Гальваническое покрытие металла

Что такое гальваника металла, детали процесса и ее виды

Операция гальванического покрытия металлов заключается в нанесении на поверхность металлического изделия тонкой пленки из такого же материала с использованием электролита. В процессе обработки детали молекулы покрывающего металла переносятся токопроводящим раствором и проникают в верхний слой изделия. В итоге происходит внедрение одного металла в поверхностное пространство другого.

Как результат, такой гальванический метод позволяет металлоизделиям приобретать дополнительную твердость, устойчивость к коррозии и износостойкость. У металла с гальваническим покрытием значительно повышается декоративность.

Для проведения гальванического процесса необходима ванна, которая является основой всего оборудования. В нее заливается токопроводящий раствор, в который помещаются 2 анода.

Для гальванизации металлов существуют линии оборудования. Устанавливаются они в отдельных цехах. Поскольку работа связана с химическими реактивами, в помещении монтируется вентиляция.

Несмотря на сложность гальванического процесса, он достаточно хорошо изучен. Поэтому его можно проводить и в домашних условиях. При этом следует помнить основное правило: общая площадь анодов должна превышать этот же параметр обрабатываемой детали.

Для чего гальванизируют металл

Во время гальванической обработки металла преследуются определенные цели. Все зависит от условий, в которых будет работать данное изделие, и требований, которые к нему будут применяться.

Цели гальванизации металла бывают следующие:

1. Придание поверхностному слою защитных функций. Как вариант – никелирование.
2. В целях улучшения декоративности предметов. Например, хромирование.
3. Для получения копий деталей, отличающихся сложностью рельефа поверхности.
4. Нашло широкое применение гальваническое цинкование продукции. Проводится оно с трубопрокатными, кровельными и строительными конструкциями. Это придает им устойчивость в условиях повышенной влажности.
5. В ювелирном деле. Поверхностный слой украшений насыщается золотом и серебром. При этом не только улучшаются декоративные качества продукции, но и верхний слой золотых изделий увеличивает свою твердость в 2 раза.

Процесс гальванизации металлов отличается характерной особенностью. На поверхности изделий формируется пленка. Вне зависимости от сложности конфигурации ее толщина везде будет одинаковая. Это особенно важно, когда на первый план выходит внешний вид продукции.

Процесс гальванического покрытия металла

Гальваническая обработка металла состоит из 3 этапов:

1. Подготовка. Это наиболее трудоемкий процесс. В случае наличия на поверхности металла жира, заусенцев или пыли качество гальванизирования будет низким. Изделия должны быть обработаны вручную или на пескоструйной машине. При наличии остатков жира их следует обработать химическим раствором.
2. Сам процесс гальванической обработки металла. Электролит заливается в ванну, в него помещаются 2 анода и покрываемая деталь. Проводится нагрев электролита с помощью специального устройства до температуры, указанной в технологии. Затем включается ток, который контролируется регулятором напряжения. Катодом является сама деталь. Положительно заряженные ионы движутся через электролит и оседают на отрицательно заряженном изделии, образуя поверхностный слой. Длительность второго этапа продолжается до тех пор, пока поверхностный слой металла не достигнет требуемой величины.
3. После гальванической процедуры детали нуждаются в дополнительной обработке. Заключается она в осветлении, пассивировании или промасливании поверхности. Для этого изделия погружаются в специальный раствор с реактивами. В результате идет образование поверхностной пленки толщиной 1 мм.

При проведении процесса гальванической операции существует понятие совместимости материалов. Все металлы в соединениях корродируют. В некоторых случаях это процесс идет замедленно. Но существуют пары, которые нельзя соединять вместе.

О совместимости гальванических пар таблица дает наглядное представление.

Металл	Алюминий	Бронза	Дюраль	Латунь	Медь	Никель	Олово	Сплав олово со свинцом	Углеродистая сталь и чугун	Хром	Цинк
Алюминий	+	—	+	—	—	—	—	—	+	—	+
Бронза	—	+	—	+	+	+	Пайка	Пайка	—	+	—
Дюраль	+	—	+	—	—	—	—	—	+	—	+
Латунь	—	+	—	+	+	+	Пайка	Пайка	—	+	—
Медь	—	+	—	+	+	+	Пайка	Пайка	—	+	—
Никель	—	+	—	+	+	+	Пайка	Пайка	+	Отсутствуют данные	+
Олово	—	Пайка	—	Пайка	Пайка	Отсутствуют данные	+	+	+	Отсутствуют данные	+
Сплав свинца с оловом	—	Пайка	—	Пайка	Пайка	Пайка	+	+	+	Отсутствуют данные	+
Углеродистая сталь и чугун	+	—	+	—	—	+	+	+	+	+	+
Хром	—	+	—	+	+	Отсутствуют данные	Отсутствуют данные	Отсутствуют данные	+	+	+
Цинк	+	—	+	—	—	+	+	+	+	+	+

Используемые материалы и оборудование

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.

Такой параметр имеет важное значение во время работы. При низкой величине плотности осадка вообще не образуется. Слишком большая его величина приводит к образованию порошкового отложения. Поэтому гальванический процесс требует контроля этого показателя.

Виды гальванических покрытий

Процессы гальванического нанесения покрытия на металл отличаются своими особенностями в зависимости от применяемого материала. К видам гальванических покрытий относятся:

• ­ хромирование;
• ­ цинкование;
• ­ травление;
• ­ золочение и серебрение;
• ­ меднение;
• ­ латунирование;
• ­ гальваника алюминия.

Хромирование

Это процесс внедрения в поверхность металла хрома с использование электролита под воздействием тока. В результате изделие приобретает коррозионную устойчивость к агрессивной среде. Увеличивается твердость поверхностного слоя. Обработанные детали находят применение во многих отраслях промышленности.

Цинкование

При проведении цинкования металлическая поверхность покрывается слоем цинка. Образующаяся гальваническая пара хорошо работает в агрессивной среде. Продолжительность эксплуатации такого изделия зависит от времени разрушения цинка. До этих пор расположенный внутри металл не будет подвергаться коррозии.

Травление

Травление – это электролитическое снятие поверхностного слоя с изделия. Процедура проводится с целью обнаружения внутренних дефектов, устранения ржавчины или окислов. После такой операции часто детали подвергаются финишному покрытию. Обработанные поверхности заготовок хорошо сопрягаются друг с другом.

Золочение и серебрение

Золочение и серебрение применяются в ювелирном деле. Ванна заполняется электролитом, куда опускается обрабатываемое украшение. В электролите растворяются ионы серебра или золота. По окончании процедуры на поверхности изделия образуется тонкий поверхностный слой драгоценного металла.

Меднение

Меднение является промежуточной операцией, поскольку такая поверхность плохо противостоит коррозии. С течением времени она окисляется. В дальнейшем идет наслоение еще одного покрытия. В качестве электролитов используются щелочные и кислотные составы.

Латунирование

При работе используются цианистые электролиты меди, цинка, натрия или калия. Латунная поверхность наносится с целью улучшения декоративных качеств. Особенно это касается белого латунирования. Еще такой обработке подвергаются стальные заготовки, которые обклеиваются резиной.

Гальваника алюминия

К гальваническим покрытиям алюминия относятся сочетания:

• ­ медь – никель – хром;
• ­ никель – хром;
• ­ свинец – олово;
• ­ медь – олово;
• ­ латунирование;
• ­ цинкование.

Работа с алюминием и его сплавами сопровождается определенными трудностями. На их поверхностях присутствует окисная пленка, которая затрудняет процесс гальванизации.

Гальванизация

Фойе Эрмитажного театра. Позолота декоративного убранства

Гальванизация — это метод покрытия одного металла каким-либо другим путём электролиза. Гальванизируют поверхности в декоративных целях (например, посеребрение). В промышленности же гальванизацию применяют для укрепления металлической поверхности изделий и защиты их от воздействия внешней среды, например от коррозии; обычно гальванизируют цинком (оцинковка), медью, хромом, никелем.

Пример гальванизации серебром (или золотом): В ёмкость с водой добавляется катализатор для усиления электропроводности воды, опускается медная (для большей электропроводности) рама с прикреплённым к ней мешочком с серебром. Также опускается вторая рама с прикреплённой металлической деталью, которую надо посеребрить. Рама с серебром присоединяется к генератору постоянного тока, на клемму «+», а раму с деталью — на клемму «-«, включается генератор. Ионы серебра под воздействием тока переходят в воду и оседают на металлической детали. Через некоторое время получается посеребрённая деталь.

> См. также

• Пассивация (электрохимия)
• Гальванотехника
• Гальванизация в физиотерапии

Гальванические покрытия алюминием и его сплавами

Алюминий не входит в группу редких металлов, однако катодное восстановление его рассмотрено в данной главе, так как технология аналогична технологии катодного восстановления бериллия, титана и других металлов этой группы.

Для нанесения гальванического алюминия применяют формамидный, аминоэфирный и ксилольный электролиты.

Состав формамидного электролита (массовые доли в %):

АlСl 0,1 -0,11

Формамид 0,81-0,82

Нитробензол 0,5-0,6

Бензолхлорид 0,2-0,3

Температура раствора 45 — 50 °С, iк = 8 ÷ 10 А/дм2, аноды алюминиевые.

При приготовлении электролита к чистому сублимированному АlСl3 медленно добавляют формамид. После окончания выделения газов формамид можно вводить быстрее. Затем добавляют остальные компоненты. Присутствие влаги не допускается. Формамид предварительно очищают от муравьиной кислоты и формиата аммония. Корректирование электролита и электролиз ведут в атмосфере сухого азота или аргона. Алюминиевые аноды не должны содержать примесей Cu, Si и Fe более чем по 0,002% каждого.

Аминоэфирный электролит содержит (массовые доли в %):

AlCl3 0,36-0,38

Н-бутиламин 0,12-0,17

Дилиловый эфир 0,5 —0,52

Режим электролиза: температура 15-25 °С, iк = 6 ÷ 10 А/дм2. Покрытия алюминия получают светлыми и эластичными, повторяющими рельеф подложки. При низких значениях iк (< 2 А/дм2) и большой толщине (> 25 мкм) покрытия имеют грубую структуру. При введении неочищенного АlСl3 получаются покрытия неметаллического характера. При растворении АlCl3 в эфире часть его остается нерастворимой, и ее отфильтровывают. Фильтрат затем добавляют в раствор бутиламина в эфире.

Для изготовления рефлекторов алюминий осаждают из эфирного электролита, содержащего (в молях) 3,4 АlСl3 и 0,4 LiAlH4. Присутствие влаги не допускается. К АlСl3 медленно и осторожно добавляют эфир (опасен местный перегрев даже при охлаждении). Затем вводят гидрид. Электролиз ведут в атмосфере сухого азота. Электролит хранят в герметичном сосуде.

При непрерывном электролизе через месяц пластичность покрытий резко понижается и они становятся хрупкими. Наиболее качественные покрытия получают при iк = 12 ÷ 17 А/дм2 и t = 15 ÷ 25°С. При этом выход по току ηк≈100%. Во время электролиза электролит необходимо перемешивать и фильтровать. Материал ванны — коррозионно-стойкая сталь или фторопласт.

Известен также ксилольный электролит (в г/л):

АlBr3 безводный 70 — 80

НBr газообразный 10 — 15

Парафин 15-20

Ксилол, л 1

Режим электролиза: t = 15÷25 °С, iк = 1÷2 А/дм2, анод алюминиевый или из стали 12Х18Н9Т. При таких условиях ηк= 70%, η <= 100%. За 1 ч осаждается 10 мкм алюминия.

При составлении электролита в ксилол, являющийся растворителем всех компонентов, входящих в электролит, вводят порошок железа и пропускают через него пары брома, которые, взаимодействуя с ксилолом и железом, образуют НВr, растворяющийся в ксилоле. Парафин способствует получению мелкокристаллических покрытий. Приготовленный таким способом электролит требуется проработать с алюминиевыми анодами в течение 2 ч при iк= 1÷2 А/дм2. После обычной подготовки непосредственно перед загрузкой в ванну покрываемые детали следует промыть 1—2%-ным раствором олеиновой кислоты в метиловом спирте. В результате этого существенно повышается прочность сцепления алюминия с основой.

Известно осаждение алюминия из газовой фазы. Детали из низкоуглеродистой стали перед покрытием зачищают шлифовальной шкуркой, промывают в ацетоне и отжигают в среде водорода при 500°С в течение 10 — 15 мин. В качестве алюминийорганического соединения используют триизобутилалюминий, представляющий собой бесцветную жидкость, кипящую при 200°С. При повышенных температурах он разлагается на олефин и гидрид диалкилалюминий

Аl(CnН2n+1)3 -> НAl(CnH2n +1)2 +CnH2n.

Затем при 300°С происходит необратимое разложение диалкилалюминийгидрида:

2НAl(CnH2n+1)2 -> 2Аl+2CnH2n+2+ Н2.

Процесс имеет адсорбционно-каталитический характер. Скорость осаждения алюминия составляет ~25 — 28 мкм/ч. Диффузионный отжиг повышает термостойкость покрытий и обеспечивает прочное сцепление алюминия со сталью.

Покрытие осаждают в среде очищенного водорода, который пропускают через селикагель и фтористый ангидрид, находящиеся в трубчатой печи с магниевой стружкой.

Гальваника в домашних условиях

Гальваника — это процесс который подходит для домашних условий, используемый для покрытия одного металла элементами другого металла.

Гальваника в домашних условиях

Гальваника является пропусканием электрического тока через раствор, называемый электролитом. Это делается путем погружения в электролит двух клемм, называемых электродами, и подключением их к цепи с батареей или другим источником питания. Электроды и электролит являются отобранными элементами. Когда электричество течет через контур, электролит начинает расщепляется, и часть атомов металла, из его состава, осаждаются в тонком слое на поверхности одного из электродов. Все виды металлов могут обрабатываться таким образом, включая золото, серебро, олово, цинк, медь, кадмий, хром, никель, платину и свинец.

Итальянский изобретатель Луиджи В. Бругнателли изобрел искусство гальваники в 1805 году. Он соединил проволоку между вольтовой (батареей) и раствором золота.

Провод, соединенный с металлическим предметом, заземлял цепь, и по мере того, как ток протекал, золото становилось прикрепленным к поверхности металлического предмета, чтобы сделать гладкое блестящее покрытие.

Гальваническое покрытие

Гальваника стала важным коммерческим процессом в 1840-х годах, когда Джон Райт (Англия), обнаружил, что золото или серебро можно растворить в цианиде калия для использования в гальванопокрытии. Одной из первых компаний, использующих новый процесс, была английская фирма Elkington & Mason, которая открыла производство серебра и изготовляла оправы для очков, перья и другие мелкие металлические изделия, которые можно было бы наносить крупными партиями.

В течение многих лет гальваника использовалась в основном для производства дорогих предметов из недорогих материалов.

В XIX веке в национальных церквях использовались, например, тысячи религиозных иконок, покрытых золотом или серебром. Однако в более поздние годы компании использовали гальваническое покрытие для создания объектов, которые не могли быть легко дублированы даже при использовании дорогостоящих материалов. Классическим примером является автомобильный бампер.

Особенности процесса

Гальваника, в том числе в домашних условиях, очень похожа на электролиз (где используется электричество для разделения химического раствора), что является обратной процедурой, при которой батареи производят электрические токи.

Схема электролиза

Необходимо использовать для гальваники в домашних условиях правильные электроды и электролитный раствор, предопределив химическую реакцию или реакции, которые будут протекать, когда электрический ток начнет действие. Атомы, которые присоединяются к изделию, поступают из электролита. Поэтому, если происходит процесс гальваники для покрытия из меди вам нужен медный электролит, а для золотого покрытия вам необходим электролит на основе золота.

Мастеру во время гальваники необходимо убедиться, что изделие, которое будет использоваться, полностью чистое. В противном случае, когда на него будут поступать атомы из электролита, они не образуют хорошей связи, и элементы могут просто выпасть в осадок. Как правило, очистка проводится путем погружения электрода в сильный кислотный или щелочной раствор, или путем (короткого) подключения цепи гальванопокрытия в обратном направлении. Если электрод действительно чист, атомы от металлизации соединяются в очень сильную кристаллическую структуру.

Обработанные золочением предметы

Гальваника выполняемая в домашних условиях включает пропускание электрического тока через электролит. Это делается путем погружения в электролит двух клемм, называемых электродами, и подключения их к цепи с батареей или другим источником питания. Электроды и электролит изготавливаются из тщательно отобранных элементов или соединений. Когда электричество протекает через контур, электролит расщепляется, и некоторые из атомов материала, которые он содержит, осаждаются в тонком слое поверх одного из электродов. Таким образом, реализуется гальванопластика дома Все виды металлов могут быть покрыты таким образом, включая золото, серебро, олово, цинк, меди, кадмия, хрома, никеля, платины и свинца.

Чтобы получить ровное гальваническое покрытие, мастер должен сначала очистить поверхность вашего металлического предмета и подготовить необходимое оборудование. Грязь и масла на поверхности могут помешать донорскому элементу покрывать поверхность. Начните с обезжиривания, моющим средством (мыло для посуды), а затем протрите металл абразивным кислотным очистителем, чтобы поверхность была очень чистой.

Материалы для технологии

Необходимое оборудование если проводится гальванопластика дома

1. Металлический объект, подлежащий покрытию (должен быть стальным).
2. Блок питания (3v-6v).
3. Сульфат цинка / гидроксид цинка / хлорид цинка.
4. Вода.
5. Стакан (вместо стеклянного или пластикового объекта).
6. Цинк (может быть найден внутри батареек Zn-C).
7. Песочная бумага (120).
8. Гальваническая ванна, сделанная своими руками или подобная емкость.
9. Тканевая бумага.
10. Провода.
11. Чистое рабочее место достаточное для гальваники.
12. Необходим источник постоянного тока с регулировкой напряжения, домашняя розетка не подходит.

Гальваническая установка

Что нужно для приготовления электролита в домашних условиях? Для различных изделий требуются различные составы раствора. Для раствора используют воду с кислотами и другими важными включениями солей, металлов. Гальваника своими руками позволить обработать многие детали и инструменты для декора или повышения износостойкости. Температура электролита в различных операциях играет разную роль. Например, при хромировании чем температура выше, тем ярче выражается покрытие.

Материалы, которые чистящие химикаты не могут удалить

Есть некоторые материалы, которые химические средства не могут удалить или делают это с большим трудом, для процесса гальваники. Вот список наиболее распространенных из этих материалов:

• сварной шлак и другие остатки сварочного флюса;
• разбрызгивание и брызги;
• заусенцы (могут включать чрезмерно шероховатые края от резки пламени);
• мельничные покрытия, такие как лаки или лаки, присутствующие на некоторых типах труб;
• эпоксидные, виниловые и асфальтовые;
• песок и другие примеси на отливки;
• масляные краски и маркеры;
• маркеры карандашей;
• очень тяжелые или толстые отложения воска или жира.

Эти материалы должны быть удалены с поверхности до его доставки на завод по гальванизации или в случае домашних условий.

Поверхность до и после зачистки и нанесения гальваники

Существуют различные общепринятые стандарты для абразивоструйной очистки, очистки руками и очистки электроинструментом, эффективные при удалении этих материалов. Абразивоструйная обработка обычно необходима для отливок, для удаления песка и других примесей из процесса литья. В качестве альтернативы можно использовать различные продукты, которые совместимы с процессом гальваники, чтобы уменьшить необходимость в струйной обработке или чистке электроинструментом. Использование непокрытых электродов позволяет избежать проблемы осаждения флюса во время сварки вредные при операции. Доступны маркеры, которые легко растворяются в ваннах, используемых в процессе гальванизации.

Гальваника в домашних условиях с муриевой кислотой

Для настройки системы гальваники в домашних условиях понадобится вода, соляная кислота, батарея 6-вольтового фонаря, пара зажимов для проводов, кусок меди, металлическое изделие для обработки, и контейнер, куда поместятся компоненты, которые используются во время гальванического покрытия в среде жидкости. 6-вольтовая батарея имеет два контакта, которые облегчают подключение к системе. Допустимо использование менее мощного источника питания.

1. Крокодилы фиксируют кусок меди (в качестве источника элемента ионы, которые будут использоваться для покрытия) и главной заготовки. Сталь и никель — это два элемента, которые могут быть легко покрыты медью.
2. После очистки поверхности материала различными моющими средствами необходимо создать гальванический раствор.
3. 5 частей воды смешивают с 1 частью соляной кислоты. Нельзя добавлять воду непосредственно в кислоту! Такие действия вызывают бурную реакцию с возможными взрывами.
4. Всегда поддерживайте соотношение 5:1. Например, если вам нужно больше 5 чашек, измерьте 10 чашек воды и добавьте 2 чашки кислоты. Для перемешивания применяйте пластиковые инструменты, так как кислота разрушает металл. Верхняя часть контейнера начнет нагреваться в следствии реакции кислоты с водой.
5. Подсоедините зажим аллигатора к клеммам источника энергии. Батарея будет передавать ток, необходимый для процесса гальванопокрытия. Прикрепите один зажим к одному крокодилу, а второй — ко второму контакту аккумулятора.
6. Подключите медь к положительной клемме аккумулятора. Используя аллигатор, прикрепленный к положительной клемме источника, закрепите другой конец металлическим куском меди. При прочем сценарии гальваника не сможет работать.
7. Подключите к схеме деталь, которая будет подсоединяется к отрицательной клемме аккумулятора. Прикрепите клип по возможности в месте где нет необходимости в гальванизации. Если для прикрепления клипа нет свободного места, вам нужно будет изменить расположение крокодила во время процесса, чтобы изделие не имело следов от использования зажимов, а покрытие был однородным по всей площади.
8. Если процесс не работает, удостоверьтесь, что у вас установлены правильные клеммы.
9. Погрузите оба элемента в подготовленную ванну с разбавленной соляной кислотой. Медный кусок не должен обязательно полностью погружаться в раствор, но изделие, которое обрабатывается полностью погружается в рабочую среду.
10. Для равномерного слоя рекомендуется периодически перемешивать раствор в емкости.
11. Две части необходимо держать на расстоянии друг от друга, чтобы избежать попадания пятен, где медь накапливается слишком быстро.
12. Использование этого метода затрудняет получение толстого слоя меди, но вы сможете получить тонкое напыление. Когда вас устраивает внешний вид материала, объект вытаскивают и просушивают.

 

Покрытие может занимать от нескольких минут до нескольких часов. После формирования желаемого слоя материал необходимо высушить.

Гальваника с раствором металлического ионного электролита в домашних условиях

Для гальваники в домашних условиях с помощью этого метода вам понадобится кусок меди, металл, который должен быть покрыт, уксус, перекись водорода, зажимы, батарея 6-вольтового фонаря, пластиковый контейнер.

Используйте контейнер, достаточно большой, чтобы затопить материал, который вы пытаетесь залить.

1. Смешайте и нагрейте равные части уксуса и перекиси водорода. Чтобы сделать четыре чашки раствора, добавьте две чашки уксуса в две чашки перекиси водорода. Сочетание уксуса и перекиси водорода делает перуксусную кислоту, с которой следует обращаться с осторожностью.
2. Следует растворить медную болванку в составе. Жидкость станет синей, что указывает на то, что в растворе содержатся ионы меди, которые можно использовать для гальванопокрытия материала.
3. Замачивайте медь до тех пор, пока раствор не станет голубым. Лучше, чтобы раствор имел слабую концентрацию, раствор не должен быть слишком темным.
4. Прикрепите зажимы к аккумулятору. Батарея обеспечивает ток, необходимый для транспортировки металлов от донора к получателю. Подсоедините один зажим-аллигатор к положительной клемме аккумулятора и другой зажим к отрицательной клемме.
5. Очистите металл в домашних условиях, подлежащий гальваники. Перед запуском метода гальванизации вы должны убедиться, что металл чист, поэтому новые атомы могут образовывать твердую связь с металлом-реципиентом.
6. Подключите положительный зажим к медной части.
7. Подключите отрицательный аллигатор к металлическому покрытию. Постарайтесь прикрепить аллигатор в неприметном месте. Если вы прикрепляете металл к положительному полюсу, гальваника не будет работать.
8. Погрузите элементы в медную жидкость. Как только оба металла будут подключены, погрузите их в голубой медный раствор, приготовленный ранее. Поскольку они подключены к аккумулятору, ток протекает через цепь. Процедура длится до удовлетворительного уровня покрытия.

Все необходимое для изготовления электролита

Особенности гальванизации с различными металлами в домашних условиях

Вариант нанесения тонкого слоя на металлический предмет в домашних условиях может нести декоративную функцию, или обеспечивать коррозионную стойкость деталей, возобновлять рабочие характеристики.
Никелирование представляет собой процесс осаждения никеля на металлическую часть. Декоративный яркий никель используется в широком спектре применений. Он обеспечивает высокую степень блеска, защиту от коррозии и износостойкость. В автомобильной промышленности яркий никель можно найти на бамперах , ободах, выхлопных трубах и отделке. Он также используется для яркой работы на велосипедах и мотоциклах.

Никелирование в домашних условиях

Хромированный слой в домашних условиях может быть декоративным, обеспечивать коррозионную стойкость, облегчать процедуры очистки или повышать твердость поверхности. Иногда для эстетических целей может использоваться менее дорогой имитатор хрома. Гальваническое хромирование в домашних условиях также может проводиться в домашних условиях.

Меднение своими руками

Меднение практикуется для производства защитного слоя или повышения электропроводности материала. Для создания такого слоя используют ядовитые цианиды опасные для жизни. Такая операция в домашних условиях не проводится. Изначально стальные изделия никелируются и лишь потом покрываются медью.

Цинкование в домашних условиях

Цинкование считается самым простым способом гальваники изделий. Электролит состоит из сернокислого цинка (200 г), сернокислого аммония (50 г), уксусного натрия (15 г) из расчета на 1 л воды. В таком растворе цинк растворится и затем успешно покрывает заготовку.

Покрытие изделия после латунирования

Латунирование применяют в декоративных целях для фурнитуры. Для операции в электролите необходимы содержаться медные соли и цинка перемешанные в растворе цианида. Гальваническое покрытие латунью в домашних условиях также не приветствуется.

Серебрение и золочение нашли использование в промышленности в качестве проводника и декоративного слоя. Изделие предварительно покрывают никелем после чего наносится покрытие серебром или золотом. Для проведения операции электролит должен содержать хлористое серебро, железо цианистый калий, и кальцинированную соду. Такую жидкость следует подогреть до 20 градусов, где анодом можно применить материал из графита.

Серебрение

Гальванопластика в домашних условиях может использоваться для создания точных копий металлических деталей, пластинок или схем. Также применение технологии позволит усилить рабочие свойства заготовки. Для таких целей используют золото серебро, никель, хром или подобные металлы.

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.

Немаловажным является то, что технология гальваники уже хорошо отработана и не отличается высокой сложностью, а ее практическая реализация не требует значительных финансовых вложений.

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.

В заключение небольшое видео о том, как в домашних условиях покрыть металлические детали медью с помощью гальваники.

Применение электролиза. Гальваностегия и гальванопластика. Получение и рафинирование пластика.

1. I. Рубки лесных насаждений и их применение
2. II. ХИМИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ, ПРИМЕНЕНИЕ В ВЕТЕРИНАРИИ
3. IV. Применение переместительного закона умножения.
4. А. Повторное применение лекарственных веществ
5. Адреномиметические средства прямого действия. Классификация. Механизм действия. Фармакологическая характеристика отдельных препаратов. Применение.
6. Архитектура и пластика.Пирамиды.
7. Билет № 14. Применение эластичности в микроанализе
8. Биологическая роль катионов второй аналитической группы. Применение соединений катионов второй аналитической группы в медицине
9. Биологическая роль катионов первой аналитической группы. Применение соединений катионов первой аналитической группы в медицине
10. Биологическая роль катионов пятой аналитической группы. Применение соединений катионов пятой группы в медицине

 

Электролиз нашел широкое применение в технике, например:

1. Покрытие металлов слоем другого металла при помощи электролиза (гальваностегия).

2. Получение копий с предметов при помощи электролиза (гальванопластика).

3. Рафинирование (очистка) металлов.

1. Покрытие металлов слоем другого металла при помощи электролиза (гальваностегия).

Для предохранения металлов от окисления, а также для придания изделиям прочности и лучшего внешнего вида их покрывают тонким слоем благородных металлов (золото, серебро) или мало окисляющимися металлами (хром, никель).

Предмет, предназначенный к гальваническому покрытию, тщательно очищают, полируют и обезжиривают, после чего погружают в качестве катода в гальваническую ванну. Электролитом является раствор соли металла, которым осуществляется покрытие. Анодом служит пластина из того же металла. На фиг. 53 изображена ванна для никелирования. Электролитом служит водный раствор вещества, содержащего никель (например, сернокислый никель NiSO4), катодом является предмет, подвергающийся покрытию. Ток, пропускаемый через ванну, должен соответствовать величине покрываемой поверхности. Обычно при никелировании берут плотность тока, равную 0,4 а/дм2. Для равномерного покрытия предмета его помещают между двумя анодными пластинами. После покрытия предмет вынимают из ванны, сушат и полируют.

2. Получение копий с предметов при помощи электролиза (гальванопластика).

Для получения копий с металлических предметов (монет, медалей, барельефов и т. п.) делают слепки из какого-нибудь пластичного материала (например, воска). Для придания слепку электропроводимости его покрывают графитовой пылью, погружают в ванну в качестве катода и получают на нем слой металла нужной толщины. Затем путем нагревания удаляют воск.

Производство патефонных пластинок (фиг. 54) основано на применении гальванопластики. Восковая пластина с нанесенной на ней записью, опыленная для электропроводимости золотом, погружается в раствор медного купороса в качестве катода. Медный анод поддерживает концентрацию раствора постоянной. Полученный металлический рельефный негативный отпечаток служит для штампования из нагретой щелочной массы большого числа патефонных пластинок.

Гальванопластика применяется во многих отраслях промышленности, в том числе в полиграфии. Процесс гальванопластики был разработан в 1836 г. русским академиком Борисом Семеновичем Якоби (1801—1874). Б. С. Якоби известен своими многочисленными работами в области электротехники. Он является изобретателем первого электродвигателя с непосредственным вращением вала, коллектора для выпрямления тока, стрелочного и электромагнитного пишущих телеграфных аппаратов, а также первого в мире буквопечатающего телеграфного аппарата; им открыто появление обратной э. д. с. при вращении якоря двигателя, впервые (в 1838 г.) осуществлено движение лодки при помощи электрической энергии.

Якоби созданы приборы для измерения электрического сопротивления, изготовлен эталон сопротивления, сконструирован вольтметр.

3. Рафинирование (очистка) металлов.

В электротехнике вследствие хорошей электропроводимости наибольшее применение как проводниковый материал имеет медь. Медные руды, кроме меди, содержат много примесей, как,

например, железо, серу, сурьму, мышьяк, висмут, свинец, фосфор и т. п. Процесс получения меди из руды заключается в следующем. Руду измельчают и обжигают в особых печах, где некоторые примеси выгорают, а медь переходит в окись меди, которую снова плавят в печах вместе с углем. Происходит восстановительный процесс, и получают продукт, называемый черной медью с содержанием меди 98—99%. Медь, идущая на нужды электротехники, должна быть наиболее чистой, так как всякие примеси уменьшают электропроводимость меди. Такая медь получается из черной меди путем рафинирования ее электрический способом

Неочищенная медь подвешивается в качестве анода в ванну с раствором медного купороса (фиг. 55). Катодом служит лист чистой меди. При пропускании через ванну электрического тока медь с анода переходит в раствор, а оттуда осаждается на катод. Электролитическая медь содержит до 99,95% меди. Медь в электротехнике применяется для изготовления голых и изолированных проводов, кабелей сильного и слабого тока, обмоток электрических машин и трансформаторов, медных полос, лент, прутков, коллекторных пластин, деталей машин и аппаратов.

Второе место после меди в электротехнике занимает алюминий. Сырьем для получения алюминия служат бокситы, состоящие из окиси алюминия (до 70%), окиси кремния и окиси железа. В результате обработки бокситов щелочью получается продукт, называемый глиноземом (Аl2Оз).

Глинозем с некоторыми добавлениями (для снижения температуры плавления) загружается в огнеупорную печь, стенки и дно которой выложены угольными пластинами, соединенными с отрицательным полюсом источника напряжения. Через крышку печи проходит угольный стержень, который служит анодом. Сначала опускают угольный анод, в результате чего возникает электрическая дуга, которая расплавляет глинозем. В дальнейшем происходит электролиз расплавленной массы. Чистый алюминий скапливается на дне сосуда, откуда его выливают в формы. Процентное содержание алюминия в металле достигает 99,5%. Для получения алюминия требуется большое количество электроэнергии. Поэтому алюминиевые заводы строятся около больших гидроэлектростанций с дешевой электроэнергией (Волховская ГЭС, Днепрогэс и др.).

Алюминий в электротехнике употребляется для изготовления проводов, кабелей, получения сплавов

Дата добавления: 2015-01-19; просмотров: 177; Нарушение авторских прав

|	следующая лекция ==>
Законы фарадея выход по току. Кинетика электродных процесов.	|	Коррозия металлов и сплавов. Классификация коррозионных сред. Разрушений и процессов. Показатели скорости коррозии.

Гальванопластика и гальваностегия — what it is? Часть 1

Возвращаясь к теме профессиональной терминологии в гальванотехнике решил написать пару статей. Прошлая публикация вызвала интерес и вопросы.

Итак. Что называется? Как и почему называется? В чём разница.

Велик и могуч русский язык! Истина известная. Наберите в переводчике термины: гальваника, гальваностегия и гальванопластика, и вы получите на английском языке три слова : electroplating, electroplating, electroplating — для англоязычных все едино.

В чем же заключается разница между гальваностегией и гальванопластикой?

И ггальваностегия, и гальванопластика являются разделами гальванотехники.

«ГАЛЬВАНОТЕХНИКА (от гальвано- и греческого techne — искусство, мастерство), область прикладной электрохимии, охватывающая процессы электролитического осаждения металлов на поверхности металлических и неметаллических изделий. Основана на кристаллизации металлов из водных растворов их солей при прохождении постоянного электрического тока. Используется для нанесения металлических покрытий на поверхность изделий, получения точных металлических копий (печатных форм, штампов грампластинок и др.).» Современная энциклопедия. 2000.

«Гальванотехника (от гальвано- и техника) — область прикладной электрохимии, охватывающая процессы электролитического осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий. Включает гальваностегию и гальванопластику. Разработана Б. С. Якоби (1838)». Большой Энциклопедический словарь. 2000.

«Гальванотехника — область прикладной электрохимии, охватывающая процессы электролитического осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий. Г. включает: гальваностегию — получение на поверхности изделий прочно сцепленных с ней тонких металлических покрытий и гальванопластику — получение легко отделяющихся, относительно толстых, точных копий с различных предметов, т. н. матриц. Открытие и техническая разработка Г. принадлежат русскому учёному Б. С. Якоби, о чём он доложил 5 октября 1838 на заседании Петербургской АН.

Гальванотехника основана на явлении электрокристаллизации — осаждении на катоде (покрываемом изделии в гальваностегии или матрице в гальванопластике) положительно заряженных ионов металлов из водных растворов их соединений при пропускании через раствор постоянного электрического тока «. Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969–1978.

«Гальванотехника — раздел прикладной электрохимии, описывающий физические и электрохимические процессы, происходящие при осаждении катионов металла на каком-либо виде катода.

Также под гальванотехникой понимается набор технологических приёмов, режимных параметров и оборудования, применяемого при электрохимическом осаждении каких-либо металлов на заданной подложке.
Гальванотехника подразделяется на гальваностегию и гальванопластику. Гальванопластика — один из разделов гальванотехники. Применяется для получения металлических копий предметов методами электролиза. Этот термин может использоваться и в качестве названия металлических предметов, полученных методом гальванопластики. Толщина металлических осадков, наносимых при гальванопластике, составляет 0.25-2 мм.

Наибольшее распространение гальванопластика получила при изготовлении точных художественных копий небольших скульптур и ювелирных изделий; в технике — при производстве грампластинок, печатных валов, металлических изделий с микронными параметрами.

Гальваностегия — электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета, детали.

В зависимости от требований, предъявляемых к эксплуатационным характеристикам деталей, различают покрытия:

• защитные (для защиты покрываемого металла от коррозии);
• защитно-декоративные (для защиты покрываемого металла от коррозии и придания его поверхности декоративного вида);
• декоративные (для придания поверхности покрываемого металла декоративного вида);
• специальные (для придания поверхности покрываемого металла определённых свойств, например: диэлектрических, электропроводных, износостойких, противозадирных, под пайку, для повышения адгезии при гуммировании стальных изделий и т. д.).

Одни и те же покрытия в зависимости от области их применения могут относиться к защитным, защитно-декоративным или специальным.)» Материал из Википедии — свободной энциклопедии.

Таким образом, разница между гальванопластикой и гальваностегией не в физических и химических особенностях процессов, а в материалах предметов, на которые наносится металлический слой.

В процессе, являющимся гальваностегией, слой металла осаждается на поверхность какого-либо металлического предмета, который является электрическим проводником.

Если проводится процесс, который относится к гальванопластике, осаждение металла производится как на металлические, так и на изделия из не проводящих ток материалов: гипс, резина и т. д.

Гальванопластика процесс более сложный и трудоемкий, чем гальваностегия. Сложности при этом двоякие:

1. При использовании металлических матриц необходимо создавать разделительный слой для успешного отделения полученной копии от матрицы.
2. При использовании матриц из материалов, не проводящих электрический ток, требуется создать на поверхности токопроводящий слой.

   

Более детально я остановлюсь на особенностях процессов гальваностегии и гальванопластики в последующих публикациях.

Успехов и удачивВсем, кто интерисуется и использует гальванотехнику в своем творчестве.

С уважением, А. Н.

Часть 2

Часть 3