Что такое гальваника металла – Морской флот

Методы гальваники

Процесс образования защитной пленки другим металлом осуществляется двумя методами:

  1. Гальваническое катодное напыление. Такая технология покрытия металла отличается тем, что при небольшом ее нарушении происходит быстрая коррозия основного изделия. Этому процессу способствует сам поверхностный слой. В качестве примера можно привести лужение оловом.
  2. Гальваническое анодное нанесение. Относится к надежным гальваническим покрытиям. При возникновении угрозы коррозии в первую очередь начинаются разрушения в поверхностном слое. Основной металл длительное время сохраняет первоначальную форму. При этом он надежно защищен не только от внешней среды, но и от механических воздействий.

Технология нанесения на поверхность металла других материалов считается популярной при изготовлении различных изделий.

Защитный слой снижает риск появления ржавчины, увеличивает показатель прочности. Гальваническое покрытие — защитный слой, который оберегает поверхность детали от воздействия коррозии.

После обработки повышается срок службы изделия, улучшаются технические характеристики.

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.

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.

Используемые материалы и оборудование

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.

Гальванические ванны применяют в производственных предприятиях для решения масштабных 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.
Набор оборудования

Набор оборудования

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.

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.

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.

Что такое гальваника металла - Морской флот

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.

Для всех видов гальванизации металла применяется однотипное гальваническое оборудование. Емкость, куда погружаются изделия из металла, называется ванной. Различие наблюдается только в разновидности электролита.

Исключение составляет холодное цинкование, совершаемое «Гальвонолом». Это жидкая суспензия, которая непосредственно наносится на металл. Отличается неустойчивостью к некоторым растворителям, поэтому нуждается в финишном покрытии.

Различается несколько групп гальванических ванн:

  1. Крупные. Рассчитаны на крупногабаритные изделия.
  2. Средние. В них нет возможности поместить большое изделие. При этом они остаются наиболее востребованными в условиях средних масштабов производства.
  3. Мелкие. В них можно проводить гальванизацию только мелких деталей.

В ванну помещаются анодные пластины. Изготавливаются из разных материалов. Их основная задача заключается в восполнении убывающего металла с изделия в процессе гальванизации.

Важными составляющими являются разновидность электролита и плотность тока. Эти параметры меняются в зависимости от вида операции.

Составы цианидных ванн для серебрения представлены в таблице.

Состав Номер электролита
1 2 3 4
Цианистое серебро 2 6 30 100
Цианистый натрий 70 70
Цианистый калий 70 100
Углекислый натрий 10 10
Углекислый калий 10 25
Гипосульфит натрия 0,4 0,5
Аммиак водный, мл/л 1-2 2
Едкий калий 15

Величина плотности тока оказывает влияние на структуру формируемого осадка. Измеряется как отношение силы тока к единице поверхности обрабатываемой детали.

Что такое процесс гальванизации

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

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

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

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

Далее рассмотрим технологию гальванизации.

Что такое гальваника металла - Морской флот

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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

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.

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.

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.

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.

Применение

Прочность и износостойкость гальванических покрытий позволяет использовать данный вид защиты:

  • В авиастроении

  • В машиностроении

  • В радиотехнической промышленности

  • В электронной промышленности

  • В строительстве

Как правило, гальваника используется для декоративной отделки металлов в ювелирном деле и декоративно-металлургической отрасли. Самые популярные металлы для покрытия: палладий, золото, серебро, родий, рутений.

Существует и другие гальванические процессы, в которых используются неплавящиеся аноды, такие как свинец или углерод. В этих методах применяются ионы металла, после золочения их нужно постоянно обновлять, т.к. золото быстро разъедается солями. Чаще всего подобные технологии используются для ювелирного производства, оцинковки деталей механизмов, хромирования, обезжиривания и никелирования.

Фото – Колокольная гальваническая ванна

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.

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.

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.

Гальваническое покрытие – это безупречный внешний вид изделий сложной формы

Гальваническое покрытие – это безупречный внешний вид изделий сложной формы

В косметологии гальванический разряд малой интенсивности применяют для улучшения функционального состояния кожных покровов, удаления отдельных дефектов

В косметологии гальванический разряд малой интенсивности применяют для улучшения функционального состояния кожных покровов, удаления отдельных дефектов

Обзор цен

Город Стоимость, рубли
Москва 25 000
Киев 27 000
Минск 25 000
Челябинск 23 000
Самара 23 000
Днепропетровск 25 000
Санкт-Петербург 25 000

https://www.youtube.com/watch?v=WmRXIChznbw

Продажа осуществляется либо с заводов-производителей, либо в специализированных магазинах. Обязательно перед покупкой проверяйте ГОСТ, сертификат и паспорт прибора. На ванны продавцы часто предоставляют гарантию 12 месяцев.

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.

Как появилось гальваническое покрытие?

Что такое гальваника металла - Морской флот

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

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

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.

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.

Схема движения ионов при гальванизации

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.

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

Принцип гальванизации

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.

Для нанесения металла на диэлектрик необходимо создание промежуточного проводящего слоя

Для нанесения металла на диэлектрик необходимо создание промежуточного проводящего слоя

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.

Совместимость металлов

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

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

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

Альтернатива гальваническому покрытию

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

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

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

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

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

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

Нанесение АФП производится путем стандартных технологий окрашивания.

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

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:

  • Применение гальванического покрытия для металлаПокрытия, 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.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Энциклопедия для девушек