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

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.

Достоинства и недостатки гальваники. Сравнение с горячим методом.

Как мы уже знаем, металл на поверхность можно наносить разными способами. Например, самый распространенный — горячий метод. Это когда изделие погружают в огромный бассейн расплавленного металла. Сравним его с гальваникой.

Достоинства гальваники:

1) Можно максимально точно задавать толщину покрытия (точность до 1 мкм). В то время как у горячего метода толщина 200-400 мкм. Это особенно важно для высокоточных изделий. Будет неприятно, если из-за толстого покрытия Ваше изделие не пройдет в сборку по допускам.

2) Множество покрытий. Гальванически можно нанести более 40 различных металлов, горячим методом не более 10.

3) Настройка процесса. В гальванике можно корректировать раствор для получения покрытия с разными свойствами (например, блестящее или матовое хромирование).

4) Равномерность покрытия. Часто в изделиях с большим количеством внутренних полостей горячим методом невозможно достичь равномерную прокрываемость полостей, иногда полости остаются без покрытия вообще. В гальванике все относительно равномерно.

Недостатки гальваники:

1) Низкая производительность. Относительно горячего метода, которым можно покрывать сотни тонн изделий в сутки. Гальванику дольше настраивают.

2) Высокая цена. Исходя из низкой производительности. Гальваника всегда дороже горячего метода, просто потому что требования к покрытию выше.

3) Требования к техническому заданию. Если Вы хотите качественное нанесение покрытия – максимально подробно опишите требования. Если не знать, что ты хочешь – получишь точно не то.

4) Редко подходит для особо-крупных изделий. Если у изделия большая площадь – на покрытие потребуется огромное количество тока. Мало предприятий в России имеют такие производственные мощности.

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.

Цели гальваники.

Главная цель — получение нужных свойств у изделия. Например, защита от коррозии. Представьте, что на огромной фабрике заржавел и сломался механизм основного двигателя и все процессы остановились. Это миллионы рублей потерь в день. Гораздо проще гальванически защитить от ржавчины все детали механизма и не допускать подобного.

Иногда вместо того, чтобы изготовить изделие полностью из дорогого металла, экономнее выполнить его из дешевого и покрыть гальваникой. Например, таким образом изготавливают медали для чемпионатов, делают из латуни, покрывают золотом, серебром и бронзой.

Далее приведем основные металлы, наносимые в гальванике, и укажем, какие свойства они обеспечивают для изделия:

Цинк (защита от коррозии, улучшение внешнего вида)

Олово (защита от коррозии, улучшение электропроводности, улучшение паяемости, улучшение свинчиваемости резьбовых соединений)

Никель (защита от коррозии, увеличение твердости, увеличение износостойкости, улучшение электропроводности, улучшение паяемости, улучшение внешнего вида)

Медь (применяется как мягкий подслой под другие покрытия, улучшение свинчиваемости, улучшение тепло- и электропроводности)

Хром (защита от коррозии, увеличение твердости, увеличение износостойкости)

Серебро (улучшение электропроводности, улучшение паяемости, улучшение внешнего вида)

Свинец (антифрикционные свойства, улучшение паяемости, защита от кислот)

Кадмий (защита от коррозии в морских условиях)

Оксиды. (увеличение износостойкости, защита от коррозии). Это отдельная группа. О ней читайте в п.6

Это не полный перечень металлов и их свойств. Подробнее читайте в каталоге статей по гальванике в разделах «Как выбрать покрытие?» и «Где какие покрытия применяются?»

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.

Цена гальваники.

Первое, что нужно понять — единой цены на гальванику для всех изделий не существует. Почему?

Вот пример: Если указать цену за покрытие, скажем, 60р за 1 кг.

1кг это может быть металлический брусок, который по площади не занимает почти ничего. Или это может быть проволока в размотанном виде, занимающая половину комнаты. По цене оба изделия будут стоить 60р. А теперь представьте насколько сложней покрыть проволоку, чем брусок?

Существуют ориентировочные цены для стандартных покрытий. Ими пользуются снабженцы, когда необходимо прикинуть бюджет на проект. Но окончательную цену гальванические предприятия укажут только когда посмотрят на чертежи изделий или сами изделия вживую.

С ценами на гальванику НПП Электрохимия Вы можете ознакомиться здесь. А лучше отправьте заявку менеджеру.

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.

Конверсионные процессы (Химическое оксидирование , Анодирование, химическое фосфатирование).

Главное отличие этих процессов — Вы не наносите покрытие поверх изделия, а производите его из самого металла изделия. Грубо говоря, на поверхности образуется защитная корочка. Поэтому после покрытия размеры изделия практически не увеличиваются (защитная пленка растет вовнутрь)

Еще важное отличие — полярность. Для обычных покрытий изделие цепляют на «-», а аноды на «+». Здесь же все наоборот. Изделие будет «+» и будет растворяться в процессе, а аноды должны быть на «-».

Химическое оксидирование (Хим.окс) применятся для стальных или алюминиевых изделий. После покрытия на поверхности образуется очень тонкая защитная корочка. (2-3мкм).

Анодирование (Ан.окс) – для алюминия. В этом случае защитная корочка толще (20-40мкм).

Фосфатирование (Хим.фос) – для стальных изделий. На поверхности образуется пленка из соли железа (фосфаты, 20-40мкм).

Рисунок 2 — Анодирование

Рисунок 3 — Химическое оксидирование

Рисунок 4 — Химическое фосфатирование

Покрытия отличаются относительно низкой стоимостью. (особенно Хим.окс)

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.

Гальванопластика и электроформинг.

Суть процесса в том, что покрываются неметаллические изделия (диэлетрики). Для этого вначале наносится токопроводящее покрытие, а затем детали гальванизируются.

Частным случаем покрытия диэлектриков является гальванопластика и металлизация отверстий в печатных платах. Гальванопластика подразумевает получение толстых, до нескольких миллиметров толщиной покрытий на готовых формах. После отделения покрытия от формы оно само по себе становится товарным изделием. Если форма остается внутри готовой детали, то процесс будет называться электроформинг.

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 , 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.

Оборудование. Актуально для гальваники в домашних условиях.

Емкости для растворов. Именно в них будут содержаться наши рабочие электролиты. Емкости лучше выбирать бесшовные, но это не обязательное требование.

ПОДОЙДЕТ любая полипропиленовая или полиэтиленовая посуда, баночки для специй, обрезки канистр и пр. В крайнем случае — новые эмалированные кастрюли, пока эмаль не растрескается (после этого стальная основа быстро корродирует, загрязняя раствор, а при сильной коррозии электролит может просто вытечь).

НЕ ПОДОЙДЕТ металлическая посуда, лавсан, ПЭТ бутылки из-под воды или минералки. Надеемся, что более экзотические материалы типа глины, дерева, ДСП вам в голову и не приходили.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Емкости должны быть герметичные и конструкционно жесткие, чтобы их не «расперло» в залитом состоянии. Проверять лучше обычной водой. Для усиления вокруг емкости можно пустить обвязку из дерева, металла, полимерных тросов.

Шины токоведущие. В верхней части емкости нужно будет сделать надрезы для крепления шинок или толстой проволоки, взятой из проводов. Шины далее будут подключаться к источнику тока. Если мы хотим осаждать металл, то одна шина, на которую и будет завешиваться деталь, подключается к (-), две других к (+), слева и справа от нее. На них разместятся аноды. При анодном оксидировании все делается наоборот. Сечение шин нужно выбирать исходя из ампеража постоянным током — чем выше, тем толще.

ПОДОЙДЕТ медная шина или проволока. И то и другое можно найти в электротехнических магазинах.

НЕ ПОДОЙДЕТ алюминий и сталь, т.к. они очень быстро корродируют, на них не получиться добиться хорошего долговременного контакта с деталью. Исключение — электрохимическое обезжиривнаие, когда шины могут быть сделаны из стали, но обязательно должны быть погружены в раствор.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Шины (-) и (+) не должны касаться друг друга. При обкусывании проволоки нужно защитить глаза от попадания мелких частичек. Чтобы случайно не закоротить катодную и анодную шину их концы можно заизолировать изолентой.

Аноды (противоэлектроды). При осаждении металлов аноды делают либо из того металла, который наносят, либо нерастворимыми — из нержавеющей стали, титана, свинца. При получении оксидов (анодировании) сама деталь выполняет роль анода и противоэлектроды к ней — катоды, делаются, как правило, из свинца и его сплавов.

Электролиты. Раствор, в котором происходят нужные нам реакции под током. Под каждый процесс нужен свой раствор. Какие-то компоненты, типа медного купороса или аккумуляторной серной кислоты можно купить в магазине, другие — нет. Электролит получается после разведения требуемых реагентов в воде до рецептурных концентраций. Мы рассмотрим составы растворов в отдельной статье.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Работать с электролитами лучше в латексных или нитриловых перчатках, обязательно в очках и под вытяжкой. Попадание растворов на кожу как правило не смертельно, но есть некоторые, способные вызвать ожоги (сильнощелочные или сильнокислые). Попадание азотной кислоты и хромовых солей на кожу почти моментально приводит к ее пожелтению. Хранить приготовленные электролиты можно в таре подобной рабочим емкостям. Однако, она должна быть герметично закрыта и находиться в недоступном для детей месте. Многие растворы имеют окраску и дети могут подумать, что это газировка или что-нибудь вкусненькое. ВСЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ ТОКСИЧНЫ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА!!!

Электролиты нельзя выливать в канализацию, как и промывные воды после них. Это наказуемое действие. Что делать с ними — это ваша личная ответственность!

Источник постоянного тока. Нужен прибор, преобразующий переменный ток в постоянный. Он называется выпрямитель. Он, кроме этого, понижает напряжение тока и повышает его ампераж.

ПОДОЙДЕТ фабричный выпрямитель с плавной регулировкой тока, стабилизацией по напряжению и пульсациям. Но он, как правило, неоправданно дорог, в пересчете на стоимость 1А выдаваемого тока. Отличная замена — зарядники для автомобильных аккумуляторов. Наилучшим решением являются ОРИОНы. Самые мощные из них выдают до 20А при 20В. Их применимость многократно была проверена нами на практике.

НЕ ПОДОЙДЕТ зарядники для бытовой техники и телефонов, сварочные аппараты (они не рассчитаны на длительную работу под нагрузкой), выпрямители без регулировки (если не снабдить их реохордами).

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Выпрямитель — электрический прибор, поэтому к нему применяются все нормы электробезопасности. Нельзя работать с ним мокрыми руками, допускать попадания на него растворов, аэрозолей, выхлопов из ванны. В случае сильного окисления компонентов внутри прибора он может устроить короткий прощальный «фейерверк».

Перемешивающие устройства. Многие растворы работают лучше, если их перемешивать. Можно использовать простую палочку и свои руки, но лучше доверить это дело «профессионалам». Так, отлично подойдут аквариумные компрессоры. Чем больше объем аквариума, на который рассчитан компрессор, тем больше поток воздуха и интенсивнее перемешка.

ПОДОЙДЕТ аквариумный компрессор с плавной регулировкой. Без регулировки приборы менее универсальные, они могут слишком сильно перемешивать небольшие объемы электролитов, приводя к разбрызгиванию.

НЕ ПОДОЙДЕТ любые мешалки, в которых есть элементы, контактирующие с раствором и корродирующие в нем. Миксер, пожалуй, не очень хороший выбор, но если постараться….

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Компрессор тоже электрический прибор, как и выпрямитель. Здесь не будем повторяться. Что важно — проверять его нужно на требуемом объеме ванны, заполненной водой. Лучше, чтобы в лицо полетели брызги воды, а не химического раствора, если мощность компрессора будет подобрана неправильно.

Нагреватели. Часть растворов гальванике работает с нагревом до 50-60о С. Большая температура нужна редко. Просто засунуть кипятильник не получится. Он очень быстро прокорродирует и сгорит. В случае пробоя изоляции и за счет высокой электропроводности наших растворов можно дополнительно получить удар током при соприкосновении с рабочей емкостью. Чем же нагреть раствор в гальванике?

ПОДОЙДЕТ. Аквариумные нагреватели. Правда, едва найдутся рыбки, которые любят горячее джакузи при температуре 50о С. Поэтому такие нагреватели снабжаются термостатами с весьма узким диапазоном температур. Удалять термостат самостоятельно не стоит, т.к. нарушается герметичность нагревателя, а они рассчитаны на полное погружение. И все-же, если нужна температура несколько выше 30о С, то они вполне подойдут.

Можно использовать водяную баню. Поставить емкость с раствором в кастрюлю с водой и подогреть. Важно, чтобы раствор не выплескивался в кастрюлю, иначе в ней создастся со временем коррозионная среда.

Самый лучший вариант — профессиональные химически стойкие нагреватели, но они не всегда доступны и всегда дорогие.

НЕ ПОДОЙДЕТ. Бытовые погружные нагреватели. По причинам, описанным выше. И уж точно не стоит пытаться поставить ванну на нагревательную плитку.

Вытяжка. Она не влияет напрямую на процесс гальванизации, но делает его более безопасным. Чем мощнее — тем лучше.

ПОДОЙДЕТ. В домашних условиях можно использовать кухонные вытяжные зонты, но имейте в виду — они не химстойкие. Решетка же в них вообще выполнена из алюминия, которые быстро гниет от многих испарений. Можно применить канальные вентиляторы, но придется все равно делать вытяжной зонт. Мощным решением для дома являются вентиляторы МАРС, высасывающие более 600 м3 воздуха в час.

НЕ ПОДОЙДЕТ. Напольные вентиляторы, любая система вентиляции, способная вредить другим людям.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Вытяжку нельзя выводить в общую систему дома. За счет мощных вентиляторов вы будете передавливать испарения в квартиры соседей. Вообще, если вы собираетесь работать с парящими и аэрозолящими процессами — подумайте! По законодательству РФ ваши установки будут относиться к стационарным источникам выбросов, что влечет огромное количество последствий. Ответственность всегда лежит на вас, в.т.ч. и уголовная!

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.

Оборудование применяемое в гальванике

Гончарова Юлия Сергеевна магистрант, кафедра автоматизированного оборудования машиностроительного производства, E-mail

Севостьянов Александр Константинович магистрант, кафедра технологии машиностроения, Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж

Аннотация: с начала 20-х годов 20 века по мере того, как происходило развитие работ в областях теоретической и прикладкой электрохимии, начали внедряться более новые теоретически обоснованные процессы электролитического покрытия. Эти работы дали началу использования гальванотехники в различных областях промышленности, в том числе и машиностроения. В статье рассматривается понятие о гальванике, гальваническом процессе, а также оборудование для нанесения гальванопокрытий, преимущества данного вида процесса и недостатки, а также ее дальнейшее развитие.

Ключевые слова: гальваника, раствор, электролит, катод, анод, гальваническая ванна, специализированная ванна, барабан, гальваническая линия, роторная установка.

GALVANICS. THE GALVANIC EQUIPMENT IN MECHANICAL ENGINEERING

Goncharova Yu.S.1, Sevostyanov A.K.2

1Goncharova Yulia Sergeyevna-undergraduate, department of the automated equipment of machine-building production;

2Sevostyanov Alexander Konstantinovich- undergraduate, department

technologies of mechanical engineering,

VORONEZH STATE TECHNICAL UNIVERSITY, Voronezh

Abstract: since the beginning of the 20th years of the 20th century as there was a development of works in the fields of theoretical and prikladky electrochemistry, newer theoretically reasonable processes of electrodeposited coating began to take root. These works gave to the beginning of use of galvanotechnics in various fields of the industry including mechanical engineering. In article the concept about a galvanics, galvanic process and also the equipment for drawing electrodeposits, advantages of process of this type and shortcomings and also its further development is considered.

Keywords: galvanic, solution, electrolyte, cathode, anode, galvanic bathtub, specialized bathtub, drum, galvanic line, rotor installation.

УДК 621.357.7

Введение

Для того, чтобы придать металлическим изделиям свойства защитных, защитно-декоративных функций, которые обеспечивают надежную долговечную работу их в различных эксплуатационных условиях, и служащие для восстановления деталей, выбранных при сравнительно малых износах, важную роль играют химические и электрохимические процессы нанесения покрытий. Гальванические покрытия широко применяются при восстановлении деталей, выбранных при сравнительно малых износах.

Понятие о гальванике и гальваническом процессе

Гальваника — электрохимический процесс, участниками которого являются обрабатываемая деталь, два электрода, электролит, 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. Особенностью гальванопокрытия состоят в том, что оно формируются не простым нанесением слоя металла на обрабатываемую поверхность, а в результате проникновения его молекул в поверхностный слой детали. [1]

Основными этапами по нанесению слоя на изделие являются:

— приготовление раствора — электролита. Следует отметить, что состав раствора подбирается в каждом конкретном случае;

— погрузка двух анодов в раствор. Аноды подключаются к плюсовому контакту источника постоянного тока;

— погружение в электролитический раствор изделия и расположение его между анодами, а также подключение к минусовому контакту источника тока;

— замыкание сформированной цепи.

На рисунке 1 представлена схема гальванической ванны.

Рисунок 1 — Схема гальванической ванны

Основными видами гальванопокрытий являются:

— хромирование: слой хрома наносится на поверхность материала, для придания повышенной твёрдости и увеличения сопротивляемости коррозии;

— цинкование: цинк обеспечивает деталям повышенную механическую и электрохимическую защиту;

— настал или насталение: гальваническое покрытие железом «слабых» металлов. Например — медь;

— алюминий.

Виды оборудования для гальваники

Существует несколько видов оборудования для нанесения слоя на изделие: [2]

— Гальваническая ванна. Она является основой производства. Гальваническая ванна представляет собой емкость кубической формы с ребрами жесткости и набором дополнительных элементов и оборудования. На рисунке 2 представлена данная ванна.

Рисунок 2 — Гальваническая ванна

Для изготовления данного типа оборудования применяют различные материалы: нержавеющая сталь, ПВХ, полипропилен и другие сополимеры.

Данные ванны подразделяются на активные и вспомогательные. В активных происходит непосредственно процесс нанесения покрытия, а во вспомогательных ваннах проходит подготовка деталей к нанесению покрытия.

— Специализированные ванны. К данной группе относится колокольная ванна. Предназначена для нанесения покрытия на поверхность мелких деталей в насыпном виде, применяется как в составе гальванической линии так и самостоятельно в составе цехов. Представляет собой ванну с закрепленным на ней многогранным колоколом. На рисунке 3 представлен данный вид оборудования.

Рисунок 3 — Гальваническая ванна с колоколом

— Гальванические линии. Данный вид установок объединяет серию ванн и оснащены манипуляторами или конвейерами для подачи заготовок. Такие линии оборудуются на производствах с большими объемами обрабатываемой продукции. Преимущества использования гальванических линий заключается в том, что они обеспечивают высокую производительность и автоматизацию процесса. На рисунке 4 представлена гальваническая линия.

— Барабаны или роторные установки. Это специфический тип промышленного гальванического оборудования, которое используется для обработки мелких деталей. В основном применяется для гальванической обработки метизной продукции.

Рисунок 4 — Гальваническая линия

По конструкции, роторные установки представляют собой ванну закрытого типа, выполненную в форме барабана и устройства привода. Процесс проходит при непрерывном вращении барабана. Это обеспечивает равномерный доступ рабочего раствора ко всем обрабатываемым деталям. На рисунке 5 представлена барабанная ванна.

Рисунок 5 — Барабанная ванна

Преимущества и недостатки нанесения гальванических покрытий

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

— покрытия могут без проблем наноситься на детали с очень сложной конфигурацией;

— формируемое покрытие отличается высокой плотностью и равномерностью толщины;

— покрытия характеризуются 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.

Главный минус гальванической технологии — невысокие адгезивные качества (способность к сцеплению) нанесенного покрытия с защищаемым металлом. Чтобы повысить адгезию, необходимо особенно тщательно готовить металл. Подготовка заключается в очищении поверхности, подлежащей обработке. [3]

В настоящее время перед гальваникой стоят новые задачи. Наряду с покрытиями, имеющими улучшенные антикоррозионные и механические свойства, требуются покрытия с сверхпроводимостью, жаростойкостью, способностью сохранять паяемость после длительного хранения на воздухе и другое. Все это требует глубокого изучения процессов электролиза с использованием современных методов исследования. Проведенные исследования дали возможность правильно подойти к разработке технологических процессов покрытия изделий, что особенно актуально в настоящее время и в будущем.

Список литературы/ References

1. Режим доступа: https://met-all.org/obrabotka/ himicheskaya/ galvanika-galvanicheskoe-pokrytie-oborudovanie.html#h2_1
2. Режим доступа: https://vskplast.ru/galvanicheskoe-oborudovanie/
3. Режим доступа: https://rem-dom-stroy.ru/1817-galvanicheskoe-tsinkovanie-tekhnologiya-preimushchestva-i-nedostatki.ht…

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.

Вредность гальваники.

Гальваника — это вредно. Всегда! Если не обеспечить соблюдение норм безопасности, то можно доставить много проблем и себе и соседям. Поэтому гальванические предприятия уделяют особое внимание очистным сооружениям (очищают воду) и вентиляции (очищают воздух).

Заниматься гальваникой в промышленном масштабе дома нельзя, т.к. это, во-первых незаконное предпринимательство, во-вторых — поднадзорная деятельность (Росприроднадзор, МВД).

Вот статьи про вредность металлов для организма человека. Почитайте, сделайте выводы.

• Общие сведения о вреде тяжелых металлов для здоровья

• Влияние меди

• Влияние олова.

• Влияние хрома (особенно вредно).

• Влияние никеля никеля.

• Влияние NO3— Нитраты.

• Влияние PO43- — Фосфаты и пирофосфаты.

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!

Отправить заявку или задать вопрос:

4.2/5 — (526 голосов)

Гальваника своими руками в домашних условиях

Вообще мы не рекомендуем Вам самим заниматься гальваникой в домашних условиях. Лучше обратитесь на гальваническое производство (можно и к нам :)). Сбережете здоровье и нервы.

Если Вы все же решились — про необходимое оборудование мы уже написали в п.7. Настоятельно рекомендуем заниматься гальваникой дома только как хобби, когда покрываются штучные детали и для себя.

По мере написания мы будем выкладывать статьи по нанесению определенных металлов дома:

-Меднение

-Оловянирование

-Никелирование

-Серебрение и т.д.

Хромирование авто.

Еще одно заблуждение — хромирование авто это всегда гальваника. Совсем нет. Почти всегда под хромированием авто подразумевается краска. Просто она выглядит как хром. Но никакой связи с гальваническим хромом не имеет. Как только в хромированный таким образом диск попадет небольшой камешек – краска сразу отлетит.

Гальванический хром имеет огромную твердость и износостойкость. Никакой камешек ему нипочем.

Говоря о цене, вот Вам пример. Покрыть гальваническим хромом 4 диска авто будет стоить от 100 т.р., когда как покрыть хромом (краской) стоит 5-10 т.р. Ощутимая разница.

Если Вам автосервис предлагает хромирование, уточните, как они его производят. Скорей всего это будет распыление из шланга или балончика.

В России менее 10 гальванических предприятий профессионально занимаются хромированием авто и мото. Повторюсь, это очень дорого. Рестравраторы платят от 1 млн рублей за такую роскошь.