Что такое гальваническое покрытие металла

Метод гальванического покрытия металлов был изобретен достаточно давно. С его помощью можно улучшить механические свойства материала и расширить сферы эксплуатации готовой продукции. Под гальваникой подразумевается цикл обработки образца по строгому алгоритму действий.

Гальванизация — это метод покрытия одного металла каким-либо другим путём электролиза.

Содержание

История появления и развития

Историки утверждают, что технология гальванического осаждения, а точнее ее разновидность под названием гальванопластика, появилась в 1838 г. Автором идеи стал исследователь Борис Якоби. В ходе многочисленных опытов ученый изобрел необычный способ обработки металлических заготовок и стал активно внедрять его в разные сферы промышленности. Вскоре гальванику стали использовать на монетных дворах и организациях, которые производили типографические приспособления или оборудование для художественной деятельности.

Метод был назван не в честь первооткрывателя, а итальянского ученого Луиджи Гальвани, который попробовал обработать изделия электрохимическим путем почти в один промежуток времени с Якоби.

Суть гальванического процесса

Гальванизация представляет собой особый электрохимический процесс, который приводит к образованию тонкого металлического покрытия на исходной заготовке. Обработка состоит из нескольких основных циклов:

  1. Подготовка электролита с подходящим составом (меняется в зависимости от типа материала и желаемого результата).
  2. Опускание в готовый раствор 2 анодов, которые соединяются с плюсовым контактом источника постоянного тока.
  3. Погружение в гальванизирующую смесь заготовки, размещение ее между анодами и подсоединение к контакту с минусовым значением. В результате обрабатываемая деталь станет катодом.
  4. Замыкание электрической цепи.

Гальванизация приводит к образованию тонкого металлического покрытия.

Гальванические циклы, которые происходят в такой цепи, подразумевают передвижение заряженных частиц наносимого металла, присутствующих в электролитическом растворе, к отрицательно заряженному катоду с последующим оседанием на поверхности. Это приводит к появлению металлической пленки.

Цели гальванизации металла

Существует широкий спектр целей, для которых может использоваться гальванизация. Если нужно выполнить гальваническое хромирование, образец следует покрыть никелевым слоем. В большинстве случаев такая технология применяется для улучшения защитных и декоративных свойств образцов. Гальваника может применяться и с целью получения точных копий деталей, которые обладают сложным рельефом. В таких условиях процесс называется гальванопластикой.

Не меньшей популярностью пользуется цинкование черных металлов посредством гальваники. Такая обработка предназначается для формирования на поверхности антикоррозийного оцинкованного покрытия. Металлические детали, гальванизированные таким методом, могут эксплуатироваться в течение долгого времени во влажной среде, взаимодействовать с соленой или пресной водой и при этом не терять начальных свойств.

Наносить гальванические покрытия на поверхность металла можно с различными целями.

Качественное цинкование обязательно при производстве трубопрокатных изделий, технических емкостей, составляющих кровельных или строительных конструкций.

Гальваника незаменима и в ювелирной деятельности. Ее используют для улучшения декоративных качеств обрабатываемых образцов. Процесс подразумевает распределение на изделии золота или серебра, восстановления поврежденных поверхностей и других действий, нацеленных на улучшение внешнего вида украшений.

Методы гальваники

Формирование защитной пленки посредством распределения другого металла выполняется с помощью 2 технологий:

  1. Катодное напыление. При незначительном повреждении слоя происходит образование ржавчины на основном изделии. Это связано с реакцией самого поверхностного покрытия.
  2. Анодное нанесение. Метод характеризуется большей эффективностью в сравнении с предыдущим вариантом. Если появляется угроза развития коррозийных процессов, то они происходят только в поверхностном слое. Основная часть изделия долго не теряет начальных внешних свойств. Кроме того, материал остается защищенным от негативных воздействий окружающей среды.

Ключевые преимущества

Для гальваники характерны важные преимущества, которые делают ее популярным методом обработки металлов. Специалисты отмечают такие пункты:

  1. Покрытие металлом выполняется на любые типы исходных образцов, независимо от их формы или конфигурации.
  2. Финишный слой имеет высокую плотность и равномерную толщину.
  3. Поверхность характеризуется неплохой адгезией с обработанным покрытием.
  4. Защитные и декоративные свойства обрабатываемых деталей находятся на высоком уровне.
  5. Толщина металлического слоя, который наносится посредством гальваники, регулируется без особых сложностей.

Покрытие металлом выполняется независимо от формы.

Кроме того, технология качественно отработана и не требует каких-либо сложных операций при выполнении.

Ее реализация не сопровождается большими финансовыми вложениями.

Совместимость металлов

Контактная коррозия случается при взаимодействии 2 разнородных металлов. Так, запрещено соединять листы алюминия с помощью медной заклепки, поскольку это приведет к образованию сильной гальванической пары.

Различные металлы различаются электродными потенциалами. При контакте с электролитом один становится катодом, а другой анодом. В ходе химической реакции начинается коррозия, при которой медь (катод) беспощадно уничтожает алюминий (анод).

Практически все разнородные материалы, контактирующие друг с другом, не защищены от образования ржавчины, т.к. даже частицы влаги, содержащиеся в воздухе, могут превратиться в электролит и запустить электродный потенциал.

Ознакомиться с совместимостью гальванических пар можно с помощью таблицы:

 АлюминийЛатуньБронзаМедьОцинкованная стальЖелезо
АлюминийДНННДО
МедьНООДОН
СвинецООООДД
ЦинкДНННДН

Д — допустимые контакты (минимальный риск ГК).

О — ограниченно допустимые контакты (средний риск ГК).

Н — недопустимые контакты (повышенная вероятность ГК).

Области применения

Гальваника необходима для:

  1. Защиты. Покрытие металлов оберегает основной материал от появления ржавчины и прочих разрушительных процессов.
  2. Изменения внешних свойств. С помощью гальванизации можно восстановить красоту поверхности изношенного изделия и избавиться от мелких повреждений.
  3. Специального назначения. Нередко метод применяется для улучшения технических свойств основы.

Гальваника необходима для защиты металла.

Гальванические поверхности распространены в автомобилестроении, производстве ювелирных изделий и металлоконструкцией, изготовлении стройматериалов, посуды, крепежных деталей и промышленного оборудования. Кроме того, технология используется и для создания компакт-дисков.

Виды гальванических покрытий

Поверхности гальванизируют с помощью различных металлов. В зависимости от используемого покрытия алгоритм действий и результат работ различаются.

Хромирование

Распространенный способ обработки металлов. Под воздействием хромирования заготовка становится устойчивой к износу. Кроме того, метод восстанавливает начальный вид изделия и устраняет следы повреждений.

Меднение

Это промежуточный цикл обработки, поскольку готовое изделие недостаточно хорошо справляется с коррозийными процессами. Со временем поверхность подвергается окислению, поэтому для исключения неприятных явлений выполняется повторное нанесение покрытия. В качестве электролитов применяются кислотные и щелочные смеси.

Меднение — это промежуточный цикл обработки.

Цинкование

Созданная гальваническая пара выдерживает воздействие агрессивных сред. Срок службы деталей определяется периодом разрушения цинка.

В течение этого времени металл будет сохранять внешние свойства без появления ржавчины.

Железнение

Способ предназначается для повышения прочностных свойств изделий, которые быстро изнашиваются. Железнение делает металл устойчивым к различным повреждениям и быстрому износу.

Железнение повышает прочность изделий.

Никелирование

Технологический цикл используется при обработке заготовок из меди, стали и алюминия. Образованный слой защищает изделия от кислотной среды, истирания и механических воздействий.

Латунирование

При обработке применяются цианистые электролиты цинка, натрия, калия. Покрытие распределяется для сохранения или улучшения декоративных свойств образцов. Способ востребован для стальных заготовок, которые будут обклеиваться резиновыми вставками.

Латунирование применяется для сохранения декоративных свойств образцов.

Родирование

Позволяет повысить стойкость изделия к негативному воздействию кислот, щелочей и химических веществ. Химический элемент делает металл устойчивым к агрессивным химикатам и механическим нагрузкам.

Серебрение и золочение

Востребованы в ювелирной деятельности. В емкость с электролитическим раствором погружается обрабатываемый образец. В смеси происходит растворение ионов золота или серебра. После завершения цикла на поверхности появляется тонкий слой драгоценного металла.

Серебрение и золочение востребовано среди ювелиров.

Лужение

Представляет собой нанесение оловянного слоя или сплава этого метала на металлическую поверхность. Обработка этим методом востребована в машиностроение, радиотехнике и авиационной промышленности.

Травление

Данный процесс с использованием кислотной среды выполняется в стеклянной, эмалированной или металлической ванне. Детали выдерживаются в растворе в течение 1,5-2 минут.

Свойства гальванических покрытий

Покрытия гальваникой обладают несколькими свойствами:

  1. Шероховатость. Степень фактурности зависит от используемого метода гальванизации.
  2. Твердость внешнего слоя. Параметр измеряется с помощью специального устройства ПМТ-3.
  3. Электрические свойства. Они незаменимы при производстве разных токопроводящих деталей.

Покрытия гальваникой обладают твердостью внешнего слоя.

Влияние гальванического покрытия на свойства основного металла

Гальванизация влияет на физико-механические характеристики основного металла. Выбирая тип покрытия, необходимо учитывать специфику технологии обработки и метод нанесения.

После распределения гальваники основной металл теряет показатели сопротивления усталости.

Толщина гальванического покрытия

Варьируется от 6 до 20 мкн. Точное значение зависит от типа материалов, которые используются для процесса.

Альтернатива гальваническому покрытию

Для повышения прочностных свойств и устойчивости к коррозии металлической заготовки используются и другие методы. Среди них:

  1. Закалка образца.
  2. Рекристаллизация.
  3. Чеканка.
  4. Обкатывание.
  5. Наплавка и т.д.

Для повышения прочностных свойств используется закалка образца.

К наиболее простым и эффективным вариантам относят распределение твердосмазочных смесей. Они похожи на лакокрасочные материалы, но с наличием твердых смазочных частиц в составе. Подобная обработка способствует образованию тонкой пленки с высокими несущими свойствами и невысоким коэффициентом трения.

Особенности гальванической обработки

Металлические изделия гальванизируются в несколько этапов. Чтобы не допустить ошибок, нужно в точности придерживаться алгоритма действий.

Приготовление электролитического раствора

Компоненты выбирают опытным путем с учетом таких особенностей:

  1. Типа покрытия, которое формируется.
  2. Толщины наружного слоя.
  3. Материала изготовления заготовки.

Для каждой детали, которая подвергается гальванике, нужен индивидуальный состав с соответствующей рецептурой.

Погружение 2 анодов в готовый раствор

К анодам подсоединяются контакты с плюсовым значением. Подача напряжения осуществляется источником постоянного тока.

К анодам подсоединяются контакты.

Погружение заготовки в электролит

Перед погружением образца в электролитическую смесь нужно тщательно обработать его с помощью щеточки и наждачной бумаги. Затем анодную пластину опускают в ванну, а с помощью анодов замыкают клемму с плюсовым значением.

Между анодами закрепляется заготовка, а затем к ней подводится отрицательный полюс от источника электроснабжения.

Готовая смесь отправляется в резервуар и заполняется выше уровня размещения детали.

Промежуток времени, который требуется для реализации задач, зависит от толщины слоя.

Необходимые материалы и специальное оборудование

Для обработки металлов защитной поверхностью нужно подготовить:

  1. Источник постоянного тока для пропускания напряжения через замкнутую цепь. Необходимо убедиться, что в нем присутствует регулятор для изменения параметров выходного напряжения.
  2. Резервуар для электролита. В смесь будет погружена обрабатываемая заготовка.

Для обработки металлов нужно подготовить источник постоянного тока.

В качестве дополнительных аксессуаров используется устройство для нагрева электролита до требуемой температуры.

Процесс гальванического покрытия металла

Для безошибочного проведения работ по гальванике необходимо учитывать советы экспертов. Также следует действовать согласно поэтапному руководству.

Подготовительные работы

Гальваническая металлизация производится после нескольких подготовительных мероприятий. Для начала следует очистить поверхность от ржавчины, налета, пыли и грязи, а затем отшлифовать ее с помощью наждачной бумаги. После этого необходимо обезжирить материал для удаления жировых пятен и подтеков масла.

Завершив подготовку, можно переходить к основной части работ.

Проведение гальванизации

Схема данного процесса выглядит следующим образом:

  1. В ванну опускается электролитический раствор.
  2. На анод подается напряжение через плюсовые полюсы.
  3. Смесь электролита разогревается до требуемого уровня.
  4. На детали закрепляется отрицательный контакт. Затем ее медленно опускают в резервуар.

Проведение гальванизации происходит по схеме.

Дополнительные процедуры

Чтобы сделать деталь красивой и улучшить потребительские качества, нужно воспользоваться смесителем, который будет взаимодействовать с наружной поверхностью. Это сделает образец более продаваемым.

Оценка итогового результата

Завершив обработку, следует проверить конечный результат. Если действия выполнялись специалистами, беспокоиться по поводу качества не нужно. С помощью точного оборудования можно проверить толщину нанесенного слоя, равномерность покрытия и ряд других критериев.

Гальваника в домашних условиях

При небольших затратах времени и усилий можно обработать металлическую поверхность гальваникой в домашних условиях. Это производится такими путями:

  1. Совместно с ионным электролитом.
  2. С муриевой кислотой.
  3. С совместимыми металлами.

С ионным электролитом

При домашней гальванизации необходимо заранее оценить, какую реакцию ожидается получить. Это влияет на тип материала для анода и состав раствора электролита.

Необходимо оценить состав раствора электролита.

Атомы, которые постепенно присоединяются к образцу, должны присутствовать в рабочей смеси. Поэтому для получения красивого серебряного или золотого покрытия в электролит нужно включить соответствующие примеси.

С муриевой кислотой

Этот компонент является соляным веществом с формулой HCI. Обработка с применением такой смеси выглядит так:

  1. К источникам питания подключается отрезок меди и стальной образец с соблюдением полярности.
  2. В резервуар погружается электролит, созданный на основе воды и соляной кислоты, смешанных в пропорции 5:1.
  3. 2 элемента опускаются в смесь, а зажим на образце соединяется с местом гальванизации.
  4. Состав периодически размешивается. Это необходимо для поддержания равномерности слоя.

С различными металлами

Разные способы обработки одного типа металла другим посредством электрохимической реакции реализуются на одном станке в домашних условиях. Чтобы провести такие работы, необходимо определиться с технологией гальванизации и видом материала для нанесения защитного слоя.

Способы обработки металла реализуются в домашних условиях.

Меры предосторожности

Поскольку электролит является токсичным и опасным веществом, при любых домашних работах с ним нужно соблюдать ряд мер предосторожности. Опасность для организма представляют вредные пары, выделяющиеся при нагреве рабочей смеси и его химических реакциях. Кроме того, во время гальванизации есть риск поражения электрическим током, особенно если схема не заземлена. Под воздействием высоких температур пластиковые ванны подвергаются повреждениям.

Требования к качеству гальванического покрытия

Прописаны в нормативном акте ГОСТ 9 301-86 «Общие требования».

Допускается незначительное отклонение от предельной толщины слоя, если это не влияет на рабочие свойства детали. Не запрещено уменьшение толщины покрытия до 50% на вогнутых участках изделий со сложной конфигурацией.

Обозначение гальванических покрытий

Гальванические слои имеют разные обозначения:

  1. 00 — крепеж без защитного слоя.
  2. 01 — цинковая обработка с хроматированием.
  3. 02 — кадмиевое покрытие с хроматированием крепежных элементов.
  4. 03 — многослойная обработка медно-никелевым сплавом.
  5. 04 — многослойная медно-никелево-хромовая обработка.
  6. 05 — оксидное покрытие.
  7. 06 — фосфатная обработка с промасливанием.
  8. 07 — оловянный слой.
  9. 09 — медный слой.
  10. 10 — оксидное анодизационное покрытие.

Использование в домашних условиях разных методов гальваники позволяет производить ювелирные украшения, наносить защитные слои и совершать ряд других полезных операций с металлом без сторонней помощи.

Оставить свой отзыв

©2013-2020    Копирование материалов запрещено
Рекламодателям
Авторские права
Пользовательское соглашение
Персональные данные
Политика конфиденциальности
Содержание    //    Вверх
Adblock
detector
","snd":"","res_of":"∞","res_to":"720"}]},{"how":{"outgoing":{"cross":"true","timer":"false","timer_count":"0","cookie":"true","whence":"3","indent":"0","after":"1500","px_s":"px","close_window":"false"}},"ID":"4212","html":[{"fst":"\n
<\/div>\n","snd":"","res_of":"1024","res_to":"∞"}]},{"how":{"onсe":{"direction":"top_to_bottom","before_after":"after","N":"1","selector":".flat_pm_start~p","search_all":"false"}},"ID":"4213","html":[{"fst":"\n
<\/div>\n","snd":"","res_of":"1024","res_to":"∞"}]},{"how":{"iterable":{"direction":"top_to_bottom","before_after":"before","N":"10","selector":"p","search_all":"false"}},"ID":"4214","html":[{"fst":"\n
<\/div>\n","snd":"","res_of":"1024","res_to":"∞"}]},{"how":{"simple":{"position":"3"}},"ID":"4215","html":[{"fst":"\n
<\/div>\n\n\n\n<\/ins>\n","snd":"","res_of":"1024","res_to":"∞"}]},{"how":{"onсe":{"direction":"top_to_bottom","before_after":"after","N":"1","selector":".flat_pm_start~p","search_all":"false"}},"ID":"4216","html":[{"fst":"\n
<\/div>\n","snd":"","res_of":"∞","res_to":"720"}]},{"how":{"iterable":{"direction":"top_to_bottom","before_after":"before","N":"8","selector":"p","search_all":"false"}},"ID":"4217","html":[{"fst":"\n
<\/div>\n","snd":"","res_of":"∞","res_to":"720"}]},{"how":{"simple":{"position":"3"}},"ID":"4218","html":[{"fst":"\n
<\/div>\n","snd":"","res_of":"∞","res_to":"720"}]}];