы из полученной копии.

  Рисунок 3 – Фрагмент волновода: 1 – электроосажденный слой металл, 2 — формы

  Если необходимо получить прочную, но облегченную конструкцию, тогда используется процесс обволакивания электроосажденных металлических слоев пластмассой. В производстве волноводов используются как постоянные формы так и составные. Материалы форм выбираются в зависимости от ситуации. Так если конфигурация волноводного узла не позволяет извлечь форму без её разрушения, то форму изготавливают из алюминия и его сплавов, а иногда и из цинковых сплавов. Формы из этих материалов удаляются путем растворения. Для изготовления постоянных форм широко используется коррозионно-стойкая сталь, которая позволяет без специальной подготовки легко отделить слой металла. Но она не всегда пригодна для изготовления форм, особенно малого сечения, в силу своей относительной мягкости, а также эта сталь уступает по механической прочности хромистым и инструментальным сталям. В производстве волноводных узлов чаще используются стали марок 40Х13, 30Х13, 20Х13. Для наращивания основных металлических слоев в волноводной технике чаще всего используются пирофосфатные и сульфаматные электролиты меднения, а также сульфатные и сульфаматные электролиты никелирования. В случае изготовления каналов сложной конструкции рекомендуется осаждения никеля из цитратного электролита. Данный электролит обладает лучшей рассеивающей способностью, но он менее стабилен в работе по сравнению с сульфатным и сульфаматным, осаждение никеля в нем происходит с малой скоростью. При использовании форм из конструкционных сталей цитратный электролит не вызывает коррозии (pH= 7-8). 3.3 Получение сильфонов.

  Сильфоны представляют собой тонкостенные гофрированные трубки различного диаметра. Для изготовления форм используют алюминиевые сплавы, так как конструкция сильфона не позволяет использовать постоянные формы. Готовая форма из алюминиевой трубы показана на рисунке 4.

  Рисунок 4 – Форма из алюминиевой трубы для электролитического формования сильфонов

  Форму очищают от загрязнений и с помощью специального контактного устройства после цинкатной обработки промывки завешивают в гальваническую ванну. После осаждения металла форму вытравливают в растворе соляной кислоты и деталь получена. Чаще всего осаждение производят из никелевого сульфаматного электролита. При осаждении на форму, показанную на рисунке 5, наблюдается значительный перепад толщины осадка на впадинах и на выступах. По этой причине процесс лучше всего проводить при низких плотностях тока (iк=1,0-1,5 А/дм2). За счёт этого достигается более равномерное распределение осадка никеля по форме.

  Рисунок 5 – Контактное приспособление для электролитического формования сильфонов

  3.4 Гильзы с кумулятивным зарядом.

  Гильзы с кумулятивным зарядом — это устройства, которые фокусируют химическую энергию взрыва для достижения заранее определенных эффектов. Основное применение — в бронебойных снарядах и в качестве пенетраторов при бурении нефтяных скважин.

  Рисунок 6 – Форма и готовые гильзы. Их обычно изготавливаются несколькими способами. Например, прессование металла является наиболее экономически эффективным. Однако для определенных специальных применений требуется не только очень высокая степень точности (особенно концентричности), но и химические свойства. Также важно качество поверхности как внутри, так и снаружи. В процессе гальванопластики можно добиться всех этих параметров. Так формы изготавливаются из алюминия. Проходят стандартные стадии подготовки. Чаще всего используются кислые медные электролиты. Удаление формы возможно механически и с помощью обработки в соляной кислоте. 3.5 Пресс-формы и штампы.

  Гальванопластика используется как метод изготовления формообразующих деталей (вставок) пресс-форм и штампов. Процесс изготовления вставок во многом определяется материалом формы. При использовании металлической формы технологическая схема проще, но за счёт большого объема механической обработки и доводки формы стоимость получаемых изделий значительно повышается. Процесс изготовления вставок для данного случае включает в себя следующие основные стадии: подготовка поверхности формы, получение рабочего слоя (осаждения никеля и сплава никель-кобальт), создание конструкционного слоя и крепление вставок в матрице. При использовании неметаллических материалов необходима металлизация поверхности формы. В этом случае при массовом производстве целесообразно изначально изготовить промежуточную мастер-пресс-форму, в которой моет быть отлито нужное количество форм, необходимых для последующего использования при изготовлении пресс-форм. Мастер-пресс-форму получают с помощью гальванопластики. Ниже приведены всевозможные области применения и примеры использования гальванопластики.
  3.6 Художественная гальванопластика.
  В данном случае рассматривается технология изготовления скульптур из составных копий, т.е. детали-копии для скульптур получают на отдельных формах – фрагментах скульптур. Коротко описать технологию с применением гипсовых форм можно следующим образом. Первоначально изготавливают скульптуры (первичная форма) из какого-либо материала (обычно глина). После чего скульптура разделяется на отдельные элементы, и намечают границы между ними, что определяет качество скульптуры. С первичной формы снимаются гипсовые копии (вторичная форма) отдельных элементов, с которых уже электрохимическим способом изготавливают металлические копии. Приготовленные гипсовые формы тщательно высушивают и пропитывают. Пропиткой может служить восковая композиция. После пропитки форму просушивают и наносят на неё электропроводный графитовый слой. При электрохимическом наращивании копии с формы в гальванической ванне меднения применяют кислые сернокислые электролиты, иногда требуется перемешивание электролита (например — очищенный воздух). Полученные отдельно копии монтируют одну с другой, таким образом, завершается процесс создания гальванопластической скульптуры. К монтажным работам относится: изготовление каркасов для объемных скульптур, пайка отдельных копий между собой, зачистка швов после соединения деталей и т.п.
  3.7 Другие области применения гальванопластики. 3.7.1 Тонкослойные изделия.
  Никелевая фольга: огнестойкие одеяла, бесшовные ленты, высокотемпературные прокладки (с графитом), подложка для фотоэлектрических элементов, солнечные поглотители. Никелевая сетка: решетки электронного микроскопа, сита для сахарной центрифуги, электробритва, экраны для батарей, трафаретная печать, платиновые сита для топливных элементов, маски для аэрозольной краски. Медная фольга: печатные платы. Железная фольга: упаковка.
  3.7.2 Трубчатые изделия
  Никель: узорчатые текстильные печатные цилиндры, капиллярные колонки для газовой/жидкостной хроматографии, никелированные сверла с алмазным напылением, сверхточные компоненты для рентгеновских телескопов, сопла для струйных принтеров и обогащения урана, сильфоны, волноводы, трубки Вентури. Золото: трубки для ювелирных изделий.
  3.7.3 Дублирующие пластины.
  Аналоговые и цифровые аудиовизуальные записи, линзы Френеля, голограммы, пластины для печати и тиснения.
  3.7.4 Формы и оснастка.
  Никель: пресс-формы низкого давления/низкой температуры для прессования, литья под давлением из пластмассы, резины, стекла, цинка. Электроформованные инструменты, в том числе пресс-инструменты, литейные формы, алмазные режущие ленты, абразивные листы и медные инструменты для искровой эрозии. Никель/кобальт, никель/марганец или никель-фосфор/карбид кремния: более твердые формы с более высокой температурной стойкостью. Медь: формы, требующие хорошей теплопроводности.
  3.7.5 Оптика.
  Видеодиски и голографические штампы; рентгеновские телескопы; ассортимент металлической оптики, включая сложные асферические отражатели
  3.7.6 Авиационно-космическое применение.
  Радиаторы для ракетных конусов, эрозионные щиты для лопастей вертолетов, носовые конусы, воздухозаборники, инструменты для секций самолетов, прожекторы, рекуперативно охлаждаемые упорные камеры для ракетных двигателей, рупоры антенн.

  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»

  Материалы и оборудование

  Гальваническая обработка разных материалов предполагает применение соответствующих «расходников» и оборудования. Для покрытия элементов металлами применяются однотипные гальванические установки. Разница будет лишь в составе применяемого электролитного раствора, его температурных показателях и в режимах работы.

  Итак, процедура может производиться с применением следующего оборудования:

  • специальные ванны с электролитом, в которые помещается обрабатываемый элемент и аноды;
  • источник электротока, который оборудован регулятором напряжения на входе;
  • устройство нагрева, которое будет доводить электролит до нужной температуры.

  Также требуются анодные пластины, которые будут подавать напряжение к электролиту и распределять его по обрабатываемому элементу.

  Следует отметить, что для изготовления электролитов используются опасные соединения, потому их нужно хранить в надежных сосудах.

  Любое гальваническое оборудование должно находиться в помещениях с хорошей вентиляцией. Нужно очень внимательно отнестись и к требованиям безопасности. Все мероприятия, связанные с гальванической обработкой, необходимо производить в защитном респираторе и очках, а также в специальной обуви, фартуке и перчатках. Если гальваника осуществляется дома, то следует предварительно изучить соответствующую литературу или посмотреть видеоуроки по данной тематике.

  Преимущества и история развития

  Эта технология была изобретена в 1838-м году ученым по имени Борис Якоби. Именно он начал активное внедрение гальваники в самые разные процессы производственного плана. В скором времени гальваническую обработку успешно освоили и монетные дворы, и художники-ремесленники, и промышленные предприятия.

  Однако название эта методика получила в честь ученого из Италии Луиджи Гальвани. Он начал изучение электрохимической технологии обработки почти одновременно с Борисом Якоби.

  К основным достоинствам гальваники относятся следующие:

  • Покрытия, прошедшие гальванику, характеризуются равномерной толщиной и высочайшим уровнем плотности.
  • Гальваническое покрытие можно с легкостью наносить даже на конструкции сложной формы.
  • Покрытие, появившееся при гальванической обработке, отличается хорошей адгезией со многими металлами.
  • Декоративные и защитные свойства деталей, прошедших гальванику, очень высоки.
  • Толщина гальванического покрытия очень просто регулируется.

  Кстати, слово «гальваника» встречается не только в промышленных сферах деятельности и ювелирном производстве, но и в косметологии. Так называется процесс, при котором на кожный покров воздействуют маломощными токами, позволяющими избавиться от излишков жира сальных желез.

  Немного истории

  Луиджи Гальвани (1737-1798 гг), чьим именем назван метод осаждения частей одного металла на поверхность другого – гальваника, к посеребрению чайных ложечек и цинкованию алюминиевых вёдер никакого отношения не имел. Он всецело посвятил себя богословию, анатомии, физиологии и физике, был выдающимся врачом своего времени, желавшим понять и объяснить принципы «животного электричества», когда при пропускании тока через отжившую плоть можно наблюдать мышечные сокращения. Он и описал первым возникающую при его опытах разницу потенциалов разных видов металлов и электролита при их контакте. Описал и двинулся дальше в своих электрофизиологических изысканиях.

  

  Применить эту разницу в практических целях пришло в голову обрусевшему немцу Морицу Германну (1801-1874 гг). Переехав на ПМЖ в Россию, Мориц сменил имя на Борис, оставив за собой вторую из старинных фамилий, принадлежавших его роду – Якоби.

  В Императорской академии наук над Германном немного посмеивались, за глаза называя его «Яко бы Борис», но и уважением он пользовался колоссальным. Это он – блестящий физик и изобретатель, которому Россия обязана множеству гениальных изобретений, в 1840-ом году пишет труд под названием: «Способ производить по данным образцам из медных растворов медные изделия с помощью электричества или Гальванопластика для прикладных искусств».

  Поскольку Якоби использовал в своём изобретении работы Луиджи Гальвани, новый метод «продвижения технологий при производстве монет, оборудования типографий и художественных ремёсел» Борис-Мориц назвал гальванопластикой, прибор, где происходит чудодейство – гальванической ванной. И выглядел он примерно так.

  

  Вот с такого прибора и началась история широко применяемого ныне электрохимического процесса, ставшего целой отдельной отраслью современной промышленности.

  Статья по теме: Особенности процедуры цинкования и основные способы защиты металла

  Похожие публикации:

  1. Какую точку отмечают после каждой остановки ротора
  2. Как подключить мотор от старой стиральной машины
  3. Как называется аккумулятор для компьютера
  4. Как по внешнему виду линз можно узнать